Чем покрасить тканевый натяжной потолок и как выбрать краску

Можно ли красить натяжные потолки?

Разберемся, возможна ли покраска натяжных потолков, и как эту работу произвести самостоятельно. Существует 2 типа данных изделий: ПВХ и тканевые. Рассмотрим, как правильно окрасить каждый из них.

Можно ли красить натяжные потолки?

Если вы хотите изменить внешний вид потолочной отделки или скрыть устойчивые пятна на натяжном потолке, вы, наверняка, решите, что единственным решением является полная замена покрытия. Однако не стоит спешить тратить деньги на новый потолок: если у вас установлена конструкция из полиэстеровой ткани, ее можно попросту перекрасить.

Тканевые натяжные потолки отлично впитывают жидкость и, соответственно, без проблем поддаются покраске. Можно ли красить потолок, выполненный из ПВХ-пленки? А вот такое покрытие красить категорически запрещено. Поверхность винилового потолка является водостойкой. То есть, она не впитывает воду и другие вещества. Поэтому краска на таком потолке попросту не будет держаться. Кроме того, вы рискуете повредить тонкое виниловое покрытие: некоторые виды красок могут разъесть материал. Поэтому, если вы хотите преобразить интерьер, вам придется полностью менять натяжной потолок.

Тканевые потолки, в свою очередь, можно перекрашивать до 5-6 раз. Однако следует помнить, что каждый новый слой краски увеличивает вес натяжного полотна. Увеличение слоев неизбежно приведет к провисанию покрытия, а возможно – к выходу материала из багета. В результате вам придется тратить средства на установку новой потолочной конструкции. Кроме того, наложившиеся друг на друга краски могут потрескаться и испортить внешний вид идеальной ранее поверхности. Поэтому крайне не рекомендуется превышать указанное количество окрашиваний.

Покраска натяжного потолка, как способ изменить интерьер

Итак, у вас появилось желание изменить дизайн помещения в квартире или доме. Помимо прочего, вы решили изменить цвет потолка и естественно задались вопросом: можно ли красить натяжной потолок? И если можно, то, как, а главное чем.

Эксперты компании СкайПРО подготовили информацию, которая поможет вам в покраске натяжных полотен и убережёт вас от серьёзных ошибок.

Напомним, все натяжные потолки делятся на два типа:

  1. Тканевые
  2. ПВХ (мат, сатин, глянец)

Именно тип вашего потолка влияет на возможность или невозможность покраски. Но обо всём по порядку.

Можно ли красить пленочные и тканевые натяжные потолки?

Благодаря большому выбору цветов и текстур (сатиновая, матовая и глянцевая) пленочное покрытие считается самым популярным. Основу полотна составляет поливинилхлорид. Цвет пленке придают при ее изготовлении. Красить пленку после установки нельзя, так как покрытие не имеет свойства впитывать и удерживать нанесенный краситель. Другими словами, краска не будет держаться на поверхности.

Для того, чтобы пленочное покрытие выглядело интересно на протяжении многих лет, при производстве полотна, можно нанести любое, подходящее под интерьер изображение (фотопечать). Картинку можно выбрать из предлагаемого заказчиком каталога или предложить свой вариант.

На заметку: По сравнению с пленкой, ткань не может похвастаться огромным выбором цветов. Поэтому, если необходим, например, темно-желтый оттенок, которого в предлагаемой палитре цветов нет, тканевый натяжной потолок можно использовать под краску.

Краска для натяжного потолка

Для окрашивания тканевой поверхности понадобится акриловая краска, валик, пульверизатор. Стоит отметить, что красить полотно можно максимум 5-6 раз. Дело в том, что от количества краски полотно провисает.

Как и пленочную поверхность на тканевую можно нанести фотопечать. Рисунок возможно выбрать любой, главное, чтобы он гармонировал с оформлением помещения. Например, в последнее время популярностью пользуется «звездное небо», цветы и пейзажи.

Тканевый потолок очень схож с холстом, на котором рисует художник. Поэтому, при желании можно обратиться к профессиональному художнику, для того, чтобы он нарисовал на полотне пейзаж или любое другое понравившееся изображение.

Акриловая краска

Ассортимент красок огромен – водоэмульсионные, акриловые, масляные, но не все подходят для окрашивания потолочных полотен. Рекомендуется при выборе обращать внимание на производителя и отдавать предпочтение известным маркам. Не экономьте, приобретая дешевую краску, есть вероятность столкнуться с проблемами и не получить желаемого результата.

Натяжная поверхность хорошо окрашивается красителями на акриловой и водоэмульсионной основе. Делается это пульверизатором. Перед покраской своими руками укройте мебель, стены и пол, подготовьте все, что нужно:

  • краску, в соответствии с расходом ее на 1 м2, указанным на инструкции;
  • пульверизатор;
  • салфетки для удаления брызг со стен;
  • лестницу-стремянку.

Само окрашивание заключается в нанесении 2-3 слоев краски, чтобы добиться равномерного и однотонного оттенка. Первый слой наноситься в любом направлении, а следующие слои разбрызгивают, двигая пульверизатором перпендикулярно предыдущему слою после его высыхания. Слои накладывают небольшими полосами по длине потолка. Заключительный слой наносят в направлении от окон.

В зависимости от качества и плотности ткани, которую вы окрашиваете, выбирается количество слоев. Собираясь окрашивать натяжной потолок, помните и о недостатках этого способа:

  • получить ровный слой краски, используя пульверизатор, сложно;
  • велика вероятность появления разводов;
  • некачественный краситель даст плохой результат;
  • полотно теряет первоначальную эластичность;
  • потребуется укрыть окружающую обстановку от брызг.

Окраска натяжных поверхностей пульверизатором

Рекомендации

Прежде всего, стоит отметить, что самостоятельно красить натяжные потолки можно только тканевые. Однако, не более шести раз, так как, полотно провисает от тяжести краски. Если площадь помещения большая, то покрытие не рекомендуется красить более трех раз.

Для того, чтобы не повредить полотно при нанесении на него красителя необходимо работу доверить профессионалам. В случае если покраску осуществляете самостоятельно, то лучше использовать пульверизатор, чем валик.

Латексная краска

Подойдут для окраски натяжных тканевых потолков и латексные краски. Выпускается состав белого цвета, а с помощью колеровки можно получить требуемый оттенок. Если вы красите своими руками, при покупке краски выберите желаемый цвет, и продавцы на специальном оборудовании смешают его. Латексными красками покрывают ткань в 1-2 слоя с помощью длинноворсового валика. Латексные краски вязкие, и фактурный валик может придать полотну неожиданный и оригинальный вид. Расход состава – один литр на 7-10 метров площади потолка. При нанесении первого слоя краску допускается разбавить на 20% водой.

Читайте также:
Что лучше - рубленное бревно или оцилиндрованное: видео-инструкция по строительству своими руками, мебель, проекты деревянных домов и бань, фото и цена

Окраска натяжных потолков валиком

Уход за окрашенными натяжными потолками

Для очистки окрашенного полотна лучше использовать мягкие щетки, салфетки. Не применяйте средства с ацетоном, спиртом. Хорошо подходят для очистки материала средства для окон, без спирта. Даже окрашенные тканевые полотна лучше не поддавать обработке слишком мокрыми салфетками или щетками. Хорошим вариантом станет слегка влажная салфетка. Для очистки мылом или порошком, эти средства достаточно развести в воде, раствор должен быть легким. Если не окрашенной поверхности появилось пятно, лучше удалить его сразу. В случае, когда пятно уже засохло, его можно убрать при помощи нашатырного спирта.

Удачного вам ремонта.

Ваши натяжные потолки – НИКОМАКС!

Специальный тканевый потолок под покраску

Недавно на рынке появилось интересное и современное предложение под названием «ЭКО-потолок» — это запатентованная технология, изначально рассчитанная под покраску.

Прочная синтетическая ткань крепится на деревянные рейки, расположенные по периметру стен (а не на пластиковый или металлический багет, как, например, полотно CLIPSO или DESCOR). Материал натягивается до состояния ровной поверхности и окрашивается. Затем устанавливаются осветительные приборы (закладные для них делают заранее, до монтажа полотна).

Такой потолок совершенно безопасен и может использоваться в жилых помещениях, школах и детских садах. Это подтверждается сертификатами качества.

Для окрашивания используются составы на водной основе, специально разработанные для данного вида полотна. Возможно нанесение до 7 слоев. Краска ровно ложится и обладает устойчивостью к истиранию. Уход несложный: достаточно протереть влажной губкой с моющим средством.

  • ровная потолочная поверхность практически неограниченных размеров, так как краска полностью скрывает швы между отрезами;
  • возможность получения любого цвета;
  • устойчивость к ударам и проколам;
  • широкий диапазон температуры эксплуатации;
  • экологичность и санитарная безопасность.

