Плотность титана: Алюминий с «титановой» прочностью | Наука НИТУ «МИСиС»

Алюминий с «титановой» прочностью | Наука НИТУ «МИСиС»

В НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности. Ученые НИТУ «МИСиС» предложили технологию, позволяющую в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше (самолет или космический корабль из алюминия был бы значительно легче).

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности. Предложенная технология позволяет в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D-печати из алюминиевого порошка и приблизить характеристики полученных изделий к качеству титановых сплавов: прочность титана примерно в 6 раз выше, чем у алюминия, но и плотность титана в 1,7 раз выше.

Основой нового композита стали разработанные модификаторы-прекурсоры на основе нитридов и оксидов алюминия, полученные сжиганием. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Sustainable Materials and Technologies.

Еще два десятилетия назад литьё в формы рассматривалось как единственный рентабельный способ изготовления объемных изделий. Прошли годы, прежде чем появился 3D-принтер по металлу, способный составить достойную конкуренцию металлургическим способам производства. Преимущество изготовления изделий сложной формы с помощью аддитивных технологий в получении более сложных конструкций получаемых изделий, низкая себестоимость и теоретически любая комбинация получаемых материалов.

В настоящее время существует несколько технологий, которые используются для печати металлом, основными из которых являются селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM) и селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS). Обе они подразумевают постепенное наслаивание металлических порошковых «чернил» слой за слоем для построения заданной объемной фигуры.

SLS или SLM — технологии аддитивного производства, основанные на послойном спекании порошковых материалов с помощью луча мощного (до 500 Ватт) лазера.

Один из оптимальных по характеристикам металлов для изготовления изделий для аэрокосмической промышленности— это титан, однако в 3D-печати он неприменим по причине пожаро- и взрывоопасности порошков. Альтернативой выступает алюминий, легкий (плотность 2700 кг/м3) — одно из главных требований отрасли, пластичный, обладающий модулем упругости ~70 МПа, пригодный для 3D-печати, однако недостаточно прочный и твердый: предел прочности даже для сплава Дюраль до 500 МПа, твердость по Бринелю НВ на уровне 20 кгс/мм2.

Решение задачи упрочения алюминиевой 3D-печати предложил научный коллектив кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» под руководством приглашенного профессора Александра Громова.

«Мы разработали технологию упрочения алюмоматричных композитов, полученных методом 3D-печати, получив инновационные прекурсоры — модификаторы, полученные сжиганием порошков алюминия. Продукты горения — нитриды и оксиды алюминия — обладают специфически подготовленной для спекания, разветвленной поверхностью со сформированными переходными нанослоями между частицами. Именно особые свойства и структура поверхности позволяет частицам прочно прикрепляться к алюминиевой матрице и в итоге повышает прочность полученных композитов в 2 раза», 

— рассказал руководитель исследовательской группы Александр Громов.

В настоящее время коллектив разработчиков тестирует полученные с помощью новой технологии прототипы изделий.

Ученые повысили вдвое прочность титановых сплавов для атомного машиностроения — Наука

МОСКВА, 27 июня. /ТАСС/. Ученые Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ) разработали новые способы модификации структуры титановых сплавов для атомного машиностроения, повысив в полтора-два раза их твердость и прочность, а также предложили новые методы сварки таких материалов. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ.

«Работы группы ученых ННГУ свидетельствуют, что за счет оптимизации структуры возможно существенное повышение характеристик титановых сплавов без дополнительного легирования дорогостоящими компонентами — металлами платиновой группы или редкоземельными элементами. Новые конструкционные материалы и технологии открывают возможности для производства более компактного и легкого теплообменного оборудования атомной отрасли с высокой степенью надежности и повышенной коррозионной стойкостью в агрессивных средах», — говорится в сообщении.

Промышленное производство труб из титановых сплавов позволяет повысить надежность теплообменных элементов, а также существенно снизить их массу, поскольку плотность титана заметно меньше плотности стали. В настоящее время теплообменное оборудование из титановых сплавов широко применяется в атомной энергетике, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Физики ННГУ по заданию предприятия ГК «Росатом» АО «ОКБМ Африкантов» провели работы по созданию наномодифицированных титановых сплавов для атомной промышленности.

