Травин О.В. Материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

Намагниченность ферромагнетика связана с напряжённостью

приложенного магнитного поля – Н (измеряемой в А/м – Ампер/метр)

нелинейной зависимостью. Она сначала растёт с увеличением напряжённости, а

затем достигает насыщения, когда суммарные магнитные моменты всех

областей в кристалле (называемых доменами) будут ориентированы в

направлении приложенного поля. Достигаемая при этом магнитная индукция В

(суммарная плотность магнитного потока от внешнего поля и собственного

магнитного потока) называется индукцией насыщения и обозначается – В

насыщ.

измеряется она в единицах «Тесла» (пропорциональных А/м). При снятии

внешнего поля магнитная индукция в материале не исчезает полностью, а лишь

снижается до некоторой величины, называемой остаточной индукцией – В

ост.

(см. рисунок – петля гистерезиса). При наложении внешнего магнитного поля в

противоположном направлении индукция В снижается до нуля. Напряжённость

внешнего магнитного поля, при котором это происходит, называется

коэрцитивной силой – Н

, измеряемой в А/м. При неоднократном изменении

знака прилагаемого внешнего магнитного поля формируется замкнутая петля,

называемая петлёй гистерезиса. Произведение (В×Н

) – называется магнитной

энергией. Эта характеристика пропорциональна площади петли гистерезиса,

т.е. затратам энергии на перемагничивание материала.

Важной характеристикой магнитных свойств ферромагнетиков является

магнитная проницаемость – m, то есть скорость роста магнитной индукции В

при увеличении напряжённости магнитного поля – Н. Эта характеристика

является неким безразмерным коэффициентом пропорциональности между В и

Н, и определяется тангенсом угла наклона начальной кривой намагничивания.

Магнитомягкими материалами называются материалы,

намагничивающиеся в слабых полях, то есть имеющие высокую магнитную

проницаемость – m, либо высокую индукцию насыщения – В

насыщ.

при низкой

величине коэрцитивной силы – Н

Поскольку при перемагничивании магнито-мягких материалов возникают

тепловые потери, величина которых связана с частотой перемагничивания, то

все магнито-мягкие материалы делятся на высокочастотные и низкочастотные.

Коэрцитивная сила для этих материалов обычно находится в пределах от 10 до

400А/м.

К низкочастотными материалами с высокой индукцией насыщения

относятся железо и электротехническая сталь (Fe – 3 % Si), работающие в

области частот до 100 Гц, либо легированную кобальтом электротехническую

сталь – до 400 Гц. Эти материалы используют для изготовления различных

трансформаторов, переключателей.

В приборостроении применяют магнитно-мягкие материалы с высокой

магнитной проницаемостью. Такими материалами являются пермаллои (сплавы

Fe – Ni с сод. Ni от 45 до 80 %). Эти сплавы могут работать при частотах до 25

кГц, а при легировании пермаллоев хромом, либо молибденом (напр., сплав

79НМ - Fe – 79 %, Ni – 5 % Мо) сплавы могут работать в области частот до 700

кГц.

В пищевой промышленности пермаллои используют в приборах,

управляющих работой автоматических линий различных технологических

процессов, в различных узлах вычислительной техники, в частности в приборах

автоматического учёта произведённой пищевой продукции.

В компьютерной и вычислительной технике некоторые запоминающие

устройства работают при частотах порядка 1МГц (Мегагерц). В этих случаях в

качестве магнито-мягких материалов используются ферриты

– спеченные из

порошков оксидов железа (Fe

× FeO), либо оксидов железа с оксидами

других металлов, например – (Ba, Co) O × Fe

Магнито-твёрдые материалы намагничиваются в сильных магнитных

полях. Для них характерна высокая коэрцитивная сила (Нc 1000кА/м) и высокая

остаточная индукция – В

ост.

. Но, поскольку магнитная индукция ограничена

индукцией насыщения, то величину магнитной энергии этих материалов

увеличивают, главным образом, за счёт повышения коэрцитивной силы.

