Свойства титана и влияние примесей

СВОЙСТВА ТИТАНА И ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ [c.90]

Рассмотрены механические свойства титана и его сплавов при испытаниях иа растяжение, удар, двухосное растяжение, а также влияние температуры испытаний на эти характеристики. Значительное внимание уделено циклической прочности, термической стабильности, солевой коррозии, замедленному хрупкому разрушению, вязкости разрушения. Подробно рассмотрено влияние примесей, в частности водорода, на механические свойства титана и его сплавов. Описано влияние технологических факторов на служебные свойства титановых сплавов, рассмотрены методы повышения работоспособности сплавов в реальных конструкциях. [c.2]

Примеси внедрения увеличивают влияние скорости деформации на механические свойства титана и повышают чувствительность к надрезам. Это приводит к тому, что чувствительность титана к надрезам возрастает с увеличением его прочности, что следует из данных, приведенных ниже [c.51]

Углерод оказывает на свойства титана меньшее влияние, чем кислород и азот, хотя размеры атома углерода больше размеров атомов кислорода и азота, и они должны были бы больше искажать решетку титана, чем атомы указанных элементов. Углерод значительно сильнее влияет на модуль сдвига титана, чем кислород и азот, так что несоответствие модулей сдвига еа для углерода должно быть больше, чем для рассмотренных двух примесей внедрения. Поэтому и с позиций решающей роли в упрочнении различия модулей упругости взаимодействующих элементов следовало бы ожидать наибольшего упрочняющего действия от углерода. [c.54]

Выше 600° механические свойства титана различных марок уравниваются и влияние примесей уменьшается. При малой скорости деформации и температуре около 700° начинает дополнительно сказываться разупрочняющий эффект рекристаллизации. [c.16]

Способ получения титана и степень его чистоты оказывают существенное влияние на механические свойства металла особенно сильно влияет наличие в титане и его сплавах примесей кислорода, азота и водорода. Эти примеси способны давать с титаном твердые растворы внедрения, повышающие твердость, предел прочности и сильно снижающие пластические свойства металла. Наиболее пластичным и наименее прочным является титан, получаемый йодидным способом. [c.278]

Главным отличием технического титана от чистого является более высокое содержание примесей, особенна кислорода и азота, сильно влияющих на механические свойства металла, а также железа и кремния. Кроме того, в техническом гитане может присутствовать примесь водорода, что также оказывает влияние на свойства металла. Определенное влияние имеет и содержание в техническом титане примеси углерода, если оно превосходит 0,1 Уо, т. е. минимальную концентрацию для образования свободного карбида. [c.362]

Значительное изменение пластичности и прочности титана происходит под влиянием примесей. Минимальным содержанием примесей (около 0,05%) обладает титан, полученный йодидным способом. Из-за высокой стоимости и сложности получения в виде крупных слитков йодидный титан не нашел широкого применения и используется главным образом в лабораторных условиях. Промышленный титан производится из титановой губки, полученной магниетермическим способом. В качестве основных примесей в губке присутствуют кислород, азот, железо, хлор, магний, углерод, кремний, никель, хром, водород. Хлор, магний и водород могут быть удалены при последующем вакуумно-дуговом переплаве остальные элементы переходят в слиток, причем содержание кислорода и азота может дополнительно увеличиваться за счет натекания воздуха в вакуумную систему плавильных агрегатов. Технически чистый титан, таким образом, представляет собой многокомпонентный сплав, свойства которого могут изменяться в широких пределах в зависимости от содержания примесей. [c.45]

Кратко рассмотрев влияние примесных элементов на механические свойства титана, можно заключить, что собственно вредными примесями являются водород, кремний и, в определенной [c.47]

Характер и степень влияния примесей во многом определяются и химическим составом сплава. Добавление легирующего элемента может значительно сокра-ш,ать предел растворимости примесных элементов в а-фазе титана. Кроме того, легируюш,ие элементы, обладающие большей химической активностью, чем титан, могут образовывать с примесями прочное химическое соединение. И в том и в другом случае отмечается весьма существенное понижение пластичности и вязкости сплава. Примером различной чувствительности сплавов разной легированности к воздействию примесей может служить приведенное в табл. 19 изменение величины ударной вязкости сплавов Ti—6А1—1,5V и Ti—6А1—1,5V—5Zr в зависимости от содержания кремния. Влияние качества структуры полуфабриката, определяемой условиями его термопластической деформации и габаритами, было рассмотрено в предыдущих разделах. В соответствии с изложенным при выборе сплава по справочным данным необходимо учитывать, что приведенные значения механических свойств сплава относятся, как правило, лишь к определенному виду полуфабриката после вполне определенной термической обработки. При изготовлении полуфабриката другого типа и других размеров можно получить комплекс свойств, существенно отличающийся от справочных данных. [c.65]