По словам заведующего лабораторией диагностики материалов отдела физики металлов Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ им. Н. И. Лобачевского (НИФТИ ННГУ) Алексея Нохрина, сложность поставленной задачи в том, что необходимо обеспечить не просто повышение стойкости титановых сплавов к разным видам коррозии, но и дополнительно увеличить их эксплуатационные свойства, такие как прочность, устойчивость к коррозии, стойкость к разрушению под действием водорода и так далее.

Для решения поставленной задачи физики ННГУ предложили использовать технологии деформационного наноструктурирования. Она позволяет измельчать зеренную структуру сплава до нано- и субмикронного уровня, и снижать примеси на границах зерен. Кроме того, ученые предложили новую технологию сварки таких сплавов, в результате которой ширина сварного шва настолько мала, что видна лишь в микроскоп при большом увеличении.

«Использование таких конструкционных материалов и технологий открывают новые возможности для конструкторов: можно сделать теплообменное оборудование более компактным и легким без снижения надежности, маловосприимчивым к кратковременному закритическому повышению коррозионной агрессивности рабочих сред во время работы», — сказал заведующий лабораторией Технологии керамик НИФТИ ННГУ Максим Болдин, слова которого приводятся в сообщении.

ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения титана (с Изменениями N 1, 2), ГОСТ от 07 апреля 1981 года №12356-81

ГОСТ 12356-81

Группа В39

СТАЛИ ЛЕГИРОВАННЫЕ И ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫЕ

Методы определения титана

Steels alloyed and highalloyed. Methods of the determination of titanium

МКС 77.080.20

Дата введения 1981-07-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

Н.П.Лякишев, С.М.Новокщенова, В.Т.Абабков, М.С.Дымова, В.Д.Хромов, Т.Ф.Рыбина, И.Ф.Меделян, Е.И.Васильева, О.И.Путимцева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 07.04.81 N 1867

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 965-78

4. ВЗАМЕН ГОСТ 12356-66 в части разд. 2-6

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта, подпункта
ГОСТ 3118-77	2.2, 3.2
ГОСТ 3760-79	2.2, 3.2
ГОСТ 4204-77	2.2, 3.2
ГОСТ 4461-77	2.2, 3.2
ГОСТ 5817-77	3.2
ГОСТ 7172-76	2. 2, 3.2
ГОСТ 10929-76	2.2
ГОСТ 11125-84	2.2, 3.2
ГОСТ 13610-79	3.2
ГОСТ 14261-77	2.2, 3.2
ГОСТ 14262-78	2.2
ГОСТ 19807-91	2.2, 3.2
ГОСТ 20015-88	2.2
ГОСТ 28473-90	1.1

6. Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

7. ИЗДАНИЕ (июль 2005 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в декабре 1985 г., декабре 1990 г. (ИУС 4-86, 3-91)


Настоящий стандарт устанавливает экстракционно-фотометрический метод определения титана (при массовой доле титана от 0,005 до 0,3%), фотометрический метод (при массовой доле титана от 0,01 до 3,5%) в легированных и высоколегированных сталях.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 965-78.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Общие требования к методам анализа — по ГОСТ 28473.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2. ЭКСТРАКЦИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИТАНА В СТАЛЯХ, СОДЕРЖАЩИХ НЕ БОЛЕЕ 1% НИОБИЯ И НЕ БОЛЕЕ 1% ВОЛЬФРАМА

2.1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет комплексного соединения титана с диантипирилметаном, экстракции его хлороформом и измерении светопоглощения полученного экстракта при длине волны 395 нм или при 410-430 нм (в присутствии ниобия).

Масса титана в 50 см экстракта составляет 10-150 мкг. Железо (III) и ванадий (V) восстанавливают аскорбиновой кислотой.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2. Аппаратура и реактивы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 или ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1, 1:6, 1:9, 1:100.

Кислота серная по ГОСТ 4204 или ГОСТ 14262 и разбавленная 1:2, 1:4, 1:5.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 или ГОСТ 11125.

Кислота аскорбиновая, раствор 100 г/дм свежеприготовленный.

Индикатор универсальный, бумага.

Перекись водорода по ГОСТ 10929.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Диантипирилметан, раствор 4 г/дм, свежеприготовленный в соляной кислоте 1:6.

Хлороформ по ГОСТ 20015.

Олово металлическое в гранулах.

Олово хлористое по ТУ 6-09-5393-88, раствор: 200 г хлористого олова растворяют в 145 см горячей соляной кислоты. Раствор охлаждают, доливают водой до объема 1 дм и добавляют несколько гранул олова, свежеприготовленный раствор.

Титан металлический по ГОСТ 19807.

Титана двуокись.

Титан сернокислый, стандартные растворы А и Б.

Раствор А: 0,1668 г свежепрокаленной при 1000 °С двуокиси титана помещают в платиновую или кварцевую чашку и сплавляют с 3-5 г пиросернокислого калия при 800-850 °С. После охлаждения плав растворяют в 400 см серной кислоты (1:5) в стакане вместимостью 600 см и оставляют на 12 ч при комнатной температуре. Раствор фильтруют через фильтр «белая лента» в мерную колбу вместимостью 1 дм, фильтр промывают 3-4 раза серной кислотой (1:5). Раствор доливают до метки серной кислотой (1:5) и перемешивают.

Устанавливают массовую концентрацию раствора А: 100 см стандартного раствора сернокислого титана помещают в стакан вместимостью 250-300 см, приливают при перемешивании раствор аммиака до рН 8-9 по универсальному индикатору и затем избыток 3-5 см. Раствор с выпавшим осадком нагревают до кипения и осадок отфильтровывают на фильтр «белая лента». Фильтр с осадком промывают 3-4 раза теплой водой, содержащей 10 см раствора аммиака в 1 дм воды, помещают в предварительно прокаленный до постоянной массы и взвешенный платиновый тигель, высушивают, озоляют и прокаливают при 1000-1100°С до постоянной массы. Тигель с осадком охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Одновременно проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

Массовую концентрацию раствора сернокислого титана (), выраженную в г/см титана, вычисляют по формуле

где — масса тигля с осадком двуокиси титана, г;

— масса тигля без осадка двуокиси титана, г;

— масса тигля с осадком в контрольном опыте, г;

— масса тигля без осадка в контрольном опыте, г;

0,5996 — коэффициент пересчета двуокиси титана на титан;

— объем раствора сернокислого титана, взятый для установки массовой концентрации, см.

Приготовление стандартного раствора А допускается из металлического титана. Для этого 0,1 г металлического титана помещают в стакан вместимостью 250-300 см, приливают 50 см серной кислоты (1:2) и растворяют при нагревании. Затем к раствору добавляют по каплям азотную кислоту до обесцвечивания его и выпаривают до появления густых паров серной кислоты. Раствор охлаждают, осторожно смывают стенки стакана водой и вновь выпаривают до появления паров серной кислоты. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки серной кислотой (1:5) и перемешивают. 1 см раствора А содержит 0,0001 г титана.

Раствор Б (готовят непосредственно перед применением): 100 см раствора А переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм, доливают до метки серной кислотой (1:5) и перемешивают; готовят непосредственно перед применением.

1 см раствора Б содержит 0,00001 г титана.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2. 3. Проведение анализа

2.3.1. Анализируемую пробу растворяют одним из трех способов.

Способ 1. Навеску стали в соответствии с табл.1 помещают в кварцевый тигель вместимостью 100-150 см, накрывают кварцевой крышкой и сплавляют с 5-10 г пиросернокислого калия при 700 °С. Охлажденный плав растворяют в 20 см соляной кислоты (1:9).

Таблица 1

Массовая доля титана, %							Масса навески, г
	От	0,005	до	0,01	включ.		0,2
	Св.	0,01	«	0,3	«		0,1

Способ 2. Навеску стали в соответствии с табл.1 помещают в стакан вместимостью 100-150 см, приливают 10 см соляной кислоты (1:1) и растворяют при нагревании, добавляя по каплям раствор перекиси водорода. После полного растворения пробы избыток перекиси водорода удаляют кипячением раствора.

Способ 3. Навеску стали в соответствии с табл.1 помещают в стакан вместимостью 100-150 см, растворяют при нагревании в 30 см соляной кислоты и 5-7 см азотной кислоты, приливая ее по каплям. Затем добавляют 10 см серной кислоты (1:4) и раствор выпаривают до появления паров серной кислоты. Содержимое стакана охлаждают, приливают 20 см соляной кислоты (1:9) и нагревают до растворения солей.

Допускаются другие способы растворения, которые обеспечивают полное разложение пробы и не требуют изменений в последующих стадиях анализа.

