Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойства титана и его сплавов

Свойства титана и его сплавов

Титан и его сплавы обладают прочностью до 140 кг/мм2. В этом отношении они стоят в одном ряду с большинством марок легированных сталей. Удельный вес титана составляет 56% удельного веса стали, а по коррозионной стойкости он не уступает платине. По распространенности в земной коре титан занимает среди всех элементов девятое место.
Объемноцентрированная кубическая решетка представляет собой куб, в каждом углу и центре которого находится по одному атому. Для титана сторона элементарной ячейки равна 3,3065 А.
Температура плавления. Температура плавления титана равна 1725° С. Она превышает температуру плавления стали приблизительно на 200° С и температуру плавления алюминия на 1100° С.
Удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость титана равна 0,142 кал/г град (значения удельной теплоемкости для нержавеющей стали и алюминия соответственно равны 0,11 и 0,214 кал/г град).
У титана два электрона находятся на третьей оболочке и два на четвертой. Если в металлах электроны начинают размещаться на внешних оболочках еще до окончательного заполнения внутренних оболочек, то такие металлы называют переходными. Необычные физические свойства титана объясняются подобным расположением электронов. Из других переходных металлов можно назвать хром, марганец, железо, кобальт и никель.
Атомный вес титана равен 47,88, тогда как для алюминия он составляет 26,97, а для железа — 55,84.
Структура кристаллической решетки. Кристаллическую структуру можно представить себе как физически однородное тело, в котором атомы располагаются в периодическом порядке. Подобное расположение атомов определяет физические свойства металлов. Металлы кристаллизуются по большей части в кубической объемно-центрированной или гранецентрированной и в гексагональной плотно упакованной решетках.
Рентгеновское исследование титана показало, что до температуры около 882° С титан имеет плотно упакованную гексагональную структуру, известную под названием а-модификации.
Коэффициент линейного расширения. Титан имеет незначительный коэффициент линейного расширения, равный 9 * 10 -6 (для нержавеющей стали, меди и алюминия значения этого коэффициента соответственно равны 14; 29,7 и 25,2 * 10 -6).
Теплота сгорания. При сжигании или окислении металлов происходит выделение тепла. Количество теплоты, выделяемое при полном окислении единицы массы металла, называется его теплотворной способностью. Для титана эта характеристика составляет 218 ккал/моль.
Электропроводность и удельное электросопротивление. Движение электронов в металле, вызываемое разностью потенциалов, известно под названием электропроводности. На эту электрическую характеристику большое влияние оказывает атомная структура металла. Титан — плохой проводник электричества. Если электропроводность меди считать равной 100%, то электропроводность титана составит 3,1%. Отсюда следует, что титан нельзя применять в тех случаях, когда проводимость является фактором первостепенной важности. В целях сопоставления можно указать, например, что электропроводность нержавеющей стали составляет 3,5% (электропроводности меди), а алюминиевого сплава 75ST 30%.
Электрическое сопротивление материала есть сопротивление потоку электронов. Поскольку титан принадлежит к числу плохих проводников, он должен обладать высоким электрическим сопротивлением. Удельное электросопротивление титана при 20° С равно 42 * 10 -6 ом см (для нержавеющей стали и алюминия соответствующие значения составляют 49,5 и 3,96 * 10 -6 ом см).
Магнитные свойства. Если металл поместить в магнитное поле, то на него будет действовать сила. Степень намагничения можно определить путем измерения действующей силы и деления ее на величину магнитного поля, зависящую от магнитной восприимчивости, которая является характеристикой металла. По величине магнитной восприимчивости, изменяющейся в широких пределах, все металлы можно разделить на три категории: 1) диамагнитные вещества, для которых К имеет малое отрицательное значение, так что в магнитном поле они подвержены слабому отталкиванию (медь, серебро, золото и висмут); 2) парамагнитные вещества, для которых К имеет малое положительное значение, так что они слабо притягиваются магнитным полем (щелочные и щелочно-земельные металлы, а также неферромагнитные переходные металлы, в том числе и титан); 3) ферромагнитные вещества с большой положительной величиной магнитной восприимчивости К (железо, кобальт, никель и галлий). Важной особенностью металлов третьей группы, не считая сильного притяжения в магнитном поле, является то, что эти металлы остаются намагниченными и после их удаления из магнитного поля.