Магнито-твёрдые материалы используются для изготовления постоянных

магнитов.

К магнито-твёрдым материалам относят деформируемые сплавы системы

Cu-Ni-Co («кунико») и Cu-Ni-Fe («кунифе»), литые сплавы системы (Fe-Al-Ni-

Co-Cu), напр., литой сплав «альнико». Удельная магнитная мощность магнитов

из этих сплавов меняется в пределах от 10 до 35 кДж/м

(более высокая для

сплавов типа альнико).

Для изготовления магнитов малых размеров, но большой мощности,

используют сплавы кобальта с редкоземельными элементами (напр., SmCo

и др.). Удельная мощность таких магнитов почти в 1000 раз больше,

чем для сплавов альнико и достигает 8-10 МДж/м

Немагнитные материалы

В приборах многие детали должны быть изготовлены из немагнитных

материалов. К числу таких материалов относятся латуни (сплавы меди с

цинком), бронзы (сплавы меди с Al, Ni, Si и др. элементами). Немагнитными

являются и многие аустенитные стали (Х18Н9, 08Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3,

45Г17Ю3 и др.).

5.2. Стали и сплавы с особыми электрическими свойствами

В зависимости от величины удельного электросопротивления r,

(измеряемого в Омометрах) все материалы делят на группы: 1)

сверхпроводники (r ≤ 10

-20

Ом×м), 2) криопроводники (r от 10

-10

до 10

-8

Ом×м), 3)

металлы и сплавы (r от 10

-8

до 10

-5

Ом×м), 4) полупроводники (r от 10

-5

до 10

Ом×м), 5) диэлектрики (или изоляторы) от 10

до 10

Ом×м.

Сверхпроводящие свойства металлических материалов проявляются в

интервале температур от 5 до 20 К. Такими свойствами обладает чистый

ниобий и его сплавы (напр., 65БТ – 65 % Nb–24 % Ti–11 % Zr). Используются

эти сплавы для изготовления магнитов большой мощности, а тонкие ленты и

проволоки – в некоторых приборах автоматического управления.

Криопроводники работают в интервале т-р 77-120 К. К их числу относятся

медь, бронза. Используются в электронных приборах.

Проводниковые материалы из металлов и сплавов делят на три группы:

1)металлы и сплавы высокой проводимости, 2)контактные материалы, 3) стали

и сплавы высокого сопротивления.

К числу материалов высокой проводимости относятся Ag, Cu, Al, Fe и

многие сплавы на их основе. Используются эти материалы в каче6стве

токонесущих проводов, электрических шин, различных кабелей. Алюминий

используется также в качестве конденсаторной фольги. Железо и

низкоуглеродистые стали используются для изготовления рельсов трамваев,

метро, электропоездов.

Для электрических контактов используют Cu, Ag, Au либо латуни.

Основное требование к контактным материалам - низкое переходное

электросопротивление.

Контакты делят на неподвижные (зажимные), скользящие и разрывные.

Для зажимных контактов основным требованием является высокое

сопротивление окислению. Используют для их изготовления Cu, Zn, латунь.

Для скользящих контактов важно сопротивление привариванию. Поэтому при

изготовлении их к Cu и Ag добавляют порошок графита.

Сплавы высокого омического сопротивления делят на две группы: 1) для

изготовления сопротивлений нагревательных устройств, 2) для сопротивлений,

работающих в приборах и реализации тонкого регулирования сопротивления.

Для этих материалов требуется точная воспроизводимость величины

сопротивления.

Для сопротивлений-нагревателей (r @ 1-1,5)×10

-6

Ом×м обычно

используются материалы со структурой твёрдых растворов. Эти материалы

должны обладать высокой окалиностойкостью и прочностью при высоких

температурах. Наиболее часто для этих целей используют нихромы Х20Н80,

либо ферронихромы – Х15Н60, а также нихромы, легированные титаном –

Х20Н79Т, Х20Н77Т3. Максимальная температура, до которой работают

указанные сплавы – 1000-1150

С (более высокая температура для сплавов,

легированных титаном). Используют также и более дешёвые сплавы на основе

железа Х13Ю4 (фехраль) и Х25Ю5А (хромаль). Последние работают до

температур 850-1000

С.

