Удивительные свойства космического металла. Часть 1

Рубрика: Материалы и технологии
2280

Сегодня титан является одним из наиболее популярных металлов. Он очень прочный и легкий, его плотность немногим выше плотности алюминия. При одинаковой прочности титановые конструкции легче стальных на 45 %. Сплавы титана находят применение во многих отраслях промышленности, а особенно в авиакосмической сфере. Благодаря своим уникальным свойствам титан применяется при изготовлении как ортопедических и стоматологических имплантов, так и самолетов последнего поколения и космических кораблей.

 

Каждая отрасль техники по мере своего развития предъявляет все более разнообразные и высокие требования к металлам. Но наиболее ответственные требования предъявляются к металлам спутников и космических кораблей —в них должен сочетаться весь комплекс лучших механических, физических и химических свойств. Достижения в получении прочных материалов в определенной степени влияют на успехи в освоении космоса. В Северной Америке и Европейском Союзе с развитой аэрокосмической и военной оборонной промышленностью, но особенно в Соединенных Штатах, около 50 % спроса на титановую продукцию приходится на аэрокосмическую и военную оборону.

 

Титан — материал, жизненно важный для развития авиации, известен как «металл ХХI века». С момента его открытия он относится к редким элементам. Однако его следует считать редким только потому, что титан — новый элемент, сравнительно недавно освоенный человеком. По своей же распространенности во Вселенной и на нашей планете титан редким элементом назвать никак нельзя. Он обнаружен в спектре Солнца и в его атмосфере, а также в атмосфере звезд различных типов. Автоматические космические аппараты зафиксировали наличие титана на Марсе и на Венере, в очень больших количествах — в лунных породах, а на нашей планете титан находят во всех типах пород земной коры, в морях и океанах, в атмосфере и даже в растениях и тканях живых организмов.

 

НОВАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ ТРЕБУЮТ ПРИМЕНЕНИЯ НОВЫХ МЕТАЛЛОВ

 

Американские ученые проводили эксперименты, чтобы установить, как воздействуют на различные металлы условия космического пространства, в частности глубокий вакуум. Образцы исследуемых материалов помещали в вакуумную камеру с давлением, соответствующим разрежению на высоте 800 км над землей. Были получены интересные результаты. Так, выяснилось, что в этих условиях некоторые металлы — кадмий, цинк и сплавы магния — испаряются. Наиболее устойчивыми оказались сталь, титан, вольфрам и платина. Среди них лидируют титан и его сплавы, уверенно шагнувшие в космос.

 

Для современных сверхзвуковых самолетов требуется, чтобы они имели относительно низкий структурный весовой коэффициент, что обеспечивает титановый сплав, имеющий прочность, близкую к стали средней прочности, но обладающий низкой плотностью. Вместо конструкционной стали и жаропрочного сплава он позволяет значительно снизить конструкционный вес и стоимость самолета.

 

Плотность титана равна 4500 кг/м3 при комнатной температуре. Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть — алюминия. При высоких температурах, когда легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы. К примеру, самолет на высоте в 20 км развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 °С. Такие нагрузки выдерживает только титановый сплав.

 

Продолжение статьи читайте в январьском номере журнала "Наука и техника" за 2020 год.  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

 

В магазине на сайте также можно купить магнитыкалендарипостеры с авиацией, кораблями, сухопутной техник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.