Сплав титана и железа

#

Ферротитан

Главное направление в развитии черной металлургии в настоящее время связано не с наращиванием объема производства материалов, как это происходило на протяжении ряда лет, а с повышением качества продукции при относительно невысоких темпах увеличения физических объемов производства. То есть производить конструкционный материал с меньшей металлоемкостью, но с более высоким уровнем механических свойств за счет введения в расплав легирующих элементов. Иногда эти элементы вводят в чистом виде, но, как правило в виде ферросплавов- сплавов железа с легирующими элементами.Одним из самых распространенных и эффективных ферросплавов является ферротитан.

Читайте так же:
Микрометр назначение и устройство

Ферротитан — легирующий сплав железа и титана с минимальным 20 % содержанием титана по массе и максимальным 75% — по массе, полученный путем восстановления или переплава. Организация промышленного производства слитков и полуфабрикатов титановых сплавов сопровождается образованием металлоотходов. Определенная их доля переходит в класс некондиционных т.к. по степени окисления, закатов, заковов не может быть переработана на шихтовую заготовку для вовлечения при выплавке слитков титановых сплавов. С целью использования некондиционных титановых отходов была разработана и освоена технология получения высокопроцентного ферротитана, основанная на выплавке слитков, имеющих легкоплавкую эвтектику (1085?) в системе титан-железо при содержании титана 65-75 %. Данный способ позволяет переплавлять отходы в виде куска, обрези, пакетированной и брикетированной, а также рассыпной дробленой титановой стружки. За последнее время возрастает использование амортизационного титанового лома. С целью получения ферротитана с заданным количеством примесей весь титановый скрап сортируют по сплавам и группам сплавов.

Высокопроцентный ферротитан на ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» производят индукционным и электрошлаковым переплавом. Индукционный ферротитан получают в канальных индукционных печах в виде плоского конусного слитка массой 500-550 кг. Осуществляется контроль химического состава каждой плавки. Проба отбирается перед разливкой расплава в изложницу от жидкой ванны металла. Титан является активным элементом и при взаимодействии с атмосферой поглощает азот и кислород. Поэтому необходимо принимать меры по защите расплава от газонасыщения.

Одним из способов получения качественного ферротитана является электрошлаковый переплав (ЭШП). Высокопроцентный ферротитан способом электрошлакового переплава получают в электропечах с медным водоохлаждаемым кристаллизатором. Печи ЭШП работают на постоянном знакопеременном токе с регулируемой частотой. Такие печи обладают низкой индуктивностью, высоким коэффициентом полезного действия, равномерным тепловым потоком. В качестве шихтовых материалов используется стружка нелегированных сталей и стружка титановых сплавов. Участки производства ферротитана оснащены дробильно-измельчительным и сортировочным оборудованием и позволяют производить ферротитан фракции 10 — 50 мм.

Особенности титана как металла с превосходной коррозийной стойкостью

Наиболее значимыми для народного хозяйства были и остаются сплавы и металлы, объединяющие легкость и прочность. Титан относится именно к этой категории материалов и, кроме того, обладает превосходной коррозийной стойкостью.

Что такое титан

Титан – переходный металл 4 группы 4 периода. Молекулярная масса его составляет всего 22, что указывает на легкость материала. При этом вещество отличается исключительной прочностью: среди всех конструкционных материалов именно у титана самая высокая удельная прочность. Цвет серебристо-белый.

Что такое титан, расскажет видео ниже:

Понятие и особенности

Титан довольно распространен – по содержанию в земной коре занимает 10 место. Однако выделить действительно чистый металл удалось лишь в 1875 году. До этого вещество либо получали с примесями, либо называли металлическим титаном его соединения. Эта путаница привела к тому, что соединения металла стали использоваться значительно раньше, чем сам металл.

Обусловлено это особенностью материала: самые ничтожные примеси заметно влияют на свойства вещества, порой полностью лишая присущих ему качеств.

Эта особенность сразу же разделила получаемый металл на 2 группы: технический и чистый.

  • Первый применяют в тех случаях, когда более всего нужна прочность, легкость и коррозийная стойкость, так как последнее качество титан не теряет никогда.
  • Материал большой чистоты используется там, где нужен материал, работающий при очень больших нагрузках и больших температурам, но при этом отличающийся легкостью. Это, конечно, авиа- и ракетостроение.

