Большая Советская Энциклопедия (ТИ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 48

  Месторождения Т. р. делятся на магматические, экзогенные и метаморфогенные. Магматические месторождения связаны с ультраосновными, основными и щелочными породами, содержат 7—32% TiO2 . Встречаются вкрапленные и сплошные Т. р., имеющие пластовую или жилообразную форму. Переходы между вкрапленными и сплошными Т. р. обычно постепенные. Наряду с ильменитом в них содержатся титаномагнетит и гематит . Крупные магматические месторождения известны в СССР, Канаде, США, Норвегии, ЮАР, Индии. Среди экзогенных месторождений Т. р. выделяются: ильменитовые и рутиловые в корах выветривания (3—30% TiO2 ); элювиально-делювиальные и аллювиальные россыпи ильменита (0,5—25% Ti02 ); прибрежно-морские (древние и современные) россыпи ильменита, лейкоксена, рутила (0,5— 35% TiO2 ), а также циркона , монацита и др. Прибрежно-морские россыпи — основной промышленный тип Т. р. Для них характерны пластовые и линзообразные залежи, мощность которых достигает нескольких десятков м, а протяжённость нескольких десятков км при ширине до нескольких тысяч м. Крупные россыпи известны в СССР, Австралии, Индии, Бразилии, Новой Зеландии, Малайзии, Шри-Ланке, Сьерра-Леоне. Среди метаморфогенных месторождений выделяются песчаники с лейкоксеном (8— 10% TiO2 ); ильменит-магнетитовые в амфиболитах (12,2% TiO2 ); рутиловые в гнейсах, хлоритовых сланцах и др.

  В Т. р., кроме Ti, обычно содержатся Fe, V, Zr, TR, Sc. Для обогащения Т. р. применяются гравитационная и магнитная сепарация, флотация . Общие запасы в капиталистических и развивающихся странах около 660 млн. т. Производство титановых концентратов в 1971 в этих странах составило: 3,6 млн. т ильменитового, 0,42 млн. т рутилового. Основные производители титановых концентратов за рубежом (в млн. т ): Австралия 1,18; США 0,66; Норвегия 0,64. В Канаде произведено 0,77 млн. т титанового шлака, содержащего 70% TiO2 .

  Лит.: Малышев И. И., Закономерности образования и размещения месторождений титановых руд, М., 1957; Борисенко Л. Ф., Месторождения титана, в кн.: Рудные месторождения СССР, т. 1, М., 1974.

  Л. Ф. Борисенко.

Титановые сплавы

Тита'новые спла'вы, сплавы на основе титана . Лёгкость, высокая прочность в интервале температур от криогенных (-250 °С) до умеренно высоких (300—600 °С) и отличная коррозионная стойкость обеспечивают Т. с. хорошие перспективы применения в качестве конструкционных материалов во многих областях, в частности в авиации и других отраслях транспортного машиностроения.

  Т. с. получают путём легирования титана следующими элементами (числа в скобках — максимальная для промышленных сплавов концентрация легирующей добавки в % по массе): Al (8), V (16), Mo (30), Mn (8), Sn (13), Zr (10), Cr (10), Cu (3), Fe (5), W (5), Ni (32), Si (0,5); реже применяется легирование Nb (2) и Та (5). Как микродобавки применяются Pd (0,2) для повышения коррозионной стойкости и В (0,01) для измельчения зерна. Легирующие добавки имеют различную растворимость в a и b-Ti и изменяют температуру a/b-превращения. Алюминий, а также кислород и азот, предпочтительнее растворяющиеся в a-Ti, повышают эту температуру по мере увеличения их концентрации, что ведёт к расширению области существования a-модификации; такие элементы называются a-стабилизаторами. Sn и Zr хорошо растворяются в обеих аллотропических модификациях титана и очень мало влияют на температуру «a/b-превращения; они относятся к так называемым нейтральным упрочнителям. Все остальные добавки к промышленным Т. с. предпочтительнее растворяются в b-Ti, являются b-стабилизаторами и снижают температуру полиморфного превращения титана. Их растворимость в a и b-модификациях титана меняется с температурой, что позволяет упрочнять сплавы, содержащие эти элементы, путём закалки и старения.