Для сопротивлений в приборах используют никелин (67 % Cu 2-3 % Mn –

30-31 % Ni), константан (54 %Cu – 1 % Mn – 45 % Ni), манганин (86 % Cu – 12

% Mn – 2 % Ni) и мельхиор (60 % Cu – 17 % Ni – 23 % Zn). Сопротивление их

примерно в 3-4 раза низкое, чем у нагревателей, а главное у них более низкая

рабочая температура (до 300-400

С), при которой обеспечивают более высокую

стабильность свойств.

Полупроводники

Характерной особенностью этих материалов является то, что в них

валентные зоны электронов и зоны проводимости разделены зонами

запрещенных энергий. Электрический ток в полупроводниках возникает лишь

тогда, когда электроны из заполненной валентной зоны перейдут, преодолев

зону запрещенных энергий, в зону проводимости. Энергию, необходимую для

перехода электронов в зону проводимости, электроны получают либо при

нагреве полупроводника, либо при освещении световым потоком.

Наиболее широко в технике используются германий (Ge), кремний (Si) и

сплавы на их основе. При этом получают их особо чистыми и, как правило, в

виде монокристаллов.

Полупроводники очень широко используются в различных отраслях

промышленности (телевизионной промышленности и радиоэлектронике,

вычислительной технике и автоматике) в качестве преобразователей одних

видов энергии в другие, в частности для преобразования солнечной энергии в

электрическую.

Диэлектрики (изоляторы). Наиболее широко используют для этих целей

керамику, стекло, пластмассы и другие неметаллические материалы.

5.3. Сплавы с особыми физико-механическими свойствами

Для изготовления упругочувствительных элементов в различной

измерительной аппаратуре используют сплавы с высокими упругими

свойствами. К числу таких сплавов относятся элинвар (36НХ – 36 % Ni, 12 %

Cr, ост. железо). Особенностью этого сплава является то, что при повышении

температуры, упругие модули в нём практически не меняются, а не снижаются,

как у других материалов.

В точном приборостроении и измерительной технике требуются также

сплавы с низкими (порядка 10

-6

С) температурными коэффициентами

линейного расширения - a, пригодные для спайки со стеклом и керамикой. Для

этих целей широко используются инвары – сплавы железа с никелем, напр.,

36Н – (Fe – 36 % Ni). У этого сплава a примерно на порядок ниже, чем у

компонентов его образующих (чистого железа и никеля). К сплавам с низкими

температурными коэффициентами a относятся также суперинвар (32НКД – 32

% Ni, 3-4 % Co, 0.7 % Cu, ост. Fe), ковар (29НК – 29 % Ni, 17 – 18 % Co, ост.

Fe).

Сплавы с эффектом памяти формы

Сплавами с эффектом «памяти формы» называют сплавы, обладающие

способностью восстанавливать форму в результате протекания в них фазового

превращения, а именно – мартенситного превращения.

Эффект проявляется в том, что если изменение формы изделия проводить

при температурах ниже температуры М

(начала мартенситного превращения),

а затем изделие нагреть до температуры А

(А

– температура окончания

обратного мартенситного превращения), то изделие возвратится к своей

исходной форме. Или, наоборот, если ленту или проволоку свернуть в спираль

при температуре, соответствующей температуре А

, затем охладить до

температуры < М

и разогнуть при этой температуре, а затем снова нагреть до

температуры А

, то изделие снова свернётся в спираль.

Изменение формы изделия при циклах нагрева и охлаждения может

происходить многократно.

Описанным выше эффектом «памяти формы» обладают сплавы нитинол

(50

ат.

% Ni - 50

ат.

% Ti), сплав Ni – 36

ат.

% Al, многие сплавы на основе марганца.