Вторая особая черта вещества – анизотропность. Некоторые его физические качества изменяются в зависимости от приложения сил, что необходимо учитывать при применении.

При нормальных условиях металл инертен, не корродирует ни в морской воде, ни в морском или городском воздухе. Более того, это самое биологически инертное вещество из известных, благодаря чему в медицине широко применяются титановые протезы и имплантаты.

В то же время при повышении температуры он начинает реагировать с кислородом, азотом и даже водородом, а в жидком виде впитывает газы. Эта неприятная особенность крайне затрудняет и получение самого металла, и изготовление сплавов на его основе.

Последнее возможно только при использовании вакуумной аппаратуры. Сложнейший процесс производства превратил довольно распространенный элемент в весьма дорогостоящий.

Связь с другими металлами

titanyi-opisanie

Титан занимает промежуточное положение между двумя другими известнейшими конструкционными материалами – алюминием и железом, вернее говоря, сплавами железа. По многим параметрам металл превосходит «конкурентов»:

  • механическая прочность титана в 2 раза выше, чем у железа, и в 6 раз, чем у алюминия. При этом прочность при снижении температуры возрастает;
  • коррозийная стойкость намного выше, чем у железа и даже алюминия;
  • при нормальной температуре титан инертен. Однако при повышении до 250 С, начинает поглощать водород, что сказывается на свойствах. По химической активности он уступает магнию, но, увы, превосходит железо и алюминий;
  • металл намного слабее проводит электричество: его удельное электросопротивление выше, чем у железа 5 раз, выше, чем у алюминия в 20 раз, и выше, чем у магния в 10 раз;
  • теплопроводность также намного ниже: меньше, чем 1 железа в 3 раза, и меньше, чем у алюминия в 12 раз. Однако это свойство обуславливает очень низкий коэффициент температурного расширения.
Читайте так же:
Почему не заводится пила партнер

Плюсы и минусы

На деле недостатков у титана множество. Но сочетание прочности и легкости настолько востребовано, что ни сложный способ изготовления, ни необходимость исключительной чистоты не останавливают потребителей металла.

К несомненным плюсам вещества относятся:

  • низкая плотность, что означает очень небольшой вес;
  • исключительная механическая прочность как самого металла титан, так и его сплавов. При повышении температуры титановые сплавы превосходят все сплавы алюминия и магния;
  • соотношение прочности и плотности – удельная прочность, достигает 30–35, что почти в 2 раза выше, чем у лучших конструкционных сталей;
  • на воздухе титан подлежит покрытию тонким слоем оксида, который и обеспечивает превосходную коррозийную стойкость.

Недостатков у металла тоже хватает:

  • стойкость к коррозии и инертность относится только к продукции с неактивной поверхностью. Титановая пыль или стружка, например, самовоспламеняются и сгорают с температурой в 400 С;
  • очень сложный способ получения металла титан обеспечивает очень высокую стоимость. Материал намного дороже железа, алюминия или меди;
  • способность впитывать атмосферные газы при повышении температуры требует применения при плавке и получении сплавов вакуумной аппаратуры, что тоже заметно увеличивает стоимость;
  • титан отличается плохими антифрикционными свойствами – на трение он не работает;
  • металл и его сплавы склонны к водородной коррозии, предотвратить которую сложно;
  • титан плохо поддается обработке резанием. Сварка его тоже затруднена из-за фазового перехода во время нагревания.

Далее рассмотрены состав и структура титана.

Лист титана (фото)

titanyi-opisanie

Свойства и характеристики

Физические качества вещества сильно зависят от чистоты. Справочные данные описывают, конечно, чистый металл, но характеристики технического титана могут заметно отличаться.

  • Плотность металла уменьшается при нагревании от 4,41 до 4,25 г/куб см. Фазовый переход изменяет плотность лишь на 0,15%.
  • Температура плавления металла – 1668 С. температуру кипения – 3227 С. Титан является тугоплавким веществом.
  • В среднем предел прочности на растяжение составляет 300–450 МПа, однако это показатель можно увеличить до 2000 МПА, прибегнув к закалке и старению, а также введению дополнительных элементов.
  • По шкале НВ твердость составляет 103 и это не предел.
  • Теплоемкость титана невелика – 0,523 кдж/(кг·К).
  • Удельное электросопротивление — 42,1·10 -6 ом·см.
  • Титан является парамагнитом. При снижении температуры его магнитная восприимчивость уменьшается.
  • Металлу в целом свойственны пластичность и ковкость. Однако на эти свойства сильно влияют кислород и азот в сплаве. Оба элемента придают материалу хрупкость.