Механические свойства тугоплавких металлов зависят от способа производства и содержания примесей. Повышение пластичности вольфрама, молибдена и хрома является актуальной задачей. Добавки титана и циркония, а также редкоземельных металлов используют как основной способ повышения пластичности тугоплавких сплавов. Эти добавки активно соединяются с примесями внедрения и выводят их из твердого раствора. Образовавшиеся частицы соединений вредного влияния на пластичность не оказывают. Рений резко понижает порог хладноломкости Мо и W. Сплавы вольфрама с рением пластичны при 25°С, однако Re — очень дефицитный металл. [c.505]

Влияние примесей. Механические свойства титана определяются в основном содержанием в нем примесей. Даже малое количество примесей заметно повышает его прочность и уменьшает [c.54]

Титан легко поглощает углерод, азот и кислород. Все эти примеси сильно влияют на его механические свойства. Прочность и твердость титана под их влиянием возрастает, а пластичность падает. Например, увеличение содержания углерода в сплаве с 0,04 до 0,9% снижает пластичность, характеризуемую относительным удлинением, с 29% до 1%. Эти поглощенные элементы не могут быть удалены из металла какими-либо известными в настоящее время методами. При температурах выше 315° С (588° К) титан поглощает большое количество водорода, при этом он становится хрупким. Абсорбированный водород, может быть удален нагреванием металла в вакууме. [c.91]

На механические, физические и химические свойства стали большое влияние оказывают присадки легирующих элементов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и др. Большинство специальных примесей и углерод повышают прокаливаемость стали, так как увеличивают устойчивость аустенита и замедляют процесс распада его при охлаждении. Основное влияние большинства специальных примесей и углерода заключается в том, что они снижают критическую скорость охлаждения и при определенном содержании могут вызвать закалку даже при охлаждении на воздухе. При сварке большинства легированных сталей вероятность образования мартенсита в наплавленном металле и в зоне термического влияния весьма высока, потому что скорость охлаждения после сварки довольно значительна и превышает скорость охлаждения на воздухе. Это является одним из основных затруднений при сварке легированных сталей. [c.172]

Титан — парамагнитный металл, его магнитная восприимчивость с повышением температуры до 110° С возрастает. В технических сплавах титана содержатся постоянные примеси и легирующие элементы. Необходимо отметить чрезвычайную чувствительность титана к примесям [14, 17]. Даже небольшие количества примесей, в сотые и тысячные доли весового процента, значительно повышают прочностные характеристики титана и резко снижают его пластические свойства. Постоянные примеси титана делятся на две группы элементы, образующие с титаном твердые растворы внедрения (кислород, азот, углерод и водород), и элементы, образующие с ним твердые растворы замещения (железо и другие примеси). Элементы внедрения оказывают гораздо большее влияние на механические свойства титана, чем элементы замещения. [c.25]

Примеси в титане повышают его прочностные свойства и снижают пластические. Примеси внедрения оказывают более сильное влияние на свойства титана, чем примеси замещения. [c.49]

Сплавы титана имеют несколько меньшую жаропрочность, чем специальные стали. Рабочая температура их использования составляет не выше 550—600 °С, При повышении температуры более 500 °С титан и его сплавы легко окисляются и интенсивно поглощают водород и другие газы (азот, кислород). Газы образуют с титаном твердые растворы внедрения разной предельной концентрации, в то время, как легирующие элементы (алюминий, ванадий, олово и др.) образуют твердые растворы замещения. Примеси внедрения оказывают сильное влияние на свойства титана, увеличивая прочность н резко уменьшая вязкость и пластичность. При технических и эксплуатационных нагревах необходимо принимать меры для защиты титана от газонасыщения. Кроме газов, вредной примесью для титана является углерод, образующий карбиды. [c.221]

Влияние примесей на структуру и свойства титана. При производстве титановых сплавов в технический титан вводят различные легирующие добавки. Титан способен вступать во взаимодействие почти со всеми элементами периодической системы. Современные титановые сплавы в качестве легирующих элементов содержат алюминий, хром, ванадий, ниобий, марганец, тантал, медь, железо, кремний, олово, молибден и др. Все перечисленные элементы образуют с титаном твердые растворы замещения. [c.17]

С тетрагональной структурой рутила связана заметная анизотропия его свойств этим же, по-видимому, объясняется и его низкая механическая прочность, и стойкость против теплового удара. Хотя двуокись титана и не обладает высокой тугоплавкостью, ее способность к образованию дефектных структур под влиянием атмосферы и малого количества примесей, ее замечательные электрические свойства (диэлектрическая константа 95— 100) и высокий коэффициент преломления вызывают интерес к этому материалу. Окись титана отличается некоторой летучестью в паре при 2000° С находятся молекулы Т10 и ТЮд. [c.34]

Лидером среди всех силикатных материалов является бетон. Без цемента нет бетона — эта, казалось бы, азбучная истина уже начинает терять свое значение. Новый, все более широко внедряемый в строительство силикатный бетон состоит в основном из смеси извести и уносимой из слоя золы. Правда, минеральный остаток от сжигания твердых топлив в кипящем слое может служить и союзником цемента. Например, зола, образующаяся при сжигании горючих сланцев в кипящем слое, успешно справляется с функциями одного из сырьевых компонентов портландцемента. Интересно, что по химическому составу такая зола близка к глинам. Однако характерной особенностью золы является наличие в ней некоторого количества легирующих примесей (оксидов титана, ванадия и др.), а также щелочей, что оказывает благоприятное влияние на процесс формирования клинкерных минералов. Результаты испытаний прочностных свойств свидетельствуют о том, что во все сроки твердения цементы с золой горючих сланцев характеризуются более быстрым [c.203]

Примеси кальция и другие, присутствующие в стандартных марках алюминия в ничтожном количестве, не имеют практического значения. Незначительные добавки церия, натрия и титана оказывают существенное влияние на структуру и свойства определенных алюминиевых оплавов. [c.383]

Влияние свойств обрабатываемого материала. Скорость резания, допускаемая инструментом, зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала прочности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности, а также от структуры, абразивных включений и состояния поверхностного слоя. Чем больше в стали углерода и примесей вольфрама, титана, хрома и других элементов, образующих высокопрочные, тугоплавкие карбиды, тем выше твердость и прочность стали, тем больше выделяется тепла в процессе резания. [c.86]

Из приведенных выше данных следует, что примеси внедрения должны повышать жаропрочные свойства титана. Положительное влияние кислорода па жаропрочность титановых сплавов действительно было обнаружено в ряде работ [9, 112]. Однако к легированию титановых сплавов элементами внедрения относятся осторожно. Примеси внедрения (азот, кислород и углерод) оказывают вредное влияние на некоторые свойства титановых сплавов. Они ухудшают их технологичность, пластичность и свариваемость [96, с. 142 119]. Примеси внедрения повышают чувствительность титановых сплавов к концентраторам напряжений и к хладноломкости, ухудшают их термическую стабильность — важную характерцстику титановых сплавов. Под термической стабильностью понимают способность сплавов сохранять высокие прочностные и пластические свойства после длительного действия повышенных температур. Для оценки термической стабильности сплавов образцы выдерживают в течение определенного времени (100 или 1000 ч) при разных температурах, а затем охлаждают до комнатной температуры и определяют их механические свойства. После выдержки при достаточно высоких температурах сплав теряет низкотемпературную пластичность из-за протекающих в нем превращений, чаще всего из-за распада -фазы и упорядочения а-фазы. Чем [c.97]

Основные элементы, присутствующие в титане как примеси, по характеру влияния на его механические свойства могут быть разделены на несколько групп. Кислород и азот — элементы внедрения, а-стабилизаторы — резко повышают температуры лоли-морфного превращения и плавления, образуют с титаном соединения типа оксидов, субоксидов и т. п., существенно искажают кристаллическую решетку а-титана. Из рис. 13 и 14 следует, что оба элемента являются сильными упрочнителями так, каждая десятая доля процента (по массе) кислорода повышает прочностные свойства титана примерно на 13 кгс/мм [112, 120]. Соответственно росту прочности снижаются пластичность и вязкость. Однако концентрационные зависимости механических свойств имеют плавный характер, следовательно, поддаются в определенных пределах учету и регулированию. [c.45]

Оксиды неметаллов. К данной группе примесей относятся В2О3 и Р20з- Подобно другим оксидам, относящимся к под-фуппе ЗА Периодической системы элементов, BjOj электрохимически разлагается, и бор растворяется в алюминии. В противоположность другим металлам бор оказывает положительное влияние на свойства некоторых алюминиевых сплавов и приводит к очистке металла от титана и ванадия. По этой причине борсодержащие соединения иногда специально вводят в электролит. [c.156]

Ранее было показано, что водород в никеле распределен сравнительно равномерио (в масштабе зерна), а в титане — очень неравномерно. Характер влияния водорода на свойства этих металлов также различен (эффект Портевена — Ле-Ша-телье в никеле — водородная хрупкость титана). Это влияние в общем аналогично влиянию углерода. Химическое сродство никеля к водороду и углероду мало, титана — велико (образует стабильные гидриды и карбиды). Таким образом, есть много общего в поведении обеих примесей внедрения в каждом из этих металлов, поэтому представляет интерес выяснить, идентично лк распределение водорода и углерода в никеле и титане. Для исследования распределения углерода в никеле его диффузионно насыщали изотопом Выбранный режим полировки (электролит, ток) обеспечивал отсутствие рельефа на поверхности образцов, насыщенных углеродом в этом же электролите, изменяя ток, выявляли ямки травления., Просмотр авторадиограмм — реплик показал, что распределение углерода в объеме зерен равномерно (рис. 220), окрестности растравленных участков обогащены углеродом. Такой характер локализации , по-ви-димому, свидетельствует о сегрегации углерода на дислокациях. [c.482]

Наиболее чистый титан, который применяют в основном для исследовательских работ, получают йодидным методом, основанным на диссоциации тетрайодида титана при высокой температуре. Этот метод описан в разделе <>Полупроводники и металлы высокой степени чистоты . Суммарное количество примесей в йодидном титане не превышает 0,05—0,2%, причем основными являются не газовые примеси, оказывающие особо сильное влияние на свойства титана, а металлические, такие, как кремний, железо, магний, марганец и др. [c.372]

Железо и кремний оказывают значительно меньгаее влияние на механические свойства титана, чем примеси внедрения. Одна сотая доля весового процента железа и кремния в области малых концентраций (до 0.5% вес.) повышает предел прочности и предел текучести титана примерно на 0,2 кПмм . [c.389]

Исследования, выполненные Е. М. Савицким с сотрудниками [75] на отечественном иодидном титане, подтвердили описанные выше результаты. Наибольшее упрочняющее действие оказывает азот, меньшее кислород и наименьшее углерод. Железо, относящееся к элементам замещения, оказывает меньшее влияние на механические свойства титана, чем примеси внедрения. Одна сотая доля процента по массе железа в области малых концентраций (до 0,5%) повышает пределы прочности и текучести титана примерно на 0,2 кгс/мм [75]. Кремний оказывает примерно такое же влияние на механические свойства титана, как и железо. Одна сотая доля процента по массе кремния в области малых концентраций (до 0,5%) повышает предел прочности и предел текучести титана на 0,26 кгс/мм . [c.51]

Подгруппа VA. Азот. Является вредной примесью. Его содержание в кристаллически анизотропных сплавах не должно превышать 0,002 7о- Азот сильно измельчает зерно в литом состоянии. Отрицательное влияние на механические и технологические свойства проявляется в том, что нитриды и карбонитриды алюминия, титана и ниобия сосредоточиваются по границам зерна, усиливают их охрупчивание и препятствуют росту. [c.143]

Механические свойства и структура титана и его сплавов зависят от примесей, которые разделяются на две группы внедрения -Ог, N2, С, являющиеся а-стабилизаторами, и Н2 - Р-стабилизатор замещения - Ре, 81 (для титана). Влияние примесей внедрения значительно сильнее. Кислород снижает пластические свойства в области малых концентраций (до 0,1 %) в интервале концентраций 0,1...0,5 % он относительно мало влияет на изменение пластичности, но при больших содержаниях (>0,7 %) титан полностью теряет способность к пластическому деформированию. Азот охрупчивает титан в еще большей степени, при содержании его >0,2 % наступает хрупкое разрушение. Углерод влияет в меньшей степени, чем кислород и азот. Водород - вредная примесь в титановых сплавах. Растворимость водорода в титане при эвтектоидной температуре составляет 0,18 %, но с понижением температуры резко падает (<0,0007 %), что приводит к выделению вторичных гидридов, преимущественно по плоскостям скольжения и двойнико-вания. Хрупкость, низкая прочность, пластинчатая форма гидридов и значительный положительный объемный эффект при образовании гидридов (-15,5 %) - причины резкого охрупчивания титана при наводороживании. [c.126]

В условиях высокой плотности дислокаций и формирования ячеистой структуры приобретают значение новые механизмы развития деформаций поворотные моды [103], термически активируемые процессы [57 ], переползание дислокаций. Определяющим становится взаимодействие не отдельных дислокаций, а дислокационных ансамблей. Недислокационные процессы деформации и разрушения доминируют также при низких гомологических температурах. Естественно, пластичность материалов в таких условиях мала. К примеру, в карбиде и нитриде титана заметную подвижность дислокации приобретают при температурах около 1000° С и важным параметром, определяющим прочностные свойства материалов, оказывается прочность границ зерен и их насыщенность дефектами строения. Большое влияние на подвижность дислокаций оказывает наличие примесей, стехиометрия соединений, число электронов в связных и антисвязных состояниях. [c.6]

Кроме того, титан активно взаимодгйствует с газами и в результате значительно изменяет свои свойства. Влияние ряда газов на сопротивление титана (О, И, N) исследовано достаточно полно. Но в работах, посвященных этой проблеме, как правило, нет указаний на имеющееся в чистом металле количество газовых примесей. Если же эти указания есть [42, 51, 52, 54], то они относятся к материалу до опытов. Загрязнение образца в процессе эксперимента, как правило, не контролировалось. [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...