Видео по теме

Обновление натяжных потолков

Потолочное покрытие долговечно. Когда планируется изменение интерьера или возникла необходимость скрыть пятна, разводы на натяжном потолке, сразу браться за краски не стоит. Сначала нужно оценить технические возможности потолочной конструкции. У каждого материала свои особенности. Новый интерьер лучше продумать так, чтобы сохранить существующие подвесные потолки. Они бывают двух разновидностей. ПВХ при натяжении образует эластичную пленку, способную удерживать воду, но ее легко проткнуть любым острым предметом. Ткань прочнее, но она тоже содержит синтетические материалы в виде пропитки. На краску потолочные отделочные материалы реагируют не одинаково. Поэтому сначала лучше узнать, чем и как можно покрасить натяжной потолок в квартире.

Результат окраски натяжных потолков из ПВХ

Удельный вес пленки в зависимости от толщины покрытия составляет от 180 до 320 г/м 2 . При натягивании на каркас ПВХ пленку нагревают. Покрытие увеличивается по площади до 20%. При остывании по структуре ПВХ напоминает деформированную резину: способно растягиваться под любой нагрузкой. Если нанести на покрытие слой акриловой или другой хорошо пристающей к пленке краски, ПВХ провиснет. Эстетика интерьера от этого пострадает. Лакокрасочный слой при высыхании не даст пленке вернуться в прежнее состояние. Велик риск того, что неармированное волокнами покрытие пострадает от растворителя, он разъест напряженную оболочку. Придется натяжной слой менять.

Легкой водоэмульсионной краской на водной основе пластик не красят, частички пигмента не сцепляются с гладкой поверхностью. После высыхания слой краски начнет трескаться, осыпаться. Но отчаиваться рано. Цвет подвесного потолка можно изменить, используя аэрограф. Им на ПВХ делают рисунки. Оформляя интерьеры в модном стиле прованс, дизайнеры предпочитают ручную потолочную роспись. Некоторые предпочитают трафаретные крупные контуры. Такое обновление ПВХ выдержит без труда. Аэрография или рисунок на потолке – это возможность вдохнуть в помещение новую жизнь, создать неповторимую атмосферу. При этом удастся скрыть изъяны, подвесной ПВХ останется на месте.
Самостоятельно сделать раскраску несложно. Но если нет склонности к живописи, придется нанимать мастера. Его услуги по стоимости сопоставимы с новым потолочным покрытием. Услуги по аэрографии оказывают многие фирмы, оригинальное оформление потолков на гребне популярности.

Результат окраски тканевых потолков

Высокая стоимость тканевого потолка обусловлена сложностью структуры. Полотно из полиэстера покрывается:

  • с внутренней стороны водозащитным лаком, предохраняющим от протечек с верхнего этажа или крыши;
  • снаружи сначала плотным полимером, не боящимся повреждений, плюс лаковым финишным слоем, придающим потолку отличный внешний вид (лак практичный, к нему не липнет пыль, загрязнения легко удаляются).

В отличие от ПВХ, ткань не провисает. Выпускают три вида тканевой фактуры:

  • глянцевые хороши тем, что не выгорают, они выглядят благородно, но любые дефекты на них сразу заметны;
  • матовые сохраняют цветность при любой освещенности, эти демократичные покрытия долговечны, но цветовая гамма у них ограниченная;
  • сатин – нечто среднее между глянцем и матовым натяжным покрытием, по фактуре они имитируют ткань.

Волокнистый каркас предохраняет покрытие от натяжения под тяжестью лакокрасочного слоя. Любой вид тканевых поверхностей хорошо сцепляется с покраской. Единственно, на чем стоит заострить внимание – химический состав основы. Некоторые растворители губительны для полимеров. Мастера рекомендуют провести тест на совместимость: в малозаметном месте потолочной конструкции на ткань наносят капельку краски, оставляют до высыхания. После этого проверяют прочность натяжного материала. Если под покрашенным фрагментом появился небольшой дефект, лучше не рисковать.

Этапы покраски

Прежде, чем говорить о технологии, насколько слов о том, чем покрасить тканевую потолочную конструкцию.

Выбор материалов, инструментов

Безопаснее использовать красители на основе воды. Латексная краска – хороший вариант. Обладает необходимой вязкостью (улучшается сцепление с потолочной облицовкой). Качественная водоэмульсионная уступает латексной незначительно. Качественные водоэмульсионные составы уступают латексной краске незначительно. Практичнее приобретать белую эмульсию и колеровать ее до нужного оттенка. Органическая минеральная основа (керосин, олифа) нарушает структуру полиэстера, разрушает волокна, они теряют эластичность. Краска на основе нитроцеллюлозы образует водонепроницаемый слой, потолочная облицовка перестанет «дышать», это приведет к развитию плесневых культур.
Краски на водной основе лучше наносить краскопультом, он образует мелкодисперсный слой. От кисточки могут появиться волоски. Поролоновый валик надежнее и производительность при работе с ним выше.

Читайте также:
Что необходимо знать выбирая участок под строительство

Подготовка

Перед нанесением лакокрасочных материалов тканевую поверхность необходимо очистить: смести пыль, убрать крупные загрязнения, попробовать удалить пятна. Обработку производят влажной мягкой губкой. Допустимо использовать неагрессивные моющие средства, мыло. Свежая краска боится сквозняков, двери и окна не открывают до полного высыхания декоративного слоя. Помещение максимально освобождают, мебель прикрывают полиэтиленом.

Покраска

Краскопультом проводят пробное окрашивание: регулируют ширину струи, давление. Наносят краситель со стороны окна плавными движениями. Первый слой – поперек комнаты, второй вдоль. Перекрытие сырой и свежей полосы составляет не более 15 мм. Краскопульт не выключают до полного покрытия поверхности. Валиком работают по тому же принципу.

Заключение

Натяжная потолочная облицовка – не лучшее место для экспериментов. ПВХ лучше не красить целиком, а раскрашивать. При минимальном риске провисания пленки удается получить уникальное оформление потолка. Тканевые материалы прочнее, держат форму под слоем краски. Но основа у нее должна быть водной, иначе полимерная пропитка волокон пострадает. Успешность обновления интерьера зависит от соблюдения технологии. Тканевые потолки замене не подлежат, в случае неудачи придется менять всю потолочную конструкцию.

Как правильно, быстро и красиво покрасить разные виды обоев на потолке и стенах

Покраска потолка водоэмульсионной краской: подготовка поверхности, пошаговая инструкция по окрашиванию

Чем покрасить потолок в ванной?

Покраска потолка водоэмульсионной краской валиком: какой валик выбрать, технология окрашивания

Просто, дёшево и красиво – тонирование ткани кофе

Красим натяжной потолок своими руками (13 фото)

Выполнение малярных работ – занятие трудоёмкое, особенно отделка потолка, сопровождающееся значительным загрязнением жилья. Поэтому постоянно разрабатываются и совершенствуются различные альтернативные технологии оформления потолочных поверхностей, в том числе натяжные потолки, производящиеся множества разновидностей. Ценовой диапазон этого вида потолочной облицовки широк, а высокий уровень её художественного исполнения и относительная простота монтажа обуславливают популярность среди потребителей.

Теоретическая долговечность натяжного полотна заявляется производителями в 5, 10 и более лет, но на практике ситуация неоднозначна. Натяжной потолок может сохранять свои физические характеристики в течение заявленного срока, но при этом, в силу особенностей эксплуатации помещения, потерять эстетичность – пожелтеть от табачного дыма или необратимо загрязниться по другой причине (пятна на ткани после слива воды от протечки), особенно заметно это на однотонной плёнке.

Оптимальный выход из такой ситуации – замена полотна новым, но в отдельных случаях применяется и другой способ вернуть потолочной облицовке привлекательность – покраска натяжных потолков.

Виды натяжных потолков по материалу изготовления

Оболочки для натяжки на потолок по материалу изготовления можно разделить на 2 группы:

  • из ПВХ (поливинилхлоридной плёнки);
  • тканевые.

Полотна этих групп отличаются друг от друга не только числовыми значениями одноимённых характеристик, но и принципиально.

Пример разницы в величинах. Удельный вес натяжного потолка из поливинилхлоридной плёнки составляет от 180 до 320 г/м² при толщине полотна от 0,15 до 0,35 мм, а один квадратный метр тканевого материала обычно весит 200 г и имеет толщину 0,25 мм.

Принципиальные отличия обусловлены структурой материалов. Плёночные натяжные потолки производятся из ПВХ-плёнки, а тканевые – из пропитанной полиуретаном трикотажной ткани (полиэстера). То есть, оба материала изготовлены из полимеров, и название группы «тканевые» — условное. Но в одном случае поливинилхлорид применяется в виде плёнки, а в другом – пропитки, и именно способ использования ПВХ-компонента обуславливает разницу в структуре и, как следствие, физических характеристиках оболочек.