Вещество устойчиво ко многим кислотам, включая азотную, серную в низкой концентрации и практически все органические за исключением муравьиной. Это качество обеспечивает титану востребованность в химической, нефтехимической, бумажной промышленности и так далее.

Структура и состав

Титан – хоть и переходный металл, да и удельное электросопротивление имеет низкое, все же, является металлом и проводит электрический ток, а это означает упорядоченную структуру. При нагревании до определенной температуры структура изменяется:

  • до 883 С устойчивой является α-фаза с плотностью в 4,55 г/куб. см. Она отличается плотной гексагональной решеткой. Кислород растворяется в этой фазе с образованием растворов внедрения и стабилизирует α-модификацию – отодвигает температурный предел;
  • выше 883 С стабильна β-фаза с объемно-центрированной кубической решеткой. Плотность его несколько меньше – 4,22 г/куб. см. Эту структуру стабилизирует водород – при его растворении в титане также образуются растворы внедрения и гидриды.

Эта особенность очень затрудняет работу металлурга. Растворимость водорода при охлаждении титана резко уменьшается, и в сплаве выпадает гидрид водорода – γ-фаза.

О том, где можно найти и как сделать титан, расскажем ниже.

Данное видео посвящено описанию титана как металла:

Производство и добыча

Титан весьма распространен, так что с рудами, содержащими металл, причем в довольно больших количествах, затруднений не возникает. Исходным сырьем выступает рутил, анатаз и брукит – диоксиды титана в разной модификации, ильменит, пирофанит – соединения с железом, и так далее.

Читайте так же:
Схема регулятора напряжения постоянного тока

А вот технология плавки титана сложна и требует дорогостоящей аппаратуры. Способы получения несколько отличаются, поскольку состав руды различен. Например, схема получения металла из ильменитовых руд выглядит так:

  • получение титанового шлака – породу загружают в электродуговую печь вместе с восстановителем – антрацитом, древесным углем и прогревают до 1650 С. При этом отделяют железо, которое идет на получение чугуна и диоксида титана в шлаке;
  • шлак хлорируют в шахтных или солевых хлораторах. Суть процесса сводится к тому, чтобы перевести твердый диоксид в газообразный тетрахлорид титана;
  • в печах сопротивления в специальных колбах металл восстанавливают натрием или магнием из хлорида. В итоге получают простую массу – титановую губку. Это технический титан вполне пригодный для изготовления химической аппаратуры, например;
  • если же требуется более чистый металл, прибегают к рафинированию – при этом металл реагирует с йодом с тем, чтобы получить газообразный йодид, а последний под действием температуры – 1300–1400 С, и электрического тока, разлагается, высвобождая чистый титан. Электрический ток подается через натянутую в реторте титановую проволоку, на которую и осаждается чистое вещество.

Чтобы получить титан в слитках, титановую губку переплавляют в вакуумной печи, чтобы предотвратить растворение водорода и азота.

Цена титана за 1 кг очень высока: в зависимости от степени чистоты металл стоит от 25 до 40 $ за 1 кг. С другой стороны, корпус кислотоупорного аппарата из нержавеющей стали обойдется в 150 р. и прослужит не более 6 месяцев. Титановый будет стоить около 600 р, но эксплуатируется в течение 10 лет. Много производств титана есть в России.