Эти материалы широко используются в космической технике (для антенн),

в качестве различных датчиков в атомной энергетике, термодатчиков

соединительных элементов трубопроводов.

В пищевой промышленности сплавы целесообразно использовать в

качестве термодатчиков вентиляционных установок в зернохранилищах и на

складах хранения готовой продукции.

Для этого целесообразно использовать более дешёвые сплавы на

марганцевой основе, например, сплав с содержанием 80 % Mn, 15 % Cu, 2 %

Ni, до 3,0 % Cr. В отличие от сталей, его маркируют как 80Г15Д2Н3Х (т.е.

цифра, обозначающая количество элемента ставится не после буквы, а перед

ней).

Вопросы для самоконтроля

1. На какие классы делятся материалы по магнитным свойствам. Какими

характеристиками они описываются?

2. Какие материалы относятся к сверхпроводящим и какие – к

криопроводникам?

3. На какие группы делятся контактные материалы?

4. Какие материалы обладают аномальным тепловым расширением, и в

каких областях техники их используют?

5. Где в пищевой промышленности целесообразно использовать сплавы с

эффектом памяти формы?

6. В каких отраслях техники используют полупроводники?

Тесты по теме 5

Тест 1. Какие магнито-мягкие материалы используют в конструкциях,

работающих при низких частотах?

1.1. ферриты из порошков (FeO и SiO

);

1.2. электротехническую сталь Fe – 3%Si;

1.3. пермаллои (от 45 до 80% Ni).

Тест 2. Выберите материал для изготовления магнитов малых размеров, но

высокой удельной мощности.

2.1. сплавы типа «кунико» и «кунифе»;

2.2. сплавы типа «альнико»;

2.3. сплавы кобальта с редкоземельными элементами.

Тест 3. Какие материалы используются в качестве контактных?

3.1. низколегированные стали;

3.2. латунь, бронза Mo, W;

3.3. медь, серебро, золото.

Тест 4. Какие материалы используются в качестве диэлектриков?

4.1. стали и алюминиевые сплавы;

4.2. пластмассы, керамика;

4.3. стекло, ситаллы.

Тест 5. Могут ли использоваться для изготовления термодатчиков сплавы

с эффектом «памяти формы»?

5.1. не могут;

5.2. могут;

5.3. могут в определенных интервалах температур.

Тема 6. Сплавы с высокой удельной прочностью

Удельной прочностью называется отношение прочности материала (s

МПа) к его удельному весу (Н/м

Удельной жесткостью называют отношение упругих модулей (Е, Мпа) к

удельному весу материалов.

И удельная прочность, и удельная жесткость измеряется в странных, на

первый взгляд, для механических характеристик единицах – км. Однако все

становится понятым, если учесть, что удельная прочность – это длина, при

которой материал начинает разрушаться без приложения внешней нагрузки под

действием собственного веса.

Количественные характеристики удельной прочности и удельной

жёсткости для некоторых материалов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Удельная жесткость

Материал Mg Al Ti Be Cu

Е, МПа

46 72 112 310 121

Е/

, км

2600 2600 2500 17000 1200

Как видно из таблицы 3 наиболее высокой удельной прочностью обладают

сплавы на основе лёгких элементов (Mg, Al, Ti, Be). A Be, кроме того обладает

высокой удельной жесткостью (примерно в 5-6 раз выше, чем у лучших из

других металлов).

Таблица 3.

Сплав

Магниев

МА – 19

Алюминиев

В - 95

Титанов

ВТ - 16

Бериллиев

Ве - Al

Сталь

зак.

+ отп.

30ХГСА

Прочность

МПа

380 600 1500 680 1000

Удельная

прочн., км

22 23 33 37 13

6.1. Магниевые сплавы

Магниевые сплавы являются самыми лёгкими из металлических

конструкционных материалов.

Легирующими элементами в этих сплавах являются Al, Zn, Mn, Zr.