Обоснование непригодности ПВХ-плёнок к отделке покраской

Плёночные полотна прочны и эластичны – после нагрева габариты плёнки путём растяжения можно увеличить на 20%. Остывая, полотно полностью распрямляется, сохраняя при этом прочность, но эта прочность относительна. Если на растянутую оболочку вылить воду, как это бывает при протечке сверху, то плёнка примет её, растянется, но не порвётся. Однако в другой ситуации даже слабое воздействие на натяжной потолок острым предметом, например, при чистке, приведёт к его разрыву. Такие свойства плёнки обусловлены отсутствием в материале армирования.

Можно ли красить плёночные натяжные потолки, что произойдёт с ПВХ-плёнкой после покраски? Использование воднодисперсионных составов для окраски неэффективно – адгезии краски с поверхностью натяжного потолка не будет, и после высыхания она осыплется.

Последствия применения синтетических лакокрасочных материалов при покраске всей поверхности декоративной оболочки будут ещё более плачевны. При благоприятном стечении обстоятельств неармированная плёнка провиснет под тяжестью нанесённых слоёв краски, жёсткость которых после высыхания не даст ей распрямиться. В худшем случае лакокрасочный состав разъест оболочку, и она расползётся под воздействием имеющегося усилия на растяжение.

Плёночному полотну можно подарить вторую жизнь нанесением рисунков способом аэрографии. Но, если хозяин жилья сам не владеет этим искусством, то стоимость услуг по такому оформлению подвесного потолка будет превышать цену нового полотна.

Возможность окраски тканевых натяжных потолков

Холст из полиэстера, являющийся основой тканевого натяжного потолка, после пропитки с двух сторон полимерным составом не утрачивает своей функции арматуры. Низкая эластичность оболочки в данном случае является достоинством – нанесение на её поверхность нескольких слоёв краски не вызывает провисания ткани.

Поверхность тканевых оболочек, в связи со спецификой технологии изготовления, не может быть глянцевой — только матовой. Такая фактура труднее поддаётся очистке от загрязнений, но зато обеспечивает лучшую адгезию лакокрасочных составов с основанием.

При правильном выборе краски тканевые натяжные потолки можно окрашивать неоднократно, к чему и располагает их изначальное состояние – полотно белого цвета, на которое, в зависимости от модели, наносят однотонный колер или художественный рисунок методом фотопечати или вручную.

Технология покраски натяжной потолочной облицовки

Итак, натяжные потолки из ПВХ-плёнки красить нельзя, тканевые полотна – можно. Рассмотрим технологию и нюансы выполнения этого вида работ.

Выбор материала и инструмента

С учётом природы материала изготовления для окраски тканевых потолков применяются составы на водной основе. Оптимальным выбором красящего материала будет латексная разновидность акриловых составов, обладающая достаточной для натянутой оболочки вязкостью и адгезией к основанию.

Читайте также:
Усиление проемов в кирпичных стенах при перепланировке

Но пригодна и обычная водоэмульсионная краска, но хорошего качества – для качественного покрытия должно быть достаточно нанесения одного-двух слоёв. Обычно приобретается материал белого цвета, который затем колеруется компьютерной добавкой выбранного пигмента.

Дело не в том, что тканевые потолки, по утверждениям продавцов, «дышат», и применение лакокрасочных составов на основе органических или нитроцеллюлозных растворителей забьёт поры в материале — все натяжные потолки представляют собой водонепроницаемую оболочку и «дышать» никак не могут. Но такие краски могут ослабить и даже полностью растворить структуру полотна, причём, как плёнки, так и холста из полиэстера.


Лучшим инструментом для покраски тканевого натяжного потолка является пульверизатор. Использование малярного валика не даст хорошего результата, так как при покраске натянутого полотна нежелательно оказывать давление на оболочку, а без приложения усилия на инструмент раскатать краску равномерно по поверхности не получится.

Для окраски тканевого полотна не обязательно использовать дорогие модели пневматических краскопультов, использующихся в паре с компрессором при ремонте кузовов автомобилей. Вполне подойдёт ручная электрическая разновидность этого инструмента, которую можно приобрести для самостоятельного выполнения покрасочных работ дома – она проста, удобна и долговечна.

Подготовительные работы

Перед покраской натяжного потолка необходимо его помыть – удалить с поверхности пыль и маслянистые отложения. Выполняется это мягкими моющими средствами хозяйственного назначения с применением фланели или поролона.

Учитывая, что потолок затем придётся красить, лучше освободить помещение от мебели – она не должна мешать свободному передвижению маляра с краскопультом для ровного нанесения слоёв краски.

Стены, пол и окна при необходимости защищают листами полиэтилена, прикреплёнными с помощью скотча. Перед началом покраски окна и двери должны быть закрыты, на окрашиваемую поверхность не должны падать прямые лучи солнца. В зависимости от высоты потолка, возможно, придётся соорудить настил по длине помещения для нанесения на полотно полос краски непрерывной струёй пульверизатора, без разрывов.

Покраска натяжного потолка

Приготовив краску указанным в инструкции способом, состав заливают в краскопульт и приступают к покраске.

Важно! Работы пульверизатором должны производиться в спецодежде и с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания – респиратора.


Обычно для укрытия старого тона потолка необходимо наложить два слоя краски, каждый из которых начинают от окна. Предварительно на отдельном участке проводят пробное окрашивание, регулируя ширину струи и определяя оптимальное расстояние от краскопульта до окрашиваемой поверхности.

Первый слой наносят поперёк лучам света, второй – вдоль их, причём последнее движение краскопультом должно быть направлено и закончено по свету (от окна).

Полосы краски наносят на основание с перекрытием в 10-15 см ширины предыдущего наложения, по мокрому слою, каждая из полос должна быть нанесена за один раз, без выключения пульверизатора. Время между выполнением слоёв выдерживается согласно инструкции по применению окрасочного материала.

Высыхание натяжного потолка должно происходить без сквозняков и дополнительно повышения температуры в помещении.

Говорить о том, сколько раз можно красить тканевый потолок, можно только условно – это зависит от укрывистости лакокрасочного материала, толщины слоёв, удельного веса краски, совместимости материалов окрашивания. Принято считать, что среднее число возможных покрасок равно пяти.

Заключение

Стоимость тканевых натяжных потолков в полтора-два раза выше плёночных полотен, поэтому, сделав выбор в пользу ткани, естественно, подразумевается возможность её покраски. Это не что-то допустимое в исключительных случаях, а обычная процедура в процессе эксплуатации данного материала. Поэтому решение вопроса, можно ли покрасить тканевый натяжной потолок, при правильном выборе лакокрасочного материала и инструмента не содержит риска, причём работа вполне доступна к самостоятельному исполнению.

Характеристика и применение титана и сплавов на его основе

Титан был первоначально назван «грегоритом» британским химиком преподобным Уильямом Грегором, который открыл его в 1791 году. Затем титан был независимо открыт немецким химиком М. Х. Клапротом в 1793 году. Он назвал его титаном в честь титанов из греческой мифологии — «воплощение естественной силы». Только в 1797 году Клапрот обнаружил, что его титан был элементом, ранее открытым Грегором.

  • Характеристики и свойства
    • Физические свойства металла
    • Химические свойства титана
    • Производство и изготовление
    • Области применения
    • Меры предосторожности
  • Свойства и применение титановых сплавов
    • 7 класс
    • 11 класс
    • Ti 6Al-4V, класс 5
    • Ti 6AL-4V ELI, класс 23
    • 12 класс
    • Ti 5Al-2,5Sn

Характеристики и свойства

Титан — это химический элемент с символом Ti и атомным номером 22. Это блестящий металл с серебристым цветом, низкой плотностью и высокой прочностью. Он устойчив к коррозии в морской воде и хлоре.

Элемент встречается в ряде месторождений полезных ископаемых, главным образом рутила и ильменита, которые широко распространены в земной коре и литосфере.

Титан используется для производства прочных лёгких сплавов. Двумя наиболее полезными свойствами металла являются коррозионная стойкость и отношение твёрдости к плотности, самое высокое из любого металлического элемента. В своём нелегированном состоянии этот металл столь же прочен, как некоторые стали, но менее плотный.

Физические свойства металла

Это прочный металл с низкой плотностью, довольно пластичный (особенно в бескислородной среде), блестящий и металлоидно-белый. Относительно высокая температура плавления более 1650 °C (или 3000 °F) делает его полезным в качестве тугоплавкого металла. Он парамагнитный и имеет довольно низкую электрическую и теплопроводность.

По шкале Мооса твёрдость титана равняется 6. По этому показателю он немного уступает закалённой стали и вольфраму.

Коммерчески чистые (99,2%) титаны имеют предельную прочность на разрыв около 434 МПа, что соответствует обычным низкосортным стальным сплавам, но при этом титан гораздо легче.

Химические свойства титана

Как алюминий и магний, титан и его сплавы сразу же окисляются при воздействии воздуха. Он медленно реагирует с водой и воздухом при температуре окружающей среды, потому что образует пассивное оксидное покрытие, которое защищает объёмный металл от дальнейшего окисления.