Области применения

titanyi-opisanie-vid

Влияние степени очистки на физико-механические качества заставляет рассматривать применение титана именно с этой точки зрения. Так, технический, то есть, не самый чистый металл обладает превосходной коррозийной стойкостью, легкостью и прочностью, что и обуславливает его применение:

  • химическая промышленность – теплообменники, трубы, корпуса, детали насосов, арматура и так далее. Материал незаменим на участках, где требуется стойкость к кислотам и прочность;
  • транспортная промышленность – вещество используется для изготовления средств передвижения от железнодорожных составов до велосипедов. В первом случае, металл обеспечивает меньшую массу составов, что делает тягу более эффективной, в последнем – придает легкость и прочность, не зря ведь титановая велосипедная рама считается лучшей;
  • военно-морское дело – из титана изготавливают теплообменники, выхлопные глушители для подводных лодок, клапан, пропеллеры и так далее;
  • в строительстве широко применяют цинк-титан – прекрасный материал для отделки фасадов и кровель. Вместе с прочностью сплав обеспечивает еще одно важное для архитектуры достоинство – возможность придавать изделиям самую причудливую конфигурацию, способность к формообразованию у сплава неограниченная.

Чистый металл, кроме того, является очень стойким к высоким температурам и сохраняет при этом прочность. Применение очевидно:

  • ракето- и авиастроение – из него изготавливают обшивку. Детали двигателей, элементы крепления, части шасси и так далее;
  • медицина – биологическая инертность и легкость делает титан куда более перспективным материалом при протезировании, вплоть до сердечных клапанов;
  • криогенная техника – титан является одним из немногих веществ, которые при снижении температуры становятся лишь прочнее и не утрачивает пластичности.

Титан – конструкционный материал самой высокой прочности при такой легкости и пластичности. Эти уникальные качества обеспечивают ему все более важную роль в народном хозяйстве.

Анализ сплавов на основе железа: стали и цветных металлов

Номенклатура сплавов на основе железа и других металлов очень велика, что связано с многообразием условий эксплуатации деталей, технологических сред и технологий, используемых при их производстве. Современная промышленность требует разработки новых сплавов с особыми свойствами, которые удовлетворяют возрастающим и изменяющимся потребностям.

Это в свою очередь заставляет работать над созданием совершенных приборов, которые позволяют анализировать сложные сплавы быстро и точно. Атомная эмиссионная спектрометрия дает возможность решать любые аналитические задачи, и служит мощным инструментом в системе контроля качества.

Стали

Конструкционные стали получили наибольшее распространение в промышленности, и обладают комплексом механических свойств, среди которых значение какого-либо не слишком высоко. Основная задача таких железоуглеродистых сплавов — обеспечение достаточной прочности и надежности, а также сопротивляемость усталости и воздействию знакопеременных нагрузок. Такие характеристики достигаются путем легирования и термической обработки. Методики спектрального анализа углеродистых сталей отработаны и не представляют сложности.

Читайте так же:
Самодельная плавильная печь для алюминия

Специальные стали обладают особым набором свойств, один из которых наиболее выражен, и определяет ее назначение. Особые свойства обуславливаются наличием одного или нескольких особых факторов: химический состав, способ производства, обработка. Высоколегированные стали также относятся к этой категории. Как правило, специальные стали имеют сложный химический состав, анализ которого требует использования современных методов и более совершенных приборов.

Нержавеющие стали

К этому виду сталей относятся свыше 120 марок, число которых постоянно растет. В сплаве содержится хром, который образует оксидный слой, служащий защитой от коррозии.

Коррозионно-стойкие стали бывают:

  • хромистые;
  • хромо-никелевые;
  • хромо-никель-молибденовые;
  • хромо-никель-молибден-медистые;
  • хром-никель-марганцевые.

Структура нержавеющих сталей различается в зависимости от соотношения в них углерода и хрома.

Инструментальные быстрорежущие стали

К быстрорежущим относят стали, из которых изготавливаются инструменты высокой производительности. Они обладают повышенной стойкостью к красноломкости, и отличаются высокой износостойкостью. Основные легирующие элементы: W, Mo, V, Cr, Co. В этих сплавах присутствуют сложные карбиды, массовая доля которых составляет около 30%, причем при повышении температуры содержание легирующих элементов снижается, так как они переходят в твердый раствор.

Износостойкие стали

Конструкционные износостойкие стали обладают высоким сопротивлением износу. К ним относят стали:

  • Шарикоподшипниковые. Они имеют повышенное содержание углерода (0,95-1,15%) и хром. Находят применения для изготовления элементов подшипников качения.
  • Высокомарганцовистые. В них высокое содержание не только марганца, но и углерода.

Существует ряд других марок сталей, относящихся к износостойким. Все они способны работать в условиях воздействия больших нагрузок, давлений и обладают сопротивлением к истиранию.

