Сравнение титановых сплавов со сталью

Двойные сплавы типа ( α+β)

Сплавы типа (α+β) получают легированием титана элементами, образующими α— и β-твердые раствор с различным соотношением этих фаз и расширяющими температурную область фазовых превращений титана. Двухфазная структура сплавов возникает при нагреве под закалку и фиксируется резким охлаждением.

Термообработка (α+β)-сплавов позволяет заметно повысить их прочность при относительно небольшом ухудшении их пластичности. Они обладают ограниченной свариваемосью, после сварки необходима термообработка сварных швов.

Следующие (после алюминия) по важности легирующие элементы титановых сплавов — ванадий и молибден. Система Ti-Al-V составляет основу большинства высокопрочных титановых сплавов, а система Ti-Al-Mo — основу жаропрочных титановых сплавов

Все промышленные титановые сплавы по типу структуры в стабильном состоянии можно разбить на пять групп. В табл. 4 — 5 приведены составы, свойства и основные области применения наиболее характерных титановых сплавов, выпускаемых в России.

Разработки и достижения[править | править код]

2016править | править код

В октябре 2016 года представители университета сообщили о разработке уникальных керамических материалов для космических аппаратов, способных противостоять высоким температурам и радиации, обеспечив тем самым возможность межпланетных путешествий. Также учёные ННГУ реализуют проекты «Киберсердце» и «Кибертренер».

Проект «Киберсердце» предполагает разработку интеллектуальной программной системы получения, хранения и анализа кардиологических данных. Такая система будет включать программный комплекс, позволяющий проводить крупномасштабные вычисления, с высокой точностью воспроизводящие динамические процессы в сердце. При этом, аппарат способен в реальном времени получать достоверные данные о сердечной активности человека, а также проводить моделирование различных воздействий (электрических, механических, оптических и других), тестировать влияние медикаментов. Разработка способна распознавать сердечные заболевания на основе имеющейся базы данных.

«Киберсердце» имеет систему графической поддержки анализа данных в кардиологии, систему автоматической выработки методик возможного лечения конкретных пациентов, систему измерения ЭКГ с отправкой результатов по беспроводной сети.

Cистема «Кибертренер» ЭОС (Электромиографическая Оптическая Система) разработана для мониторинга, визуализации и корректировки активности мышц человека. Комплекс состоит из костюма с интегрированными мио-датчиками. Во время физической нагрузки система датчиков снимает информацию о загруженности интересующих мышц и проецирует изображение на очки дополненной реальности. Система тактильной стимуляции отдельных мышц может скорректировать движения в соответствии с записанным эталоном. Тренировка даже с персональным тренером не отражает объективной картины работы мышц человека.

Используя костюм «Кибертренер», спортсмен тратит меньше времени на достижение цели, значительно снижая вероятность получения травмы. Система «Кибертренер» позволит следить за процессами восстановления травмированных мышц, а также не допустить повторной травмы. Программное обеспечение позволяет настроить максимально допустимый уровень напряжения каждой мышцы, при достижении которого система вибродатчиков сигнализирует пользователю об избыточной нагрузке.

2018править | править код

Химики Университета Лобачевского разработали новое вещество для костных имплантов. Работа стартовала в 2018 году в коллаборации с учеными Наньянского технологического университета (Сингапур), а завершилась в 2021 году. Новое вещество для костных имплантов – это фторапатит (Ca5(PO4)3F), в котором атомы кальция частично заменены на атомы висмута и натрия. Элемент висмут (Bi) в соединении обеспечивает антибактериальный эффект. Он способен бороться с инфекциями, которые угрожают организму в послеоперационный период. Натрий (Na) отвечает за биосовместимость вещества, помогает ему активнее встраиваться в кость. Основа состава – вещество из кальция, фосфора, кислорода и фтора – минерал, который воспроизводит структуру и состав человеческой костной ткани.

2020править | править код

Сборная Университета Лобачевского впервые выиграла финал чемпионата мира по программированию среди студенческих команд ICPC (International Collegiate Programming Contest). Сборная университета стала абсолютным чемпионом среди 119 сильнейших команд со всего мира и взяла кубок и золотую медаль престижных международных IT-соревнований, на которых ежегодно состязаются лучшие молодые программисты мира. Всего в чемпионате приняли участие порядка 59 тысяч студентов из 3 406 университетов 104 стран мира. Финал ICPC проходил в России при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ.