  В связи с наличием полиморфизма титана и его способностью образовывать твёрдые растворы и химические соединения со многими элементами диаграммы состояния Т. с. отличаются большим разнообразием. Однако в промышленных Т. с. концентрация легирующих элементов, как правило, не выходит за пределы твёрдых растворов на основе a-Ti и b-Ti и металлидные фазы обычно не наблюдаются.

  В нелегированном титане, а также в сплавах титана с a-стабилизаторами и нейтральными упрочнителями нельзя зафиксировать высокотемпературную b-модификацию путём закалки ввиду наличия мартенситного превращения , в результате которого образуется вторичная a-фаза игольчатой формы. В сплавах же с b-стабилизаторами можно, в зависимости от концентрации, зафиксировать любое количество b-фазы вплоть до 100%. На сплошную b-структуру могут закаливаться двойные сплавы, содержащие не менее 4% Fe, 7% Mn, 7% Cr, 10% Mo, 14% V, 35% Nb, 50% Ta; эти концентрации называются критическими. В закалённых сплавах докритического и критического составов (b-фаза является нестабильной и при последующей низкотемпературной обработке (старении) распадается с образованием дисперсных выделений вторичной a-фазы, что даёт эффект упрочнения. В сплавах закритического состава (например, Ti — 30% Mo) образуется стабильная b-фаза и эффекта упрочнения не наблюдается.

  Общепринято деление промышленных Т. с. на 3 группы по типу структуры. К сплавам на основе a-структуры относятся сплавы с Al, Sn и Zr, а также с небольшим количеством b-стабилизаторов (0,5—2%). Ввиду незначительного количества или даже отсутствия в их структуре b-фазы они практически не упрочняются термической обработкой и поэтому относятся к категории сплавов средней прочности (sb = 700—950 Мн/м2; или 70—95 кгс/мм2 ). Листовая штамповка этих Т. с. возможна только вгорячую. Достоинства a-сплавов — отличная свариваемость, высокий предел ползучести и отсутствие необходимости в термической обработке, а также отличные литейные свойства, что важно для фасонного литья. Малолегированные a-сплавы, а также относимый к этой группе технический титан, имеющие предел прочности менее 700 Мн/м2 (70 кгс/мм2), поддаются листовой штамповке вхолодную. Двухфазные a + b-сплавы — наиболее многочисленная группа промышленных Т. с. Эти сплавы отличаются более высокой технологической пластичностью, чем a-сплавы, и вместе с тем могут быть термически обработаны до очень высокой прочности (sb = 1500—1800 Мн/м2, или 150—180 кг/мм2 ); они могут обладать высокой жаропрочностью. К недостаткам двухфазных сплавов следует отнести несколько худшую свариваемость по сравнению со сплавами предыдущей группы, так как в зоне термического влияния возможно появление хрупких участков и образование трещин, для предотвращения чего требуется специальная термическая обработка после сварки. Сплавы на основе b-структуры имеют наиболее высокую технологическую пластичность и хорошо поддаются листовой штамповке вхолодную; после старения приобретают высокую прочность; хорошо свариваются, но сварные соединения нельзя подвергать упрочняющей термической обработке из-за охрупчивания, что ограничивает применение сплавов этого типа. Другим недостатком (b-сплавов является сравнительно невысокая предельная рабочая температура — примерно 300 °С; при более высоких температурах большинство сплавов этого типа становится хрупким.

  Химический состав промышленных Т. с., выпускаемых в СССР, приведён в табл. 1 (с разбивкой по типу структуры). По областям применения и виду полуфабрикатов можно приблизительно подразделить сплавы на следующие группы: свариваемые сплавы преимущественно для листов (ВТ5-1, ОТ4-0, ОТ4-1, ОТ4, ВТ20, ВТ6С, ВТ14, ВТ15); сплавы повышенной прочности для штамповок (ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ16, ВТ22); жаропрочные сплавы для штамповок (ВТЗ-1, ВТ8, ВТ9, ВТ18). Сплав ВТ6С специально рекомендуется для баллонов высокого давления, все жаропрочные сплавы — для дисков, лопаток и других деталей компрессоров газотрубных двигателей, сплав ВТ22 — для массивных нагруженных штамповок, сплав ВТ16 — для болтов. В случае необходимости (например, при изготовлении штампосварных конструкций) все листовые сплавы могут применяться для изготовления штамповок.