Атмосферная пассивация даёт титану отличную стойкость к коррозии почти эквивалентную платине. Титан способен противостоять атаке разбавленных серных и соляных кислот, растворов хлорида и большинства органических кислот.

Читайте также:
Схема подключения водонагревателя к водопроводу на даче

Титан является одним из немногих элементов, которые сгорают в чистом азоте, реагируя при 800° C (1470° F) с образованием нитрида титана. Из-за своей высокой реакционной способности с кислородом, азотом и некоторыми другими газами титановые нити применяются в титановых сублимационных насосах в качестве поглотителей для этих газов. Такие насосы недороги и надёжно производят чрезвычайно низкое давление в системах сверхвысокого вакуума.

Обычными титаносодержащими минералами являются анатаз, брукит, ильменит, перовскит, рутил и титанит (сфен). Из этих минералов только рутил и ильменит имеют экономическое значение, но даже их трудно найти в высоких концентрациях.

Титан содержится в метеоритах и он был обнаружен на Солнце и звёздах M-типа с температурой поверхности 3200° C (5790° F).

Известные в настоящее время способы извлечения титана из различных руд являются трудоёмкими и дорогостоящими.

Производство и изготовление

В настоящее время разработаны и используются около 50 сортов титана и титановых сплавов. На сегодняшний день признаётся 31 класс титанового металла и сплавов, из которых классы 1−4 являются коммерчески чистыми (нелегированными). Они отличаются прочностью на разрыв в зависимости от содержания кислорода, причём класс 1 является наиболее пластичным (самая низкая прочность на разрыв с содержанием кислорода 0,18%), а класс 4 — наименее пластичный (максимальная прочность на разрыв с содержанием кислорода 0,40%).

Оставшиеся классы представляют собой сплавы, каждый из которых обладает конкретными свойствами:

  • пластичность;
  • прочность;
  • твёрдость;
  • электросопротивление;
  • удельная коррозионная стойкость и их комбинации.

В дополнение к данным спецификациям титановые сплавы также изготавливаются для соответствия требованиям аэрокосмической и военной техники (SAE-AMS, MIL-T), стандартам ISO и спецификациям по конкретным странам, а также требованиям конечных пользователей для аэрокосмических, военных, медицинских и промышленных применений.

Коммерчески чистый плоский продукт (лист, плита) может быть легко сформирован, но обработка должна учитывать тот факт, что металл имеет «память» и тенденцию к возврату назад. Особенно это касается некоторых высокопрочных сплавов.

Титан часто используется для изготовления сплавов:

  • с алюминием;
  • с ванадием;
  • с медью (для затвердевания);
  • с железом;
  • с марганцем;
  • с молибденом и другими металлами.

Области применения

Титановые сплавы в форме листа, плиты, стержней, проволоки, отливки находят применение на промышленных, аэрокосмических, рекреационных и развивающихся рынках. Порошковый титан используется в пиротехнике как источник ярких горящих частиц.

Поскольку сплавы титана имеют высокое отношение прочности на разрыв к плотности, высокую коррозионную стойкость, устойчивость к усталости, высокую стойкость против трещин и способность выдерживать умеренно высокие температуры, они используются в самолётах, при бронировании, в морских кораблях, космических кораблях и ракетах.

Для этих применений титан легирован алюминием, цирконием, никелем, ванадием и другими элементами для производства различных компонентов, включая критические конструктивные элементы, огневые стены, шасси, выхлопные трубы (вертолёты) и гидравлические системы. Фактически около двух третей произведённого титанового металла используется в авиационных двигателях и рамах.

Поскольку сплавы титана устойчивы к коррозии морской водой, они используются для изготовления гребных валов, оснастки теплообменников и т. д. Эти сплавы используются в корпусах и компонентах устройств наблюдения и мониторинга океана для науки и военных.

Удельные сплавы применяются в скважинных и нефтяных скважинах и никелевой гидрометаллургии для их высокой прочности. Целлюлозно-бумажная промышленность использует титан в технологическом оборудовании, подверженном воздействию агрессивных сред, таких как гипохлорит натрия или влажный хлорный газ (в отбеливании). Другие применения включают ультразвуковую сварку, волновую пайку.

Кроме того, эти сплавы используются в автомобилях, особенно в автомобильных и мотоциклетных гонках, где крайне важны низкий вес, высокая прочность и жёсткость.

Титан используется во многих спортивных товарах: теннисные ракетки, клюшки для гольфа, валы из лакросса; крикет, хоккей, лакросс и футбольные шлемы, а также велосипедные рамы и компоненты.

Благодаря своей долговечности титан стал более популярным для дизайнерских ювелирных изделий (в частности, титановых колец). Его инертность делает его хорошим выбором для людей с аллергией или тех, кто будет носить украшения в таких средах, как плавательные бассейны. Титан также легирован золотом для производства сплава, который может быть продан как 24-каратное золото, потому что 1% легированного Ti недостаточно, чтобы потребовать меньшую отметку. Полученный сплав представляет собой примерно твёрдость 14-каратного золота и более прочен, чем чистое 24-каратное золото.

Меры предосторожности

Титан является нетоксичным даже в больших дозах. В виде порошка или в виде металлической стружки, он представляет собой серьёзную опасность пожара и, при нагревании на воздухе, опасность взрыва.

Свойства и применение титановых сплавов

Ниже представлен обзор наиболее часто встречающихся титановых сплавов, которые делятся на классы, их свойства, преимущества и промышленные применения.

7 класс

Класс 7 механически и физически эквивалентен классу 2 чистого титана, за исключением добавления промежуточного элемента палладия, что делает его сплавом. Он обладает превосходной свариваемостью и эластичностью, наиболее коррозионной стойкостью из всех сплавов этого типа.

Класс 7 используется в химических процессах и компонентах производственного оборудования.

11 класс

Класс 11 очень похож на класс 1, за исключением добавления палладия для повышения коррозионной стойкости, что делает его сплавом.

Другие полезные свойства включают оптимальную пластичность, прочность, ударную вязкость и отличную свариваемость. Этот сплав можно использовать особенно в тех случаях, когда коррозия вызывает проблемы:

  • химическая обработка;
  • производство хлоратов;
  • опреснение;
  • морские применения.

Ti 6Al-4V, класс 5

Сплав Ti 6Al-4V, или титан 5 класса, наиболее часто используется. На его долю приходится 50% общего потребления титана во всём мире.

Удобство использования заключается в его многочисленных преимуществах. Ti 6Al-4V может подвергаться термообработке для повышения его прочности. Этот сплав обладает высокой прочностью при малой массе.

Это лучший сплав для использования в нескольких отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, медицинская, морская и химическая перерабатывающая промышленность. Его можно использовать при создании:

  • авиационных турбин;
  • компонентов двигателя;
  • конструктивных элементов самолёта;
  • аэрокосмических крепёжных изделий;
  • высокопроизводительных автоматических деталей;
  • спортивного оборудования.
Читайте также:
Утеплитель (Polifoam) Полифом под обои - отзывы о практическом использовании

Ti 6AL-4V ELI, класс 23

Класс 23 — хирургический титан. Сплав Ti 6AL-4V ELI, или класс 23, является версией более высокой чистоты Ti 6Al-4V. Он может быть изготовлен из рулонов, нитей, проводов или плоских проводов. Это лучший выбор для любой ситуации, когда требуется сочетание высокой прочности, малой массы, хорошей коррозионной стойкости и высокой вязкости. Он обладает превосходной устойчивостью к повреждениям.

Он может использоваться в биомедицинских применениях, таких как имплантируемые компоненты из-за его биосовместимости, хорошей усталостной прочности. Его также можно использовать в хирургических процедурах для изготовления таких конструкций:

  • ортопедические штифты и винты;
  • зажимы для лигатуры;
  • хирургические скобы;
  • пружины;
  • ортодонтические приборы;
  • криогенные сосуды;
  • устройства фиксации кости.

12 класс

Титан класса 12 обладает отличной высококачественной свариваемостью. Это высокопрочный сплав, который обеспечивает хорошую прочность при высоких температурах. Титан класса 12 обладает характеристиками, подобными нержавеющим сталям серии 300.

Его способность формироваться различными способами делает его полезным во многих приложениях. Высокая коррозионная стойкость этого сплава также делает его неоценимым для производственного оборудования. Класс 12 можно использовать в следующих отраслях:

  • теплообменники;
  • гидрометаллургические применения;
  • химическое производство с повышенной температурой;
  • морские и воздушные компоненты.

Ti 5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2,5Sn — это сплав, который может обеспечить хорошую свариваемость с устойчивостью. Он также обладает высокой температурной стабильностью и высокой прочностью.

Ti 5Al-2,5Sn в основном используется в авиационной сфере, а также в криогенных установках.