2022править | править код

Учёные ННГУ создают противоопухолевые препараты двойного действия.

Ученые Нижегородского государственного университета имени Лобачевского (ННГУ) завершили испытания нового метода электрооптического детектирования импульсов терагерцового излучения, который позволяет видеть сквозь непрозрачные материалы и может применяться для неразрушающего исследования материалов или сканирования в аэропортах.

Учёные НИИ химии ННГУ им. Лобачевского совместно с Российским химико-технологическим университетом им. Менделеева и НОЦ «Тула-ТЕХ» в рамках программы импортозамещения создали установку для автоматического синтеза наночастиц металлов.

Информационные технологии в ННГУ

За полвека существования на факультете ВМК подготовлены сотни специалистов по применению средств вычислительной техники в разных областях науки и индустрии.

В декабре 2013 г. в Нижегородском университете был установлен суперкомпьютер «Лобачевский» с производительностью выше 500 триллионов операций в секунду (пиковая производительность 573 TFlops). Этот новый вычислительный комплекс характеризуется инновационной архитектурой, его развитие обусловлено необходимостью выполнения фундаментальных научных исследований и поддержки решения сложных задач, требующих большого времени и не поддающихся обработке вычислительными средствами других классов. К таким задачам относится повышение эффективности управления сложными техническими, экономическими и социальными объектами, используются экспертные информационные системы интеллектуальной поддержки процессов принятия эффективных решений.

В 2015 г. факультет ВМК был объединен с механико-математическим факультетом и НИИ ПМК и преобразован в институт информационных технологий, математики и механики (ИИТММ). Исследованиями по проблематике параллельного программирования руководит директор ИИТММ профессор В.П. Гергель. Ведется активная научная деятельность в рамках межгосударственных, федеральных и отраслевых научно-технических программ по следующим направлениям: 1. Суперкомпьютерные вычисления в задачах принятия решений на основе глобальной оптимизации. 2. Суперкомпьютерные технологии, высокопроизводительные вычисления. 3. Высокопроизводительная компьютерная графика. 4. Новые информационные технологии в образовании. Последнее из направлений предназначено для подготовки разработчиков сложного промышленного программного обеспечения, ориентированных на работу в высокотехнологичных компаниях IT-индустрии. Ежегодный выпуск специалистов по этому направлению составляет порядка 50 человек, многие из них уходят работать в крупнейшие IT фирмы, создавшие на базе факультета свои авторизованные центры и лаборатории. Среди них лаборатории информационных технологий корпорации Intel, автоматизации проектирования НИИ измерительных систем Ю.Е. Седакова, мобильных средств связи компании Telma Soft, а также центры компетенции и образовательной академии компании Microsoft, сетевой академии компании Cisco Systems, центр компетенции Linux корпорации IBM. Кроме того, при выполнении инновационной образовательной программы в рамках Национального проекта «Образование в 2007 и 2010 гг. в ННГУ были приобретены два высокопроизводительных кластера и, таким образом, студенты имеют возможность работать на самом современном компьютерном оборудовании. Полученные результаты в области высокопроизводительных вычислений уже отмечены среди первого десятка лучших результатов университетов мира.

Исследовательская деятельность проводится при тесном сотрудничестве с ведущими научными центрами страны. Результаты научных исследований имеют признание в стране и за рубежом. По результатам сотрудничества компания Microsoft объявила ННГУ одним из 10 вузов-партнеров в мире в области высокопроизводительных вычислений. В Нижегородском университете созданы центры компетенции по технологиям Intel, Microsoft и NVIDIA, работает Академия Cisco. Проводится учебная подготовка по основным направлениям компьютерной индустрии (программная инженерия, параллельные вычисления, компьютерная графика и др.), а студентам обеспечивается возможность работы на самом современном компьютерном оборудовании. На старших курсах они проходят практическую подготовку в ведущих научно-исследовательских и производственных организациях города и области (ИПФ РАН, Intel, Мера, Teleca, РФЯЦ ВНИИЭФ и др.), участвуют в программах международного студенческого обмена.

В число основных направлений и специализаций подготовки специалистов традиционно входит вычислительная математика, а сейчас – информационные технологии. Развиваются актуальные научные направления – прикладная математика и информатика, математическое моделирование, программная инженерия, параллельные вычисления, компьютерная графика. Создан музей института информационных технологий, задачей которого является демонстрация НТР и вовлечение молодого поколения в науку.

Примечания

. www.unn.ru. Дата обращения: 2 марта 2023.
. unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. unn.ru. Дата обращения: 24 января 2023.
. Дата обращения: 9 августа 2017.
. nifti.unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. nifti.unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. nirfi.unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. mech.unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. ion.unn.ru. Дата обращения: 12 января 2023.
. Дата обращения: 13 января 2023.
(англ.). Top Universities. Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Top Universities. Дата обращения: 13 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (4 октября 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (6 октября 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (6 октября 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (6 октября 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (6 октября 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
(англ.). Times Higher Education (THE) (3 апреля 2022). Дата обращения: 23 января 2023.
. sdgs.un.org. Дата обращения: 23 января 2023.
.
.
. roundranking.com. Дата обращения: 23 января 2023.
. Интерфакс — Высшее образование в России. Дата обращения: 23 января 2023.
.
.
. Superjob.ru. Дата обращения: 23 января 2023.
. Superjob.ru. Дата обращения: 23 января 2023.
. Superjob.ru. Дата обращения: 23 января 2023.
. Дата обращения: 3 ноября 2016.
(рус.) ?. www.unn.ru. Дата обращения: 23 января 2023.
. ТАСС. Дата обращения: 23 января 2023.

Металлы высокой прочности

Металлы высокой прочности — это материалы, которые обладают высокой механической прочностью, что означает их способность выдерживать большие нагрузки без деформаций или разрушения.

Существует несколько металлов, которые известны своей высокой прочностью и широко используются в различных отраслях, таких как авиация, аэрокосмическая промышленность, автомобильная промышленность и другие. Рассмотрим некоторые из них:

Титан — титановые сплавы обладают высокой прочностью, низким весом и отличной коррозионной стойкостью. Они широко используются в авиационной и аэрокосмической промышленности.
Сталь — сталь является одним из самых распространенных материалов высокой прочности. Структурные стали широко используются в строительстве и машиностроении.
Алюминий — алюминий и его сплавы имеют высокую прочность при небольшом весе, что делает их идеальными для использования в авиационной промышленности и производстве автомобилей.
Медь — медный сплав бериллий (Бериллиевая бронза) имеет высокую прочность, высокую теплопроводность и отличную коррозионную стойкость.
Никель — никелевые сплавы обладают высокой прочностью и отличной стойкостью к коррозии. Они широко используются в химической и морской промышленности.
Магний — магниевые сплавы обладают высокой прочностью при небольшом весе. Они широко применяются в авиационной и автомобильной промышленности.
Тантал — тантал является одним из самых прочных металлов. Он обладает высокой стойкостью к коррозии и высокой температурной стойкостью.
Марганец — марганцевые сплавы используются в промышленности для повышения прочности и стойкости к истиранию других материалов.
Кобальт — кобальтовые сплавы обладают высокой прочностью и термической стойкостью. Они широко используются в аэрокосмической и энергетической промышленности.
Точеный алюминий — рассчитанный на специальные цели, алюминиевые сплавы обладают высокой прочностью и позволяют создавать легкие и прочные конструкции.

Это только некоторые из металлов, которые известны своей высокой прочностью. Каждый из них имеет свои особенности и применение в различных отраслях промышленности.

Заметка: Перед использованием любого из этих материалов необходимо учесть конкретные требования и условия его применения в конкретной отрасли, чтобы обеспечить безопасность и эффективность его использования.

История

Владимирское реальное училище. После 1916 года — Народный университет

Бюст Н. И. Лобачевского работы А. В. Кикина во 2-м корпусе

Университет был открыт 17 (31) января года как один из трёх Народных университетов России, входящих в систему «вольных» университетов. Для Нижнего Новгорода это было первое высшее учебное заведение.

В 1918 году в Нижний Новгород эвакуируется Варшавский политехнический институт Императора Николая II. После слияния этого университета с этим институтом и с Высшими сельскохозяйственными курсами он первым в стране получает статус государственного университета.

В 1921 году происходит значительное сокращение количества факультетов. 4 мая 1921 года выходит постановление СНК РСФСР о ликвидации всех историко-филологических факультетов страны и организации на их месте факультетов общественных наук, которое затронуло и Нижегородский университет. В 1922 году количество преподавателей сокращается с 239 до 156.

14 апреля 1930 года СНК РСФСР принял постановление о расформировании ряда вузов, в том числе ННГУ. Некоторые факультеты преобразуются в 6 институтов:

Механико-машиностроительный институт (в 1934 году вошёл в состав Горьковского индустриального института)
Химико-технологический институт (в 1934 году вошёл в состав Горьковского индустриального института)
Педагогический факультет (в 1930 году выделен в педагогический институт)
Агрономический факультет (в 1930 году выделен в сельскохозяйственный институт)
Архитектурно-строительный факультет (в 1930 году выделен в строительный институт)
Медицинский факультет (в 1930 году выделен в медицинский институт).

Уже через год, 11 ноября 1931 года, университет был образован вновь. В его состав вошли 3 факультета: физико-математический, биологический и химический. Учебно-научной базой стало здание бывшей духовной семинарии на площади Минина и Пожарского (ныне здание естественно-географического факультета НГПУ им. Козьмы Минина). К 1932 году в составе ННГУ работали следующие отделения: физическое, механическое, зоологическое, ботаническое, химическое, математическое.

С 1938 года были установлены вступительные экзамены и впервые Горьковский университет провёл конкурсный набор первокурсников.

20 марта 1956 года указом президиума Верховного Совета СССР Горьковскому государственному университету присвоено имя Н. И. Лобачевского.

Помимо образовательной деятельности университет Лобачевского активно вовлечён в научно-техническую деятельность государственного значения. В 1932 году в структуру университета вошёл Научно-исследовательский физико-технический институт. Он до сих является частью ННГУ и активно сотрудничает с Роскосмосом и другими государственными и частными организациями. В 1944 году был создан Научно-исследовательский институт химии, который внёс вклад в развитие национальной химической и военной промышленности. В 1956 году на базе университета был сформирован Научно-исследовательский радиофизический институт. В 1969 году он был награжден Орденом Трудового Красного Знамени за достижения в области радиофизики, радиотехники и астрономии. В 1974 году был открыт исследовательский институт механики. В 2012 году в рамках Нижегородского университета открылся научный институт живых систем, который в 2016 году был трансформирован в Научно-исследовательский институт нейронаук. Это подразделение занимается изучением деятельности головного мозга.

В 2014 году в ННГУ начал работу суперкомпьютер «Лобачевский» мощностью 570 Терафлопс. Среди российских университетов это четвёртый по производительности суперкомпьютер. Также он входит в список самых мощных суперкомпьютеров мира.

В рамках федеральной программы по развитию фармацевтической и медицинской промышленности в университете в 2017 году был создан Центр инновационного развития медицинского приборостроения.

Новые материалы на основе титана

Среди новых типов сплавов на основе титана необходимо отметить сплавы с запоминанием формы (сплавы памяти), сверхпроводники, с повышенной коррозионной стойкостью, биосовместимые материалы, аккумуляторы водорода, высокожаропрочные сплавы (рис. 2).

Рис. 2. Основные типы титановых сплавов и области их применения

Практически для всех обычных металлических материалов достигнут предел по рабочей температуре, выше которого их применение становится технически нецелесообразным. Для титана таким пределом является температура 550+50 °С, что недостаточно для аппаратов типа “Шаттл” или “Буран” и др. Для каркаса и обшивки таких аппаратов применяют сплавы на основе алюминидов титана — ТiзАl и TiAl, а также композиционные материалы на их основе. Новые сплавы на основе алюминидов титана (химических соединений титана с алюминием) позволяют существенно повысить предельную рабочую температуру — до 650-900°С при хорошем сопротивлении окислению и сохранении высокой прочности и жесткости.

Лучшим промышленным сплавом этого типа считают сплав супер α₂ состава, % (по массе): Al — 15, Nb — 20, V — 3, Мо — 2. Этот сплав обладает более высокими свойствами по сравнению со сплавом αг (табл. 5). Сплав можно подвергать закалке и старению. Повышение температуры старения с 650 до 950 °С после закалки сплава с (α₂ + β)-области (~1060°С) приводит к снижению прочности с одновременным повышением характеристик пластичности, что объясняется увеличением количества β-фазы. Сплав супер α₂ обладает наилучшими механическими свойствами при бимодальной структуре, представленной равноосными зернами первичной α₂-фазы, пластинами α₂-фазы и зернами О-фазы. Такую структуру получают обработкой давлением в β-, а затем в (α₂+ β)-области закалкой и старением. Выделения О-фазы оказывают благоприятное влияние на прочность и пластичность сплава.

К этому же типу сплавов на основе интерметаллида Тi₃Аl принадлежит отечественный сплав ВТИ-1 (Ti-14,5Al-22Nb-1,5Zr-0,25Si) (табл. 6).

Табл. 5. Механичеcкие свойства cплавов на основе интерметаллидов Ti3Al

Табл. 6. Механические свойства сплавов на основе интерметаллидов TiAl

Интерметаллид TiAl и сплавы на его основе превосходят существующие жаропрочные сплавы на основе титана, железа и никеля по удельным значениям модуля упругости и показателям жаропрочности в широком интервале температур, вплоть до 750-800 °С.

Сплавы на основе алюминидов титана уже нашли применение при изготовлении деталей авиационных двигателей и элементов планера, работающих при высоких температурах. По сравнению с γ-фазой алюминид Ti₃Al обладает более высокими технологическими характеристиками: из этого алюминида получают даже фольгу, которую применяют для изготовления сотовых конструкций сверхзвуковых летательных аппаратов. Интерметаллид Из Аl используют для изготовления элемента конструкции крыла, который нагревается до температуры -700 °С, а из сплава Ti-14Al-21Nb — уплотнителей сопла форсажной камеры двигателя F100. Сплавы на основе TiAl перспективны для производства деталей горячего тракта ГТД, работающих при температуре 700-1000°С. Из литых сплавов на основе γ-фазы можно изготавливать опоры трубопроводов, уплотнители кожуха, завихрители камеры сгорания, статор компрессора, воздушные фильтры, детали сопла, лопатки компрессора, элементы конструкции камеры сгорания, корпус турбины. Возможно также использование алюминидов титана в автомобильных двигателях.

Путь длиной в 150 лет

Дмитрий Иванович Менделеев считал титан «практически малополезным» металлом. Однако автор периодического закона химических элементов дал свою оценку слишком преждевременно. Титан входит в десятку самых распространенных в земной коре веществ и занимает четвертое место среди металлов. На его долю приходится 0,6% всего веса земной коры. Проблема в том, что титан не встречается в природе в чистом виде. Добывать его из соединений в хорошем качестве и количестве научились только в XX веке, так что в чем-то великий русский ученый был прав.

Брусок кристаллического титана высокой чистоты 99,995%, изготовленный иодидным методом ван Аркеля и де Бура

Открыли титан в конце XVIII века независимо друг от друга английский химик-любитель Уильям Грегор и немецкий ученый Мартин Клаптроп, первооткрыватель урана. Он же дал новому металлу название в честь мифических богов титанов, по другой версии − в честь шекспировской королевы фей Титании. В любом случае, мифологическое название подошло металлу, точные свойства которого определить в то время было невозможно.

Наиболее чистый титан удалось выделить русскому ученому Дмитрию Кириллову в 1875 году. И только спустя 50 лет в Голландии химики ван Аркель и де Бур добились такой чистоты металла, которая позволила выявить многие его полезные свойства. В итоге титан можно назвать рекордсменом по времени изучения среди современных конструкционных металлов. Если железо или медь после выявления их свойств довольно быстро находили применение в изделиях, то титану на этот путь понадобилось более 150 лет.

Научные школы

— Ваш университет известен выдающимися научными школами. Какие бы вы особо выделили и как вы их поддерживаете?

— Традиционно, как я уже отметила, у нас очень сильная школа радиофизики. Помимо первого в стране радиофизического факультета мы по праву гордимся и первым факультетом вычислительной математики и кибернетики (ВМК), который появился у нас в далеком 1963 году. Его основателем стал Юрий Неймарк, и именно его имя было дано образовательной экосистеме, созданной в рамках пилотного проекта по запуску в Нижнем Новгороде IT-кампуса.

Как раз в наступившем 2023-м мы готовимся отмечать шестидесятилетний юбилей легендарного ВМК, правопреемником которого стал наш ИИТММ.

Именно ИИТММ является хранителем традиций большой математической школы и на базе глубокого математического образования готовит высококлассных IT-специалистов, реализует проекты по искусственному интеллекту.

У нас сильная школа лазерных технологий под руководством профессора Михаила Бакунова. В числе его партнеров институты РАН, Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ‒ВНИИЭФ) и другие научные центры страны и мира.

Хорошо растет и дает результаты наша химическая наука, обогатившаяся за последние несколько лет молодыми кадрами. Ученые химического факультета и НИИ химии — постоянные герои научных новостей.

Перспективными являются исследования наших ученых из ИББМ и НИИ нейронаук. Это и разработка темы старения человеческого организма, и изучение нейродегенеративных заболеваний, и создание экзоскелетов, и многое другое.

Большие надежды я, как ректор и как медик, возлагаю на серьезное развитие наших клинических, медицинских исследований. Сейчас они идут в русле изучения сердечно-сосудистых заболеваний, ранних инфарктов, онкологии, регенеративной медицины и особенно регенеративных процессов у пациентов с онкологией

Активно развивается направление, связанное с мемристорами, ученые Университета Лобачевского совместно с партнерами из ведущих научных центров и университетов России разрабатывают новую элементную базу микроэлектроники, которая позволит сделать искусственный интеллект еще сильнее, приблизить его к возможностям человеческого мозга.

Перспективных направлений в естественно-научных дисциплинах много, нет возможности перечислить в интервью все. Отмечу, что большие надежды я, как ректор и как медик, возлагаю на серьезное развитие наших клинических, медицинских исследований. Сейчас они идут в русле изучения сердечно-сосудистых заболеваний, ранних инфарктов, онкологии, регенеративной медицины и особенно регенеративных процессов у пациентов с онкологией.

Наконец, особые усилия мы направляем на развитие гуманитарных научных школ. Наш юридический факультет, имеющий прославленную историю, сейчас переживает этап обновления. Динамично развивается факультет социальных наук: научные публикации о достижениях психологов, психофизиологов и киберпсихологов ННГУ постоянно появляются в специализированных рецензируемых журналах, а новости об их разработках выходят в федеральных и региональных СМИ. Это и диагностика синдрома эмоционального выгорания, и система определения психофизиологического состояния человека-оператора, управляющего сложными системами, например машиниста поезда, и многие другие направления.

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского — крупнейший вуз Нижегородской области.

В 2021 году, в Год науки и технологий в России, Университет Лобачевского отметил свое 105-летие и стал обладателем специальной части гранта программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» по треку «Исследовательское лидерство».

ННГУ сегодня — это классический университет с широким спектром направлений подготовки. В Университете Лобачевского сейчас обучаются около 30 тыс. студентов из 91 страны мира.

Научно-образовательный потенциал ННГУ — 2500 профессоров, преподавателей и научных работников, в том числе 300 докторов наук и около 1000 кандидатов наук, восемь членов-корреспондентов РАН.

Пресс-служба ННГУ

Особенности производства

Производство титана является сложным, длительным и дорогостоящим процессом. Элемент образует химические соединения и твердые растворы со многими металлами, поэтому при создании требует особых условий.

Среди наиболее распространенного сырья для получения титана выделяют титано-магнетитовые руды, из которых получают ильменитовый концентрат. Процесс занимает несколько этапов:

получение титанового шлака восстановительной плавкой. В электродуговую печь загружают концентрат и восстановитель. Производят нагрев до 1650 градусов Цельсия. Из восстановленного и науглероживающегося железа образуется чугун, а оксид титана переходит в шлак, который содержит 82—90% TiO2;
получение тетрахлорида титана хлорированием. Проводят в шахтных хлораторах непрерывного действия или в солевых хлораторах. Газообразный хлор воздействует на TiO2 при температурах 700–900 °С;
производство титана (губки, порошка) восстановлением из тетрахлорида. Для этого используют магний или натрий.

α-сплавы

К ним относятся сплавы с преобладанием α-твердого раствора титана (более 95%), в том числе титан технической чистоты. Эти сплавы легируются α-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями. В области температуры фазового превращения α—>β гексагональная α-фаза обладает более высокой жаропрочностью, чем кубическая β-фаза. Введение в сплав элементов, стабилизирующих α-фазу, позволяет повысить его жаропрочность.

Табл. 1. Свойства титановых сплавов различных типов

Для повышения прочности и жаростойкости α-сплавы можно легировать также растворимыми в α-фазе β-стабилизирующими металлами, например ванадием, ниобием, танталом и серебром, которые повышают жаропрочность этих сплавов; α-сплавы с добавкой β-стабилизаторов называют псевдо- α-сплавами или мартенситными, так как при резком охлаждении они образуют мартенситную структуру.

Основу промышленных сплавов составляет система Al-Ti. Алюминий практически присутствует во всех сплавах титана. Алюминий — единственный широко применяемый металл, стабилизирующий α-фазу. Введение алюминия в количестве до 13% позволяет получать сплавы с хорошей жаропрочностью. Алюминий также снижает плотность сплавов и их стоимость.

В целом α-сплавы характеризуются высокой жаропрочностью. Термически стабильны при длительном нагреве, хорошо сопротивляются газовой коррозии и свариваются. Но пластичность этих сплавов и, следовательно, способность к холодной деформации ниже, чем у β-сплавов и титана технической чистоты. При термической обработке α-сплавы не упрочняются, что является существенным их недостатком. Эти сплавы могут подвергаться только отжигу для снятия напряжений и нагартовки.

Интерметаллические сплавы титана

Сегодня увеличивается потребность в принципиально новых конструкционных материалах. Например, упрочненные жаропрочные сплавы уже не могут в полной мере удовлетворить требованиям авиакосмической техники. Из интерметаллических сплавов титана наиболее широкое применение нашли:

никелиды Ti₂Ni, TiNi, TiNi₃. Наиболее известен нитинол — сплав титана и никеля, который обладает высокой стойкостью к коррозии и эрозии, свойством памяти формы;
силициды Ti₃Si, Ti₅Si₃, Ti₅Si₄, TiSi и TiSi₂. Хотя кремний считается вредной примесью, но он способен повышать жаропрочность и жаростойкость благодаря ограниченной растворимости;
бориды TiB₂. При сильном нагревании титан взаимодействует с элементарным бором и образует очень твердые сплавы, которые востребованы для защиты автомобильных деталей и механизмов аппаратов от абразивного износа, в металлургии в составе напыляемых порошков, в атомной промышленности для производства нейронопоглощающих экранов и боропластов, а также как компонент испарителей алюминия;
алюминиды Ti₂Al, TiAl и TiAl₃. Среди преимуществ можно выделить высокую температуру плавления, упругость, низкую плотность, возрастание предела текучести с повышением температуры, устойчивость к окислению и возгоранию, жаропрочность. Используют для изготовления аэрокосмических деталей нового поколения, в транспортном машиностроении, в газо- и нефтеперерабатывающих установках химпромышленности, а также в атомном машиностроении.

В заключение, вот несколько моментов, описывающих разницу между титаном и сталью.

1. Титан может выдерживать более высокие и более низкие температуры, чем сталь.

2. Титан значительно прочнее наиболее часто используемых марок стали. Но самые прочные из известных легированных сталей в самом сильном отпуске прочнее самых прочных титановых сплавов в самом твердом состоянии.

3. В нелегированном состоянии при той же прочности титан намного легче

5. Титан менее токсичен, чем сталь, имеет меньшее тепловое расширение, чем сталь, и имеет более высокую температуру плавления.

6. Титан имеет более высокую прочность на растяжение по массе, но не по объему.

7. Сталь тверже титана. Титан деформируется легче, чем сталь.

8. Сталь обычно предпочтительнее для изготовления прочных предметов, так как ее объем более приемлем.