Мартенситно-стареющие стали

Эти стали обладают высокими прочностными и технологическими характеристиками, и в своем составе практически не содержат углерод. В их основу входят, кроме железа и никеля, кобальт, молибден, титан алюминий, ниобий и хром. Содержания Ni находится в диапазоне 7-20%.

Из мартенситно-стареющих сталей изготавливают ответственные детали с высокой прочностью, и обладающие вязкостью при низких температурах.

Подшипниковые стали

Характер нагрузок при работе подшипниковых сталей связан с высокими локальными нагрузками, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по чистоте сплава. Они должны обеспечивать высокую статическую грузоподъемность и сопротивление контактной усталости. Требуемая износостойкость достигается введением углерода и хрома.

Прецизионные стали

Эта группа сталей характеризуется высоким уровнем определенных свойств, и подразделяется на следующие виды:

  • магнитомягкие и магнитотвердые;
  • с заданным коэффициентом теплового расширения;
  • с особыми упругими свойствами;
  • жаропрочные;
  • сверхпроводящие;
  • обладающие комплексом физических свойств.

Множество прецизионных сплавов получают на основе металлов, входящих в подгруппы: железа, кобальта, никеля. В настоящее время созданы сплавы, основу которых составляет: марганец, хром, титан, ниобий, ванадий, переходные и редкоземельные металлы.

Цветные металлы и сплавы

К черным металлам принято относить железо и сплавы на его основе, а к цветным — все остальные металлы. Последние находят ограниченное применение по сравнению с черными металлами, тем не менее роль их в промышленности велика, и новые сплавы создаются постоянно в соответствии с развитием технологий. Спектральный эмиссионный анализ играет большую роль в этих процессах, и позволяет решать задачи любой сложности.

Медь и сплавы

Медь (Cu) — цветной металл, который получил наибольшее распространение в промышленности. Чистая медь используется в электротехнике, а сплавы на ее основе — в различных отраслях техники.

Основные примеси технически чистой меди: висмут, сурьма, мышьяк, железо, никель, сера. Их источником служат руды. Эти примеси не удаляются даже после очистки меди. Медь обладает высокими показателями пластичности, что облегчает ее деформацию давлением, а присутствие Bi и Sn резко их снижают.

Латуни — сплавы меди с цинком.

  • Однофазные с содержанием цинка менее 39%. Они хорошо поддаются пластической деформации в холодном и горячем состоянии.
  • Двухфазные, в которых содержание цинка находится в диапазоне 39-50%. Прочность и износостойкость двухфазных латуней выше, чем у однофазных сплавов.

Латуни плохо обрабатываются резанием. Добавление в сплав свинца позволяет улучшить показатели обрабатываемости.

Специальные латуни обладают улучшенными механическими и химическими свойствами. Это достигается путем введения Sn, Si, Mn, Al и Fe.

Бронзы — это сплав на основе меди с другим элементом, за исключением цинка. Наибольшее распространение получили следующие бронзы:

  • Оловянные;
  • Безоловянные: алюминиевые, кремнистые, марганцовистые, бериллиевые, свинцовистые.

Алюминий и сплавы

Алюминий (Al) — легкий металл с высокой электропроводностью, который широко используется в электротехнике и машиностроении. Металл имеет низкую температуру плавления и высокую пластичность.

Читайте так же:
Паяльная паста для медных труб

Железо и кремний — неизбежные примеси в алюминии, которые снижают его технологические характеристики. При одновременном присутствии в металле Fe и Si пластичность ухудшается.

Сплавы на основе алюминия с легирующими элементами очень разнообразны. Присутствие в сплаве меди, кремния, магния, цинка приводит к резкому изменению свойств. Марганец, никель, хром способны улучшить свойства, и добавляются при наличии в составе одного или нескольких указанных выше легирующих элементов. Натрий, бериллий, титан, церий, ниобий используются в малых количествах, и играют роль модификаторов, которые улучшают свойства.

Все алюминиевые сплавы подразделяются на две группы:

  • Деформируемые. Предназначены для производства изделий обработкой металла давлением.
  • Литейные. Используются для получения отливок.

Магний и сплавы

Магний — металл светло-серого цвета с малой плотностью и низкой температурой плавления. Он способен воспламеняться на воздухе. Область применения: пиротехника и химическая промышленность.

Сплавы на основе магния представляют соединение металла с алюминием, цинком, марганцем. Они бывают деформируемые и литейные. Магниевые сплавы обладают высокой прочностью и пластичностью, поэтому используются в машиностроении для изготовления ответственных деталей.

Титан и сплавы

Титан — полиморфный металл, который обладает малой плотностью и высокой прочностью. Уникальные свойства этого металла делают его ценным конструкционным материалом, и позволяют использовать его при строительстве летательных аппаратов, судов, ракет и в химической промышленности.

Для улучшения свойств технический титан легируют с использованием следующих металлов: алюминий, хром, железо, марганец, олово, ванадий. Присутствие того или иного элемента изменяет точку аллотропического превращения титана и структуру твердого раствора. Алюминий представляет особую ценность в титановых сплавах, и содержится в любом их них, так как улучшает свойства.

Методы анализа сложных сплавов

Из сказанного выше становится очевидно, насколько велика номенклатура сплавов, представляющих практический и научный интерес, и как разнообразны аналитические задачи. Современные подходы к построению системы контроля качества требуют использования измерительных средств, которые обеспечивают возможность оперативного получения точных результатов анализа элементного состава металла или сплава. При этом обязательно учитывается экономический эффект и окупаемость приборов.

Рентгено-флюоресцентный анализ

Возможности рентгено-флуоресцентного анализа при исследовании сложных сплавов впечатляют. Метод отличается экспрессностью, и позволяет с высокой степенью точности определить элементы от бериллия до урана, начиная с тысячных долей процента до 100%.

К преимуществам РФА относят:

  • Возможность проведения исследования твердых проб без изменения их агрегатного состояния, а жидких — без необходимости отделения органики.
  • Приборы не нуждаются в калибровке.
  • Неразрушающий характер возбуждения спектра.
  • Высокая скорость получения результатов анализа.

Несмотря на большие возможности рентгено-флуоресцентных спектрометров при решении аналитических задач любой сложности, существует ряд факторов, которые сдерживают массовое использование этого оборудования:

  • Высокая стоимость.
  • Необходимость придания пробе определенной формы и приведение к размерам, позволяющим поместить в измерительную кассету.
  • Дорогостоящая периферия прибора и его обслуживание.

Спектрометры с индуктивно-связанной плазмой

Приборы этого типа способны проводить спектральный анализ проб, находящихся в жидком состоянии. Эта особенность спектрометров с индуктивно-связанной плазмой определяет их достоинства и недостатки.

  • Возможность одновременного определения десятков элементов.
  • Линейная зависимость градуировочных характеристик по всему спектру.
  • Доступная стоимость градуировочных растворов.

К недостаткам относят:

  • Необходима помощь химико-аналитической лаборатории.
  • Большая продолжительность исследования, которая связана с необходимостью перевода пробы в раствор.
  • Прибор не способен определять углерод.
  • При повышении концентрации снижается точность результатов исследования.
  • Недостаточная нормативная база.
  • Высокая стоимость оборудования.

Оптико-эмиссионная спектрометрия

Для анализа сложных сплавов широко используются оптико-эмиссионные спектрометры с низковольтной искрой в среде аргона. Они лишены недостатков приборов с высоковольтной искрой и дуговых спектрометров, и позволяют определять неограниченное число элементов при их концентрации от тысячных долей процента. Измерения отличаются стабильностью и имеют низкую погрешность. На подавляющее большинство металлов и сплавов разработана нормативная документация.

Основные достоинства ОЭС:

  • Возможность определения неограниченного числа элементов.
  • Низкий предел обнаружения и погрешность.
  • Экспрессность.
  • Невысокая стоимость оборудования по сравнению с РФА и ИСП-приборами.
  • Простота эксплуатации и обслуживания.

Оптико-эмиссионные спектрометры не лишены недостатков:

  • Повышенные требования к качеству аргона.
  • Проведение пробоподготовки должно выполняться в соответствии с требований ГОСТ.
  • При повышении концентрации происходит снижение надежности измерений.
  • Возможен анализ только монолитных токопроводящих проб.

Выводы

Выбор спектрального прибора для анализа сложных сплавов обусловлен особенностями производства и частотой проведения исследований:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector