Чтение онлайн

Установлено, что по сравнению с барием титан позволяет достичь более высокого вакуума (почти в 40 раз). Именно это свойство титана успешно используют в конструкции специальных геттерно-ионных насосов, позволяющих искусственно получать на земле сверхвысокий вакуум межпланетного пространства.

Титан применяется для изготовления анодов высоковольтных кенотронов и катодов поляризационных электролитических конденсаторов, что существенно увеличивает срок их службы, используется в производстве полупроводниковых выпрямителей. В термоионных преобразователях находят применение титановые диски; снаружи эти приборы также окружены слоем титана, поверх которого нанесена оболочка из керамики. Поскольку при нагреве титан расширяется не в большей степени, чем керамические материалы, его с успехом используют при изготовлении электронных трубок микроскопических размеров.

Ведутся исследования по применению титана и его оксидов в тонкопленочных интегральных схемах. Рассчитывают, что использование именно таких пленок в сложных электронных приборах позволит делать их еще более миниатюрными, более надежными. Проводится работа по использованию особо чистого металла в производстве тонкопленочных конденсаторов.

Недавно было установлено, что применение титана в качестве материала для сетки электронных ламп снижает до минимума электронную эмиссию; это очень важно для улучшения параметров.

В Харьковском физико-техническом институте Академии наук СССР успешно завершены испытания установки ”Булат-4”, которая станет одевать в надежную броню детали машин и механизмов. Главным рабочим органом установки служит так называемый плазменный ускоритель с электродом из титана. Испаряясь при огромной температуре, титан взаимодействует с азотом и оседает на деталях ровной тонкой пленкой. В результате их прочность возрастает более чем в два раза.

Из титана изготовляют множество опытно-экспериментальных изделий, выпускаемых в небольших количествах: инвентарь для участников антарктических экспедиций, снаряжение для пожарных и альпинистов (которые особенно чувствуют каждый лишний грамм веса), теннисные ракетки, шары и клюшки для игры в гольф (в США), лыжные палки и садовые инструменты.

Иногда из нового металла изготовляют ружья для подводной охоты, мачты гоночных яхт. Отправляясь на опасное для жизни задание, американские агенты полиции нередко надевают под пиджаки и рубашки тонкие пуленепробиваемые жилеты из титанового сплава.

В общем машиностроении титан применяют при изготовлении пружин и диафрагм благодаря его высокой упругости. Предполагают, что металл станет конструкционным материалом для деталей штампов.

Всем известно, что шариковой ручкой можно писать только в том положении, когда пишущий узел обращен К земле. Наклоненная горизонтально (и уж, конечно, будучи перевернутой) ручка перестает писать, так как паста не вытекает. Изливаться же пасту заставляет земное тяготение и, казалось бы, в космосе, шариковые ручки совершенно непригодны. Но нет.

По заданию американского национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (сокращенно называемого НАСА) создана шариковая ручка, которой космонавты делают записи в условиях невесомости. Паста в ней находится под давлением и достаточно легкого прикосновения к бумаге, чтобы пишущая масса выделилась безо всякого труда. Корпус такой ручки отливает темно-серым металлическим блеском. Да, верно, он — из титана. И титановые ручки становятся доступными не только космонавтам.

"Перьевая не сдается” — под таким заголовком в одном из журналов появилось сообщение, рассказывающее о борьбе между шариковой и перьевой авторучками на американском рынке. Вот это сообщение.

"Несмотря на победное шествие шариковой ручки, перьевая не сдает своих позиций — ее устройство непрерывно совершенствуется. Вслед за сменными патронами с чернилами появилось перо, представляющее собой продолжение корпуса, отштампованного из титанового сплава — коррозионно устойчивого и вдвое более легкого, чем сталь. Под кончиком такого "пера” — переключающее устройство, позволяющее писать с легким и средним нажимом или же со средним и сильным”.

Создание крупной титановой промышленности стало возможным только на базе последних достижений вакуумной металлургии. Титановая индустрия — крайне сложное производство и поэтому оно осуществляется только в некоторых наиболее развитых в промышленном отношении странах мира.

Трудность получения титановых сплавов заключается в том, что в металле, который в расплавленном состоянии жадно поглощает из воздуха кислород, азот, водород, а также вступает в реакцию с углеродом, железом и многими другими элементами, количество примесей не должно превышать сотых, а иногда даже и тысячных долей процента. В противном случае полученный титан становится непригодным для использования в качестве конструкционного материала.

Поэтому при плавке и формировании металла, при получении и охлаждении слитка, а также во время термической обработки, горячей прокатки и сварки титан изолируют от соприкосновения с воздухом. Все эти операции выполняют в вакууме или под защитой инертных газов—аргона или гелия. Требования к чистоте металла настолько велики, а обеспечить ее настолько непросто, что на одном из американских обрабатывающих заводов ковку и прокатку титана производят в больших герметических камерах, заполненных аргоном. Инертный газ обновляют каждые три часа. Вполне понятно, что обслуживающий персонал работает в скафандрах.

Конструкции некоторых печей для плавки титана напоминают боксы для испытания реактивных двигателей. Печь размещается в шахте из армированного железобетона и оборудуется специальными защитными устройствами, которые обеспечивают максимальную степень безопасности. Оператор находится в железобетонном отсеке и наблюдает за печью через окно из толстого и прочного стекла. Отдельные печи для производства титана оснащены сложной контрольной аппаратурой, оптическими перископами, телевизионными установками.

Промышленный выпуск металлического титана ведут двумя распространенными способами: восстановлением тетрахлорида титана (TiCl4 ) магнием или натрием. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

Натриетермический метод восстановления титана был разработан гораздо раньше, чем способ восстановления металла расплавленным магнием. Его развивали и осваивали и Кириллов, и Нильсон, и Петерсон. Ведь именно при помощи натрия, как уже упоминалось, был получен чистый металлический титан Хантером в 1910 году. Но очень существенные трудности, неизбежно возникающие при работе с химически активным натрием, и представления о взрывном характере процесса затормозили развитие этого способа. Вильгельм Кролль, к примеру, считал его совершенно не имеющим перспективы. А перспектива имелась. Этот метод получил распространение в Англии (благодаря тому, что из-за отсутствия дешевого сырья там недостаточно развито производство металлического магния, тогда как производство натрия находится на высоте).

Восстановление титана натрием имеет целый ряд преимуществ перед восстановлением магнием. Благодаря большей химической активности натрия скорость процесса гораздо выше, что увеличивает и производительность реакторов. Натрий используется в реакции полностью, тогда как магний лишь на две трети. Мало того, при натриетермическом восстановлении титан получают в виде порошка, что позволяет выплавлять более однородные слитки. Есть и еще некоторые преимущества.

Но и недостатки способа также весьма существенны. При работе с натрием необходимо соблюдать специальные меры предосторожности, аппаратура должна быть предельно герметичной и надежной, что, помимо всего прочего, не дает возможности отводить из реактора в ходе процесса побочные продукты реакции. Серьезную трудность представляет и огромное количество тепла, которое надо быстро и эффективно отводить.