Сплавы делятся на две группы: деформируемые и литейные. В

деформируемых сплавах количество алюминия и цинка не превышает 5-6 %, в

литейных – Al до 10 %, Zn до 9 %. Выпускаются также тройные

деформируемые сплавы Mg – 5 % Al – 5 % Zn и литейные Mg – 9 % Al – 1.5 %

Zn.

Средние значения прочности для магниевых сплавов колеблются в

пределах 250 – 300 МПа, максимальные значения достигают 450 – 500 МПа.

Недостатком магниевых сплавов является низкая коррозионная стойкость. Их

отличительной особенностью является эффективное гашение вибрационных

колебаний.

Широко применяются эти сплавы в авиационной промышленности, где

лёгкость конструкции играет очень важную роль.

В пищевой промышленности они применяются в качестве

шумопоглощающих экранов, а также для корпусов приборов контрольно-

измерительной аппаратуры, демпферов.

6.2. Бериллиевые сплавы

Как уже было отмечено, сплавы эти обладают сочетанием высокой

удельной прочности с исключительно высокой удельной жесткостью. Помимо

высоких механических свойств эти сплавы обладают высокой коррозионной

стойкостью, хорошей теплопроводностью, низким коэффициентом линейного

расширения.

Недостатком этих сплавов является высокая хрупкость. Механические

свойства бериллия и его сплавов повышают за счет повышения чистоты и

измельчения зерна.

Легирующими элементами в бериллиевых сплавах являются Mg (до 5 %),

Ni (до 0,5 %), но особенно Al (до 20-40 %).

Прочность бериллиевых сплавов меняется в широких пределах (s

от 280

до 700Мпа, пластичность d = 2-3 %), но при повышении чистоты и особенно

измельчении зерна она может составлять 20-25 %.

Бериллиевые сплавы очень дорогие, потому что содержание бериллия в

земной коре составляет всего 0,0005 % (содержание Al 8 %). Очень большим

недостатком бериллия является его высокая токсичность. При изготовлении и

обработке бериллиевых сплавов требуется строжайшее соблюдение правил

техники безопасности.

Используются эти сплавы в космонавтике (для облицовки кабин), в

сверхзвуковой авиации, в ядерной и рентгеновской технике, т.к. они хорошо

поглощают тепловые нейтроны и рентгеновские лучи, в высокоточном

приборостроении.

В пищевой промышленности использование бериллиевых сплавов

запрещено документами Минздрава России из-за высокой токсичности.

Попадание Ве в лёгкие человека вызывают тяжёлое заболевание – бериллиоз, а

также канцерогенные заболевания и поражение костных тканей.

6.3. Алюминий и сплавы на алюминиевой основе

Высокая удельная прочность и удельная жесткость в сплавах алюминия

сочетается с высокой пластичностью (легко прокатываются на лист, ленту,

фольгу, протягиваются в трубы и проволоку). Сплавы обладают хорошей

коррозионной стойкостью во многих кислых средах (но в щелочных средах

коррозионная стойкость низкая). Высокая устойчивость против коррозии в

кислых средах связана с тем, что на поверхности этих сплавов легко образуется

защитная плёнка окисла алюминия – Al

. В этих сплавах очень высокая

тепло- и электропроводность.

Чистый алюминий отличается высокой отражательной способностью в

вакууме, поэтому его широко используют при изготовлении прожекторов,

рефлекторов, отражателей, экранов телевизионных трубок.

В зависимости от степени чистоты алюминий делят на несколько групп: 1)

особой чистоты – А999 (99,999 %), 2) А955 (99,995 %) и А99 (99,99 %) – это

марки алюминия высокой чистоты, 3) технически чистый алюминий (А8,

А7…А0 – примесей в этих марках содержится до 1 %). Примесями в

техническом алюминии является Cu, Mg, Mn, Si.

Широкое применение получил алюминий для изготовления различных

профилированных изделий, проводов, кабелей.