Титановые сплавы

Одним из самых распространенных элементов, который находится в земле, можно назвать титан. Согласно результатам проведенных исследований, он занимает 4-е место по степени распространенности, уступая лидирующие позиции алюминию, железу и магнию. Несмотря на столь большое распространение, титан стал использоваться в промышленности лишь в 20 веке. Титановые сплавы во многом повлияли на развитие ракетостроения и авиации, что связано с сочетанием малой плотности с высокой удельной прочностью, а также коррозионной стойкостью. Рассмотрим все особенности данного материала подробнее.

Общая характеристика титана и его сплавов

Именно основные механические свойства титановых сплавов определяют их большое распространение. Если не уделять внимание химическому составу, то все титановые сплавы можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Высокая коррозионная стойкость. Недостатком большинства металлов можно назвать то, что при воздействии высокой влажности на поверхности образуется коррозия, которая не только ухудшает внешний вид материала, но и снижает его основные эксплуатационные качества. Титан менее восприимчив к воздействию влажности, чем железо.
  2. Хладостойкость. Слишком низкая температура становится причиной того, что механические свойства титановых сплавов существенно снижаются. Часто можно встретить ситуацию, когда эксплуатация при отрицательных температурах становится причиной существенного повышения хрупкости. Титан довольно часто применяется при изготовлении космических кораблей.
  3. Титан и титановые сплавы имеют относительно низкую плотность, что существенно снижает вес. Легкие металлы получили широкое применение в самых различных отраслях промышленности, к примеру, в авиастроении, строительстве небоскребов и так далее.
  4. Высокая удельная прочность и низкая плотность – характеристики, которые довольно редко сочетаются. Однако именно за счет подобного сочетания титановые сплавы сегодня получили самое широкое распространение.
  5. Технологичность при обработке давлением определяет то, что сплав применяется часто в качестве заготовки при прессовании или другом виде обработки.
  6. Отсутствие реакции на воздействие магнитного поля также назовем причиной, по которой рассматриваемые сплавы получили широкое применение. Часто можно встретить ситуацию, когда проводится производство конструкций, при работе которых образуется магнитное поле. Применение титана позволяет исключить вероятность возникновения связи.

Эти основные преимущества титановых сплавов определили их достаточно большое распространение. Однако, как ранее было отмечено, многое зависит от конкретного химического состава. Примером можно назвать то, что твердость изменяется в зависимости от того, какие именно вещества применяются при легировании.

Важно, что температура плавления может достигать 1700 градусов Цельсия. За счет этого существенно повышается устойчивость состава к нагреву, но также усложняется процесс обработки.

Виды титановых сплавов

Классификация титановых сплавов ведется по достаточно большому количеству признаков. Все сплавы можно разделить на несколько основных групп:

  1. Высокопрочные и конструкционные – прочные титановые сплавы, которые обладают также достаточно высокой пластичностью. За счет этого они могут применяться при изготовлении деталей, на которые оказывается переменная нагрузка.
  2. Жаропрочные с низкой плотностью применяются как более дешевая альтернатива жаропрочным никелевым сплавам с учетом определенного температурного интервала. Прочность подобного титанового сплава может варьироваться в достаточно большом диапазоне, что зависит от конкретного химического состава.
  3. Титановые сплавы на основе химического соединения представляют жаропрочную структуру с низкой плотностью. За счет существенного снижения плотности вес также снижается, а жаропрочность позволяет использовать материал при изготовлении летательных аппаратов. Кроме этого с подобной маркой связывают также высокую пластичность.

Маркировка титановых сплавов проводится по определенным правилам, которые позволяют определить концентрацию всех элементов. Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных разновидностей титановых сплавов подробнее.

Сферы из титанового сплава

Рассматривая наиболее распространенные марки титановых сплавов, следует обратить внимание ВТ1-00 и ВТ1-0. Они относятся к классу технических титанов. В состав данного титанового сплава входит достаточно большое количество различных примесей, которые определяют снижение прочности. Однако за счет снижения прочности существенно повышается пластичность. Высокая технологическая пластичность определяет то, что технический титан можно получить даже при производстве фольги.

Очень часто рассматриваемый состав сплава подвергается нагартовке. За счет этого повышается прочность, но существенно снижается пластичность. Многие специалисты считают, что рассматриваемый метод обработки нельзя назвать лучшим, так как он не оказывает комплексного благоприятного воздействия на основные свойства материала.

Сплав ВТ5 довольно распространен, характеризуется применением в качестве легирующего элемента исключительно алюминия. Важно отметить, что именно алюминий считается самым распространенным легирующим элементом в титановых сплавах. Это связано с нижеприведенными моментами:

  1. Применение алюминия позволяет существенно повысить модули упругости.
  2. Алюминий также позволяет повысить значение жаропрочности.
  3. Подобный металл один из самых распространенных в своем роде, за счет чего существенно снижается стоимость получаемого материала.
  4. Снижается показатель водородной хрупкости.
  5. Плотность алюминия ниже плотности титана, за счет чего введение рассматриваемого легирующего вещества позволяет существенно повысить удельную прочность.

В горячем состоянии ВТ5 хорошо куется, прокатывается и штампуется. Именно поэтому его довольно часто применяют для получения поковки, проката или штамповки. Подобная структура может выдержать воздействие не более 400 градусов Цельсия.

Титановый сплав ВТ22 может иметь самую различную структуру, что зависит от химического состава. К эксплуатационным особенностям материала можно отнести следующие моменты:

  1. Высокая технологическая пластичность при обработке давлением в горячем состоянии.
  2. Применяется для изготовления прутков, труб, плиты, штамповок, профиля.
  3. Для сваривания могут использоваться все наиболее распространенные методы.
  4. Важным моментом является то, что после завершения процесса сварки рекомендуется проводить отжиг, за счет чего существенно повышаются механические свойства получаемого шва.
Читайте также:
Установка выключателя света с индикатором. Установка выключателя света своими руками: схема подключения

Существенно повысить эксплуатационные качества титанового сплава ВТ22 можно путем применения сложной технологии отжига. Она предусматривает нагрев до высокой температуры и выдержки в течение нескольких часов, после чего проводится поэтапное охлаждение в печи также с выдержкой в течение длительного периода. После качественного проведения отжига сплав подойдет для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций, которые могут нагреваться до температуры более 350 градусов Цельсия. Примером можно назвать элементы фюзеляжа, крыла, детали системы управления или крепления.

Титановый сплав ВТ6 сегодня получил самое широкое распространение за рубежом. Назначение подобного титанового сплава заключается в изготовлении баллонов, которые могут работать под большим давлением. Кроме этого, согласно результатам проведенных исследований, в 50% случаев в авиакосмической промышленности применяется титановый сплав, который по своим эксплуатационным качествам и составу соответствует ВТ6. Стандарт ГОСТ сегодня практически не применяется за рубежом для обозначения титановых и многих других сплавов, что следует учитывать. Для обозначения применяется своя уникальная маркировка.

ВТ6 обладает исключительными эксплуатационными качествами по причине того, что в состав добавляется также ванадий. Этот легирующий элемент характеризуется тем, что повышает не только прочность, но и пластичность.

Данный сплав хорошо деформируется в горячем состоянии, что также можно назвать положительным качеством. При его применении получают трубы, различные профили, плиты, листы, штамповки и многие другие заготовки. Для сваривания можно применять все современные методы, что также существенно расширяет область применения рассматриваемого титанового сплава. Для повышения эксплуатационных качеств также проводится термическая обработка, к примеру, отжиг или закалка. На протяжении длительного времени отжиг проводился при температуре не выше 800 градусов Цельсия, однако результаты проведенных исследований указывают на то, что есть смысл в повышении показателя до 950 градусов Цельсия. Двойной отжиг зачастую проводится для повышения сопротивления коррозионному воздействию.

Внешний вид титановых сплавов

Также большое распространение получил сплав ВТ8. В сравнении с предыдущим он обладает более высокими прочностными и жаропрочными качествами. Достигнуть уникальных эксплуатационных качеств смогли за счет добавления в состав большого количества алюминия и кремния. Стоит учитывать, что максимальная температура, при которой может эксплуатироваться данный титановый сплав около 480 градусов Цельсия. Разновидностью этого состава можно назвать ВТ8-1. Его основными эксплуатационными качествами назовем нижеприведенные моменты:

  1. Высокая термическая стабильность.
  2. Низкая вероятность образования трещин в структуре за счет обеспечения прочных связей.
  3. Технологичность при проведении различных процедур обработки, к примеру, холодной штамповки.
  4. Высокая пластичность вместе с повышенной прочностью.

Для существенно повышения эксплуатационных качеств довольно часто проводится двойной изотермический отжиг. В большинстве случаев данный титановый сплав применяется при производстве поковок, прудков, различных плит, штамповок и других заготовок. Однако стоит учитывать, что особенности состава не позволяют проводить сварочные работы.

Применение титановых сплавов

Рассматривая области применения титановых сплавов отметим, что большая часть разновидностей применяется в авиационной и ракетостроительной сферах, а также в сфере изготовления морских судов. Для изготовления деталей авиадвигателей другие металлы не подходят по причине того, что при нагреве до относительно невысоких температур начинают плавиться, за счет чего происходит деформация конструкции. Также увеличения веса элементов становится причиной потери КПД.

Применим материал при производстве:

  1. Трубопроводов, используемых для подачи различных веществ.
  2. Запорной арматуры.
  3. Клапанов и других подобных изделий, которые применяются в агрессивных химических средах.
  4. В авиастроении сплав применяется для получения обшивки, различных креплений, деталей шасси, силовых наборов и других агрегатов. Как показывают результаты проводимых исследований, внедрение подобного материала снижает вес примерно на 10-25%.
  5. Еще одной сферой применения является ракетостроение. Кратковременная работа двигателя, движение на большой скорости и вхождение в плотные слои становится причиной, по которой конструкция переживает серьезные нагрузки, способные выдержать не все материалы.
  6. В химической промышленности титановый сплав применяется по причине того, что он не реагирует на воздействие различных веществ.
  7. В судостроении титан хорош тем, что не реагирует на воздействие соленой воды.

В целом можно сказать, что область применения титановых сплавов весьма обширна. При этом проводится легирование, за счет чего существенно повышаются основные эксплуатационные качества материала.

Трубы из титановых сплавов

Термообработка титановых сплавов

Для повышения эксплуатационных качеств проводится термическая термообработка титановых сплавов. Данный процесс существенно усложняется по причине того, что перестроение кристаллической решетки поверхностного слоя проходит при температуре выше 500 градусов Цельсия. Для плавов марки ВТ5 и ВТ6-С довольно часто проводят отжиг. Время выдержки может существенно отличаться, что зависит от толщины заготовки и других линейных размеров.

Детали, изготавливаемые из ВТ14, на момент применения должны выдерживать температуру до 400 градусов Цельсия. Именно поэтому термическая обработка предусматривает закалку с последующим старением. При этом закалка требует нагрева среды до температуры около 900 градусов Цельсия, в то время как старение предусматривает воздействие среды с температурой 500 градусов Цельсия на протяжении более 12-и часов.

Индукционные методы нагрева позволяют проводить самые различные процессы термической обработки. Примером можно назвать отжиг, старение, нормализацию и так далее. Конкретные режимы термической обработки выбираются в зависимости от того, какие нужно достигнуть эксплуатационные характеристики.

Читайте также:
Традиционный дизайн классической кухни для современного образа жизни

Металл титан

Титан обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и при этом имеет сравнительно небольшую массу, что делает его применение незаменимым в областях, где важны хорошие механические свойства изделий одновременно с их массой. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки и его сплавов, виды продукции.

Основные сведения

История открытия

Свойства титана

В периодической системе элементов Д. И. Менделеева Ti расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях металл четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4 °С) и кипит при 3300 °С, скрытая теплота плавления и испарения почти в два раза больше, чем у железа.

Известны две аллотропические модификации титана (две разновидности данного металла, имеющие одинаковый химический состав, но различное строение и свойства). Низкотемпературная альфа-модификация, существующая до 882,5 °С и высокотемпературная бетта-модификация, устойчивая от 882,5 °С и до температуры плавления.

По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но указанный материал может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью.

Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза – железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возрастает.

Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. Модули упругости характеризуют способность материала упруго деформироваться при приложении к нему силы. Анизотропия заключается в различии свойств упругости в зависимости от направления действия силы. С повышением температуры до 350 °С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости Ti – существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечения изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности.

Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10 -8 до 80·10 -6 Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником.

Титан – парамагнитный металл. Обычно у парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании уменьшается. Магнитная восприимчивость характеризует связь между намагниченностью вещества и магнитным полем в этом веществе. Данный материал составляет исключение из этого правила – его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.

Физические и механические свойства

Свойство Титан
Атомный номер 22
Атомная масса 47,00
Плотность при 20°С, г/cм 3 4,505
Температура плавления, °С 1668
Температура кипения, °С 3260
Скрытая теплота плавления, Дж/г 358
Скрытая теплота испарения, кДж/г 8,97
Теплота плавления, кДж/моль 18,8
Теплота испарения, кДж/моль 422,6
Молярный объем, см³/моль 10,6
Удельная теплоемкость при 20°С, кДж/(кг·°С) 0,54
Удельная теплопроводность при 20°С, Вт/(м·К) 18,85
Коэффициент линейного термического расширения при 25°С, 10 -6 м/мК 8,15
Удельное электросопротивление при 20°С, Ом·см·10 -6 45
Модуль нормальной упругости, гПа 112
Модуль сдвига, гПа 41
Коэффициент Пуассона 0,32
Твердость, НВ 130. 150
Цвет искры Ослепительно-белый длинный насыщенный пучок искр
Группа металлов Тугоплавкий, легкий металл

Химические свойства

Свойство Титан
Ковалентный радиус: 132 пм
Радиус иона: (+4e) 68 (+2e) 94 пм
Электроотрицательность (по Полингу): 1,54
Электродный потенциал: – 1,63
Степени окисления: 2, 3, 4

Марки титана и сплавов

Наиболее распространенными марками титана являются ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ1-00св. Титан указанных марок называется техническим. Данные марки не содержат в своем составе легирующие элементы, только незначительное количество примесей. Содержание Ti в марке ВТ1-0 составляет приблизительно 99,24-99,7%, в ВТ1-00 – 99,58-99,9%, ВТ1-00св – 99,39-99,9%. ВТ1-0, ВТ1-00 поставляется в виде листов, плит, прутков и труб. Проволока чаще всего используется для различных сварочных целей и производится из марки ВТ1-00св.

В настоящее время известно довольно большое число серийных титановых сплавов, отличающихся по химическому составу, механическим и технологическим свойствам. Наиболее распространенные легирующие элементы в таких материалах: алюминий, ванадий, молибден, марганец, хром, кремний, олово, цирконий, железо.

Титановый сплав ВТ5 содержит 5% алюминия. Он отличается более высокими прочностными свойствами по сравнению с титаном, но его технологичность невелика. Сплав куется, прокатывается, штампуется и хорошо сваривается. Из марки ВТ5 получают титановые прутки (круги), проволоку и трубы, а также листы. Его применяют при изготовлении деталей, работающих при температуре до 400 °С.

Сплав титана ВТ5-1 помимо 5% алюминия содержит 2-3% олова. Олово улучшает его технологические свойства. Из марки ВТ5-1 изготавливают все виды полуфабрикатов, получаемых обработкой давлением: титановые плиты, а также листы, поковки, штамповки, профили, трубы и проволоку. Он предназначен для изготовления изделий, работающих в широком интервале температур: от криогенных (отрицательных) до + 450 °С.

Титановые сплавы ОТ4 и ОТ4-1 в качестве легирующих элементов содержат алюминий и марганец. Они обладают высокой технологической пластичностью (хорошо деформируются в горячем и холодном состоянии) и хорошо свариваются всеми видами сварки. Указанный материал идет, в основном, на изготовление титановых плит и листов, лент и полос, а также прутков и кругов, поковок, профилей и труб. Из титановых сплавов ОТ4 и ОТ4-1 изготовляют с применением сварки, штамповки и гибки детали, работающие до температуры 350 °С. Данные материалы имеют недостатки: 1) сравнительно невысокая прочность и жаропрочность; 2) большая склонность к водородной хрупкости. В сплаве ПТ3В марганец заменяется на ванадий.

Титановый сплав ВТ20 разрабатывали как более прочный листовой материал по сравнению с ВТ5-1. Упрочнение марки ВТ20 обусловлено ее легированием, помимо алюминия, цирконием и небольшими количествами молибдена и ванадия. Технологическая пластичность сплава ВТ20 невысока из-за большого содержания алюминия, однако, он отличается высокой жаропрочностью. Данный материал хорошо сваривается, прочность сварного соединения равна прочности основного металла. Сплав предназначен для изготовления изделий, работающих длительное время при температурах до 500 °С.

Титановый сплав ВТ3-1 относится к системе Ti – Al – Cr – Mo – Fe – Si. Он обычно подвергается изотермическому отжигу. Такой отжиг обеспечивает наиболее высокую термическую стабильность и максимальную пластичность. Марка ВТ3-1 относится к числу наиболее освоенных в производстве сплавов. Он предназначен для длительной работы при 400 – 450 °С; это жаропрочный материал с довольно высокой длительной прочностью. Из него поставляют прутки (титановые круги), профили, плиты, поковки, штамповки.

Достоинства / недостатки

    Достоинства:
  • малая плотность (4500 кг/м 3 ) способствует уменьшению массы выпускаемых изделий;
  • высокая механическая прочность. Стоит отметить, что при повышенных температурах (250-500 °С) титановые сплавы по прочности превосходят высокопрочные сплавы алюминия и магния;
  • необычайно высокая коррозионная стойкость, обусловленная способностью Ti образовывать на поверхности тонкие (5-15 мкм) сплошные пленки оксида ТiO2, прочно связанные с массой металла;
  • удельная прочность (отношение прочности и плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и более, что почти вдвое превышает удельную прочность легированных сталей.
    Недостатки:
  • высокая стоимость производства, Ti значительно дороже железа, алюминия, меди, магния;
  • активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами, составляющими атмосферу, в результате чего Ti и его сплавы можно плавить лишь в вакууме или в среде инертных газов;
  • трудности вовлечения в производство титановых отходов;
  • плохие антифрикционные свойства, обусловленные налипанием Ti на многие материалы; титан в паре с титаном вообще не может работать на трение;
  • высокая склонность Ti и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;
  • плохая обрабатываемость резанием, аналогичная обрабатываемости нержавеющих сталей аустенитного класса;
  • большая химическая активность, склонность к росту зерна при высокой температуре и фазовые превращения при сварочном цикле вызывают трудности при сварке титана.

Области применения

Основная часть титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техники и морского судостроения. Его, а также ферротитан используют как легирующую добавку к качественным сталям и как раскислитель. Технический титан идет на изготовление емкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов, клапанов и других изделий, работающих в агрессивных средах. Из компактного титана изготавливают сетки и другие детали электровакуумных приборов, работающих при высоких температурах.

По использованию в качестве конструкционного материала Ti находится на 4-ом месте, уступая лишь Al, Fe и Mg. Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов. Биологическая безвредность данного металла делает его превосходным материалом для пищевой промышленности и восстановительной хирургии.

Титан и его сплавы нашли широкое применение в технике ввиду своей высокой механической прочности, которая сохраняется при высоких температурах, коррозионной стойкости, жаропрочности, удельной прочности, малой плотности и прочих полезных свойств. Высокая стоимость данного металла и материалов на его основе во многих случаях компенсируется их большей работоспособностью, а в некоторых случаях они являются единственным сырьем, из которого можно изготовить оборудование или конструкции, способные работать в данных конкретных условиях.

Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью. Ti легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из материалов на основе Ti изготавливают обшивку, детали крепления, силовой набор, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%. Из титановых сплавов производят диски и лопатки компрессоров, детали воздухозаборников и направляющих в двигателях, различный крепеж.

Еще одной областью применения является ракетостроение. Ввиду кратковременной работы двигателей и быстрого прохождения плотных слоев атмосферы в ракетостроении в значительной мере снимаются проблемы усталостной прочности, статической выносливости и отчасти ползучести.

Технический титан из-за недостаточно высокой тепловой прочности не пригоден для применения в авиации, но благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии в ряде случаев незаменим в химической промышленности и судостроении. Так его применяют при изготовлении компрессоров и насосов для перекачки таких агрессивных сред, как серная и соляная кислота и их соли, трубопроводов, запорной арматуры, автоклав, различного рода емкостей, фильтров и т. п. Только Ti обладает коррозионной стойкостью в таких средах, как влажный хлор, водные и кислые растворы хлора, поэтому из данного металла изготовляют оборудование для хлорной промышленности. Также из него делают теплообменники, работающие в коррозионно активных средах, например в азотной кислоте (не дымящей). В судостроении титан используется для изготовления гребных винтов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед и т.д. На данный материал не налипают ракушки, которые резко повышают сопротивление судна при его движении.

Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и недостаточной распространенностью данного металла.

Соединения титана также получили широкое применение в различных отраслях промышленности. Карбид (TiC) обладает высокой твердостью и применяется в производстве режущих инструментов и абразивных материалов. Белый диоксид (TiO2) используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Титанорганические соединения (например, тетрабутоксититан) применяются в качестве катализатора и отвердителя в химической и лакокрасочной промышленности. Неорганические соединения Ti применяются в химической электронной, стекловолоконной промышленности в качестве добавки. Диборид (TiB2)- важный компонент сверхтвердых материалов для обработки металлов. Нитрид (TiN) применяется для покрытия инструментов.

Титановые сплавы: нюансы термообработки

Титан широко распространен на земле. После Al, Fe и Mg он занимает четвертое место из присутствующих металлов в земной коре и является девятым элементом по распространенности на Земле. Титановые сплавы (ТС) обладают уникальным спектром свойств, благодаря сочетанию высокой прочности и жесткости, ударной вязкости и аникоррозионности, что обеспечивает широкий спектр применения для работы в средах, как с низкими, так и высокими температурами, позволяя снизить вес аэрокосмических конструкций и узлов крупногабаритной техники.

Общая характеристика свойств титана и его сплавов

Атомный вес Ti составляет 47.88. Он является упруго жестким, около 115 ГПа модуля Юнга, прочным, легким, устойчивым к коррозионным процессам. Ti и титановые сплавы обладают пределом прочности на разрыв в диапазоне 210-1380 МПа, что приближается к пределу прочности, характерному для многих сложных сталей.

Он имеет чрезвычайно низкую плотность примерно 60.0% от плотности Fe. Его можно упрочнить путем легирования растворенным веществом. Ti немагнитен и обладает отличными теплообменными способностями. Одним из его важных свойств титановых сплавов — высокая Т плавления – 1725.0 C, то есть почти на 200 C больше, чем у стали, и на 1000 C – чем у Al.

Ti пассивирован, и, следовательно, его сплавы имеют высокую степень устойчивости к воздействию большинства минеральных кислот. Он нетоксичен и совместим с биологическими тканями и минералами. Превосходная коррозионная устойчивость и биосовместимость совместно с превосходной прочностью сделали их полезными для химической промышленности и биоматериалов. Ti не является хорошим проводником электротока. Если проводимость Cu принять за 100.0%, то у Ti будет только 3.1%, из этого следует, что он довольно хороший резистор.

Слиток титана

Классификация групп

Сплавы Ti подразделяют на следующие группы:

  1. Высокопрочные конструкционные — твердые растворы, с оптимальным соотношением прочностных характеристик и пластичности.
  2. Жаропрочные титановые сплавы — твердые растворы с необходимым количеством присадок, обеспечивающих стойкость в зонах с высокими температурами при незначительном снижении пластичности.
  3. ТС на базе химического соединения, способных конкурировать со сплавами Ni в определенном интервале температур.

Высокопрочные конструкционные ТС

Высокопрочные сплавы – ВТ-14, ВТ-22, ВТ-23, ВТ-15 (1000.0-1500.0 МПа).

ВТ-22 – свариваемый ТС с высокими прочностными характеристиками и прокаливаемостью. Он нашел широкое применение при изготовлении отечественных самолетов: Ил-76/ 86/ 96, Ан-72/ 74/124/224/148, Як-42, МиГ-29 и других. Из данного ТС изготовляются крупногабаритные детали для внутреннего силового набора, узлов шасси и сварных узлов, например, траверс и балок тележек основных шасси.

ВТ- 22И, полученный высокотехнологичным методом изотермического деформирования в условиях сверхпластичности, может обеспечить выпуск тонкостенных деталей сложной конфигурации и гарантирует надежную сварку титановых сплавов. Высокий и стабильный уровень механических свойств достигается однородной мелкозернистой структурой, что снижает трудоемкость мехобработки деталей на 35–40%.

Трубы из титанового сплава для теплообменников

Жаропрочные Ti-сплавы

Жаропрочные титановые сплавы – ВТ3 1, ВТ8-1,ВТ-9, ВТ8М-1, ВТ-18, ВТ-25 (1000.0-1500.0МПа).

ВТ8-1, ВТ8М-1 — эти марки титановых сплавов отличаются жаропрочностью, стойкостью от трещин и стабильностью при Т 400-550С. Они имеют низкую чувствительность к местным напряжениям и используются для авиационных двигателей, имеющих большой ресурс работы.

Отечественный сплав ВТ-25 с прочностным показателем до 1150.0 МПа, значительно превосходит зарубежные аналоги, обладает самыми высокими свойствами при Т до 550.0С.

ВТ-18 обладает самыми прочными свойствами при Т до 600.0С – лучший среди отечественных сплавов, используемых в промышленности.

Химические сплавы

Интерметаллические (химические) титановые сплавы основаны на так называемой интерметаллической фазе. Технический интерес представляют TiAl, Ti3Al, Al3Ti и Ti2AlNb. Свойства интерметаллидов находятся между керамикой и металлами.
TiAl – жаропрочные титановые сплавы, демонстрируют превосходные свойства, такие как жаропрочность, стойкость к окислению и ползучести, низкую плотность и высокую усталостную прочность. При этом TiAl демонстрирует низкую пластичность. Это необходимо учитывать при проектировании компонентов, и это является основным препятствием для широкого использования во многих приложениях.

ТС используется для выпуска поковки, заготовки, пластины и листы из TiAl. Также доступны сложные отливки, потому что он применяется для некоторых высокотемпературных компонентов практически чистой формы. TiAl представляет интерес для таких применений, как лопасти реактивного двигателя, колеса компрессора для турбонагнетателей, автомобильных клапанов и другие жаростойких компонентов. Для высокотемпературного применения, требующего небольшого веса, это хорошая альтернатива суперсплавам до 850 C.

Маркировка титановых сплавов

Существуют две кристаллографические формы титана, учитывающихся при маркировке:

  • Альфа-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке;
  • бета-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке с кубическим телом (BCC).

Чистый титан существует в форме альфа-фазы при температуре выше 883 C и в форме бета-фазы при температуре ниже 883 C.Температура аллотропического превращения альфа-титана в бета-титан называется температурой бета-трансуса.
Легирующие элементы в ТС могут стабилизировать либо альфа-фазу, либо бета-фазу сплава.

Алюминий (Al), галлий (Ga), азот (N), кислород (O) стабилизируют альфа-фазу.

Молибден (Mo), ванадий (V), вольфрам (W), тантал (Ta), кремний (Si) стабилизируют вета-фазу.

Титановые сплавы подразделяются на четыре группы по фазовому составу:

  1. Коммерчески чистые и низколегированные ТС. Он состоит из зерен-фазы и дисперсных сфероидных частиц бета-фазы. Небольшие количества железа, присутствующие в сплавах, стабилизируют бета-фазу и обладает относительно низкой механической прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
  2. Титановые альфа сплавы состоят исключительно из альфа-фазы. Они содержат алюминий в качестве основного легирующего элемента, стабилизирующего альфа-фазу. Они имеют хорошую вязкость разрушения и сопротивление ползучести в сочетании с умеренной механической прочностью, которая сохраняется при повышенных температурах. Такие ТС легко свариваются, но их работоспособность в горячем состоянии оставляет желать лучшего.
  3. Титановые альфа-бета сплавы, содержат 4-6% стабилизаторов вета-фазы, поэтому они состоят из смеси обеих фаз. Сплавы альфа-вета подвергаются термообработке. Они имеют высокую механическую прочность и хорошую горячую форму. Сопротивление ползучести таких ТС ниже, чем у альфа-сплавов.
  4. Титановые бета-сплавы богаты вета-фазой. Они содержат значительное количество вета-фазных стабилизаторов, термически обрабатываемыедо очень высокой прочности и имеют хорошую форму в горячем состоянии. Пластичность и усталостная прочность этих ТС в условиях термообработки низкие.

Титановые сплавы обозначаются согласно их составам:

  • Ti-5Al-2.5Sn идентифицирует титановый сплав, содержащий 5% алюминия и 2,5% олова.
  • Ti-6Al-4V идентифицирует Ti-сплав, содержащий 6% алюминия и 4% ванадия.

Производство титана и его сплавов

Титан производится с использованием процесса Kroll. Основные стадии включают извлечение, очистку, производство губки, создание сплава, а также формование. В начале выплавки производитель получает титановые концентраты с рудников. Хотя рутил можно использовать в его естественной форме, ильменит обрабатывают для удаления железа, чтобы он содержал не менее 85% диоксида титана. Эти материалы помещаются в реактор с псевдоожиженным слоем вместе с газообразным хлором и углеродом. Материал нагревают до 900 C, и последующая химическая реакция приводит к образованию нечистого тетрахлорида титана (TiCl4) и оксида углерода. Далее различные нежелательные хлориды металлов, которые образуются, должны быть удалены.

Прореагировавший металл помещается в большие дистилляционные емкости и нагревается. На этом этапе примеси отделяются с помощью фракционной перегонки и осаждения. На этом этапе удаляются хлориды металлов, в том числе железо, ванадий, цирконий, кремний и магний.

Очищенный тетрахлорид титана переносится в виде жидкости в реакторную емкость из нержавеющей стали. Затем добавляют магний, и контейнер нагревают до температуры около 1100 C. Аргон закачивается в емкость для удаления воздуха и предотвращает загрязнение сплава кислородом или азотом. Магний реагирует с хлором с образованием жидкого хлорида магния. Это оставляет твердое титановое твердое вещество, так как температура плавления титана выше, чем в реакции.

Твердое титановое вещество удаляют из реактора путем бурения, а затем обрабатывают водой и соляной кислотой для удаления избытка магния. Полученное твердое вещество представляет собой пористый металл, называемый губкой. Чистая титановая губка может быть преобразована в пригодный для использования сплав с помощью дуговой печи с расходуемым электродом. В этот момент губка смешивается с различными добавками сплава. Точное соотношение материала губки к сплаву формулируется в лаборатории до производства. Затем эту массу прессуют в компакты и сваривают вместе, образуя губчатый электрод.

Губчатый электрод помещают в вакуумно-дуговую печь для плавления. В этом охлаждаемом водой медном контейнере электрическая дуга используется для плавления губчатого электрода с образованием слитка. Весь воздух в контейнере либо удаляется (образуя вакуум), либо атмосфера заполняется аргоном для предотвращения загрязнения.

После изготовления слитка его вынимают из печи и проверяют на наличие дефектов. Поверхность может быть кондиционирована по требованию заказчика. Затем слиток отправляется покупателю готовой продукции, где он может быть измельчен и изготовлен в различные продукты.

Производство титана

Область применения

Титановый сплав, который имеет высокую коррозионную стойкость, высокую удельную прочность и хорошую термостойкость, используется для различных частей космического корабля, включая наружную оболочку топливного бака и крылья. Сочетая легкий вес с высокой прочностью, титан помогает усилить планеры и повысить производительность реактивных двигателей. В случае космического челнока, титан используется для многих критических частей, включая наружные панели топливного бака и детали крыла.

В самолетах используется большое количество титанового сплава, потому что он легкий и чрезвычайно прочный при высоких температурах. ТС применяется для укрепления каркасной конструкции и способствует техническому прогрессу реактивных двигателей.

Титановые сплавы применение:

  • Установки для сжиженного природного газа;
  • установки опреснения морской воды;
  • нефтеперерабатывающие заводы;
  • атомные электростанции;
  • автоцистерны для химических реагентов, потому что ТС легок, устойчив к коррозии, и чрезвычайно сильный;
  • теплообменники, которые используются в экстремальных условиях высокой температуры и высокого давления;
  • биомедицинские приложения.

Огромными преимуществами титана являются его высокое отношение прочности к весу и антикоррозионность. В сочетании с нетоксичным состоянием и способностью эффективно противостоять коррозии от биологических жидкостей титан стал базовым металлом для имплантата в области медицины, со сроком службы более 20 лет.

Еще одним преимуществом Ti для применения в медицинской отрасли является его неферромагнитное свойство, позволяющее безопасно обследовать больных с применением МРТ и ЯМР.

Титановый протез сустава

Нюансы термообработки титановых сплавов

В настоящее время из-за растущего спроса на титан и его сплавы с улучшенными физическими и химическими свойствами многие исследователи проявляют большой интерес к улучшению процессов обработки под воздействием температуры для получения новых видов сплавов.

ТС подвергаются термообработке для достижения следующего:

  1. Снятие напряжения, чтобы уменьшить остаточные явления, возникающие в процессе изготовления.
  2. Отжиг для достижения оптимального сочетания пластичности, обрабатываемости, стабильности размеров и структурной устойчивости.
  3. Обработка раствора и старение, для увеличения прочности.

Комбинации процессов используются для оптимизации свойств и получения других преимуществ, таких как:

  • Вязкости разрушения;
  • предела выносливости;
  • высокой температуры ползучести;
  • стойкости к преимущественному химическому воздействию;
  • предотвращение искажения;
  • подготовки ковки для последующих операций формования и изготовления.

Термическая обработка титановых сплавов ее типы:

  1. Снятие напряжения. С ТС снимается стресс, без отрицательного влияния на прочность или пластичность. Процесс ковки происходит при температуре от 595 до 705 C в течение до двух часов с последующим воздушным охлаждением. Это уменьшает нежелательные остаточные напряжения, которые могут возникнуть в процессе ковки.
  2. Отжиг, который обычноприменяется для ковки заготовок, не является полным отжигом и может оставить следы холодной или теплой обработки. Дуплексный и триплексный отжиг используются для улучшения сопротивления ползучести и вязкости разрушения.
  3. Обработка раствора и старение. Этот процесс состоит из нагрева сплава до определенной температуры, закалки с контролируемой скоростью в масле, воздухе или воде и старении. Выдержка состоит из повторного нагревания до температуры от 425 до 650 C в течение примерно двух часов. Этот процесс развивает более сильные стороны, чем другие.

Таким образом, Ti -сплавы обладают огромным потенциалом для выбора дизайнером «материала будущего» из-за его уникального сочетания металлургических свойств, таких как высокое отношение прочности к весу в диапазоне температур от минус до 540 C. В этом отношении его базовые сплавы превосходят все обычные конструкционные материалы, что позволяет применять их в самых важных процессах.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: