Сплавы титана в судостроении

Сплавы титана в судостроении

 

 

Вступление

 

Оксид титана TiO₂ впервые был обнаружен в 1789 году У. Грегором, который при исследовании магнитного железистого песка выделил окись неизвестного металла, назвав ее менакеновой. Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й.Я. Берцелиус.

Титан (Ti) (Titanium) - химический элемент с порядковым номером 22, атомный вес 47,88, легкий серебристо-белый металл. Плотность 4,51 г./см³, t_пл.=1668+(-) 5°С, t_кип.=3260°С. Для технического титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность приблизительно 4,32 г./см³. Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.

Свойства титана

 

В периодической системе элементов Д.И. Менделеева титан расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях он четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4°С) и кипит при 3300°С, скрытая теплота плавления и испарения титана почти в два раза больше, чем у железа.

Известны две аллотропические модификации титана. Низкотемпературная альфа-модификация, существующая до 882,5° С и высокотемпературная бетта-модификация, устойчивая от 882,5°С до температуры плавления.

По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью.

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает.

Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. С повышеиием температуры до 350°С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости титана - существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечення изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности.

Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10^-8 до 80·10^-6Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.

Титан - парамагнитный металл. У парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании обычно уменьшается. Титан составляет исключение из этого правила - его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.

 

Батискаф «Алвин»

титан сплав кораблестроение батискаф

Серьезно обсуждаются проблемы строительства из титана обитаемых батискафов и батисфер для исследования морских глубин. Американские специалисты создали обитаемый батискаф «Алвин» с титановой оболочкой, который может исследовать глубины океана до 4 км. Действительно, титан с его высочайшей коррозионной стойкостью и способностью выдерживать огромные давления и нагрузки - наилучший материал для создания глубоководных аппаратов.

 

Рисунок 3.1 - глубоководный аппаратов «Алвин»

 

 

5 июня 1964 года, был введен в эксплуатацию один из самых старых пилотируемых глубоководных аппаратов «Алвин» (DSV-2 Alvin, Deep-Submergence Vehicle - аппарат глубокого погружения). В ходе эксплуатации корабля в глубинах океана был совершен ряд открытий. В настоящее время только пять стран - Франция, США, Россия, Япония и Китай - владеют технологиями глубоководных исследований.

«Алвин» вмещает до трех человек, которые могут до десяти часов находиться под водой на глубине до 4,5 километров. Вес устройства достигает 17 тонн, длина корабля равна 7,1 метра, масса полезной нагрузки не может превышать 680 килограммов, ее размеры ограничены диаметром входного люка, равным 48,2 сантиметра. Полная подводная скорость судна может достигать двух узлов.

Среди его достижений значатся и исследование «Титаника», и зондирование первых открытых гидротермальных источников.

В 2004 году при помощи «Элвина» группа учёных обнаружила 38 мельчайших морских блюдечек, которые обычно встречаются у гидротермальных источников, в образцах, взятых за сотни километров от них.

 

 

Список использованной литературы

1. http://metallurgu.ru/books/item/f00/s00/z0000004/st011.shtml

2. http://www.metotech.ru/art_titan_2.htm

.   http://scientificrussia.ru/articles/submersible

.   http://melita.com.ua/titan.html

.   http://metall-sklad.ru/spravka/primenenie-titana

Сплавы титана в судостроении

 

 

Вступление

 

Оксид титана TiO₂ впервые был обнаружен в 1789 году У. Грегором, который при исследовании магнитного железистого песка выделил окись неизвестного металла, назвав ее менакеновой. Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й.Я. Берцелиус.

Титан (Ti) (Titanium) - химический элемент с порядковым номером 22, атомный вес 47,88, легкий серебристо-белый металл. Плотность 4,51 г./см³, t_пл.=1668+(-) 5°С, t_кип.=3260°С. Для технического титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность приблизительно 4,32 г./см³. Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.

Свойства титана

 

В периодической системе элементов Д.И. Менделеева титан расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях он четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4°С) и кипит при 3300°С, скрытая теплота плавления и испарения титана почти в два раза больше, чем у железа.

Известны две аллотропические модификации титана. Низкотемпературная альфа-модификация, существующая до 882,5° С и высокотемпературная бетта-модификация, устойчивая от 882,5°С до температуры плавления.

По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью.

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает.

Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. С повышеиием температуры до 350°С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости титана - существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечення изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности.

Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10^-8 до 80·10^-6Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.

Титан - парамагнитный металл. У парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании обычно уменьшается. Титан составляет исключение из этого правила - его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.