В пищевой промышленности его используют для изготовления различных

ёмкостей, крышек, пробок, а также фольги для упаковки продуктов. В тех

отраслях пищевой промышленности, где предъявляются повышенные

санитарно-гигиенические требования (при изготовлении детского и лечебного

питания) используется особо чистый, либо высокочистый алюминий.

Но, еще разнообразием свойств и более широкими областями применения

характеризуются сплавы на основе алюминия.

Основными легирующими элементами при изготовлении сплавов

являются магний, марганец, медь, кремний. Эти сплавы разделяются на

деформируемые и литейные.

Деформируемые алюминиевые сплавы подразделяются в свою очередь на

упрочняемые только деформацией и упрочняемые деформацией и

термообработкой (старением). К числу первых относятся бинарные сплавы Al –

Mg (с содержанием Mg от 2 до 6 %) и сплавы Al –Mg, содержащие от 1 до 2 %

Mg. По структуре эти сплавы являются однофазными твердыми растворами.

Маркируются они как АМг2, АМг5, АМц, АМц2 (цифры указывают

содержание магния или марганца).

Прочность указанных сплавов сравнительно невелика (например, для

сплава АМц, s

равна 130 МПа при d = 23 %). Пластической деформацией

сплавы упрочняются примерно в два раза, s

= 220 МПа при d = 5 % для

вышеуказанного сплава.

В пищевой промышленности эти сплавы используются для изготовления

цистерн в молочной промышленности, деталей холодильных агрегатов,

различных сварных конструкций. Сплав АМг3 используется в транспортных

системах сахарной промышленности (трубы сатураторных установок), сплав

АМц используется для труб масляных насосов.

Из числа сплавов, упрочняемых совместно деформацией и старением,

наибольшее использование получили сплавы дюралюмины. Такое название

получили сплавы системы Al-Cu-Mg-Mn. В зависимости от содержания

легирующих элементов они маркируются как Д1,….. до Д19, но цифры здесь

условны. Так, классический дюралюминий Д1 имеет состав: (3, 8-4,8 % Cu, 0,4-

0,8 % MnV 0,4-0,8%Мg, ост. алюминий).

Сплавы данной группы подвергаются старению (изменению фазового

состава, а, следовательно, и прочности) после закалки. Причем старение может

быть искусственным – нагрев закаленных сплавов до температур 190-200

С, так

и естественным в результате вылёживания сплава после закалки при комнатной

температуре.

Например, прочность сплава Д1 после закалки колеблется в пределах 220-

230 Мпа, а после естественного старения в течении 3 – 4-х дней она

увеличивается до 420 – 440 Мпа при d = 60 %.

В пищевой промышленности дюралюмины используют для изготовления

деталей различных сепараторов, тестомесильной аппаратуры, холодильных

агрегатов. Поскольку присутствие в сплавах меди, при контакте с некоторыми

пищевыми продуктами может приводить к снижению качества продуктов и

ухудшению их органолептических свойств, изделия из дюралюминов

рекомендуется покрывать чистым алюминием.

К числу литейных алюминиевых сплавов относятся бинарные сплавы

системы Al-Si (силумины), сплавы Al-Mg, Al-Cu либо комплексно

легированные сплавы. Наилучшим сочетанием механических свойств с

технологическими (жидкотекучесть) обладают силумины. Маркируются

литейные сплавы буквами АЛ и цифрами, но цифра условна и не отражает

содержания легирующих элементов, например, сплав АЛ12 – бинарный сплав

Al-12% Si, а сплав АЛ9 – сплав с 6-8%Si и 0,2-0,4%Mg.

Уровень механических свойств силуминов меняется от s

= 150-180 Мпа

для бинарных сплавов до 320-360 Мпа для сплава АЛ27 (11,5%Si с добавками

Ti, Zr, Be в пределах от 0,05 до 0,15%).

Сплав АЛ8 (Al – 10%Si) в пищевой промышленности используется для

отливки корпусов насосов, контактирующих с пищевыми продуктами. Для

защиты корпусов иногда их рекомендуется покрывать специальными

пищевыми леками.

6.4. Титан и титановые сплавы

Титан и титановые сплавы относятся к числу сравнительно новых

конструкционных материалов. Их широкое использование началось примерно

30-35 лет назад. Но, по общему объёму их использования пищевая

промышленность занимает третье место (после химической и

металлургической), обойдя в этом отношении авиационную и автомобильную

промышленность. Причиной этого служит тот комплекс свойств, которыми

обладают эти сплавы и, в первую очередь, исключительно высокая

коррозионная стойкость практически во всех пищевых, дезинфицирующих и

моющих средах.

Как было видно из ранее приведённой таблицы 3, титановые сплавы

обладают наиболее высокой удельной прочностью из всех допущенных к

использованию в пищевой промышленности сплавов на основе цветных

металлов.

Примером того, насколько важна высокая удельная прочность, может

служить такой: в системах перекачки агрессивных жидкостей используются

змеевики из освинцованной меди, вес которых достигает 484 кг. Если же

аналогичные змеевики изготавливаются из титановых сплавов, то вес их тогда

составляет всего 24 кг.

Помимо высоких характеристик коррозионной стойкости и удельной

прочности, титан и его сплавы обладают хорошей технологичностью

(прокатываются, штампуются, свариваются). Исключительно важным

свойством титановых сплавов является отсутствие хладноломкости, они могут

работать при температурах от –250

С до 500 – 800

С. Это делает незаменимыми

эти сплавы при работе в условиях Севера, а также в холодильной

промышленности.

Титан и его сплавы не оказывают вредного воздействия на человеческий

организм и пищевые продукты. Поэтому они широко используются в медицине

и фармацевтической промышленности. При длительном хранении

деликатесных продуктов (например, икры) в ёмкостях из титановых сплавов

сохраняется гораздо лучше, чем в ёмкостях из нержавеющей стали.

Титан активно взаимодействует с неметаллическими элементами (С, N, O,

H). Из этих элементов наиболее опасен водород, т.к. он вызывает

охрупчивание. Способность титана к активному взаимодействию с ними

позволяет использовать его в качестве геттеров и различных фильтров.

Суммарное количество указанных примесей в титане может достигать

0,5% (в техническом), при суммарном содержании примесей в количестве ~ 0,3

% титан считается чистым и маркируется ВТ1 – 0. Прочность такого титана

достигает 450 – 500 Мпа при d = 15 – 20 %.

Титан – металл с полиморфным превращением: от комнатной температуры

до 882

С он имеет ГПУ решётку, выше этой температуры – ОЦК.

Соответственно, сплавы титана с другими элементами также имеют либо a

- ГПУ решётку (напр., сплавы Ti – Al), либо (a + b) структуру (сплавы Ti с Al,

V), либо b - ОЦК решётку (его сплавы с Ta, Nb, W). Последняя группа сплавов

промышленного использования не получила из-за их высокой хрупкости.

Минздравом России для использования в пищевой промышленности,

помимо чистого титана рекомендованы сплавы ВТ – 5 (Ti – 5 %Al), ВТ – 4 (Ti –

4 %Al – 1,5 %Mo), ВТ – 6 (Ti – 6 %Al – 5 %V), ОТ – 4 (2%Al – 1,2 %Mn), ВТ –

14 (Ti – 4,6 % - 1,2 %V – 2,5 – 3,5 %Mo). Все вышеперечисленные сплавы

относятся к числу деформируемых. Они могут подвергаться термической

обработке (закалка + старение). Температуры закалки обычно для (a + b)

сплавов выбирают близкими к 900 – 950

С, старение проводят при 500 – 600

С.

Механические свойства указанных сплавов в зависимости от состава и

термообработки меняются в диапазоне от 600-700 Мпа до 1000-1150 Мпа, при d

от 40-20 % до 12-8 %, соответственно.

Наряду с деформируемыми, промышленностью используются и литейные

сплавы. Состав их такой же как и у деформируемых, но в марке указывается

буква Л (напр., ВТ5Л, ВТ4Л и др.).