Полученный раствор фильтруют через фильтр «белая лента» (основной фильтрат), промывают фильтр два раза соляной кислотой (1:100) и два раза водой. Фильтр с осадком помещают в кварцевый тигель, высушивают, озоляют, прокаливают при 600-700 °С и сплавляют с 1 г пиросернокислого калия. Плав охлаждают, растворяют при нагревании в 20-30 см соляной кислоты (1:9) и раствор отфильтровывают через фильтр «белая лента». Фильтр с осадком отбрасывают, а полученный фильтрат присоединяют к основному фильтрату. Объединенные фильтраты упаривают до объема 15-20 см.

При массовой доле титана от 0,005 до 0,15% весь раствор переносят в делительную воронку вместимостью 100 см, обмывая стенки стакана 15 см соляной кислоты (1:9).

При массовой доле титана от 0,015 до 0,3% раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доливают до метки соляной кислотой 1:9 и перемешивают. Аликвотную часть раствора, равную 20 см, помещают в делительную воронку вместимостью 100 см, приливают 10 см соляной кислоты (1:9), 5 см раствора аскорбиновой кислоты и раствор перемешивают. Через 3 мин в делительную воронку приливают 10 см раствора диантипирилметана и перемешивают. Спустя 30 мин, приливают 5 см раствора хлористого олова, перемешивают и добавляют 20 см хлороформа.

Делительную воронку встряхивают в течение 1 мин и после разделения слоев органический слой сливают в мерную колбу вместимостью 50 см. Экстракцию повторяют два раза, каждый раз добавляя по 5 см хлороформа. Органические слои собирают в ту же мерную колбу вместимостью 50 см. Экстракт в колбе доливают до метки хлороформом, перемешивают и фильтруют через сухой фильтр в сухую колбу, которую закрывают пробкой. Через 15 мин измеряют оптическую плотность окрашенного экстракта на спектрофотометре при длине волны 395 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 390-405 нм. Толщину поглощающего слоя кюветы выбирают таким образом, чтобы получить значение оптической плотности в пределах прямолинейного участка градуировочного графика.

В качестве раствора сравнения применяют хлороформ.

Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

Из среднего значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают среднее значение оптической плотности контрольного опыта.

Массу титана находят по градуировочному графику.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2.3.2. Построение градуировочного графика

В семь делительных воронок вместимостью 100 см вводят по 20 см раствора соляной кислоты (1:9) и в шесть из них последовательно приливают 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 12,0; 15,0 см стандартного раствора Б титана. В делительные воронки добавляют по 5 см раствора аскорбиновой кислоты и через 3 мин добавляют по 10 см раствора диантипирилметана. Далее анализ проводят, как указано в п. 2.3.1. При измерении светопоглощения в качестве раствора сравнения используют экстракт в седьмой делительной воронке, не содержащей титан.

По полученным значениям оптической плотности и соответствующим массам титана строят градуировочный график.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Массовую долю титана () в процентах вычисляют по формуле

где — масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;

— масса навески стали, соответствующая аликвотной части раствора, г.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3. ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИТАНА

3.1. Сущность метода

Метод основан на образовании окрашенного в желтый цвет комплексного соединения титана с диантипирилметаном в солянокислой среде и измерении светопоглощения полученного раствора при длине волны 395 нм. При массовой доле титана до 0,1% массовая доля вольфрама в пробе не должна превышать 1,5%.

Железо (III) и ванадий (V) восстанавливают аскорбиновой кислотой. Вольфрам и ниобий комплексуют соответственно ортофосфорной и винной кислотами.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

3.2. Аппаратура и реактивы

Спектрофотометр или фотоэлектроколориметр.

Кислота соляная по ГОСТ 3118 или ГОСТ 14261 и разбавленная 1:1, 1:9, 1:100.

Кислота серная по ГОСТ 4204, разбавленная 1:1 и 1:2.

Кислота азотная по ГОСТ 4461 или ГОСТ 11125.

Кислота ортофосфорная.

Кислота винная по ГОСТ 5817, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм.

Кислота аскорбиновая, раствор 100 г/дм, свежеприготовленный.

Аммиак водный по ГОСТ 3760.

Калий пиросернокислый по ГОСТ 7172.

Диантипирилметан, раствор 4 г/дм, свежеприготовленный в соляной кислоте (1:6).

Железо карбонильное радиотехническое по ГОСТ 13610 или ГСО С-1, железо чистое типа 008 ЖР.

Универсальный индикатор, бумага.

Титан металлический по ГОСТ 19807.

Ниобий сернокислый, раствор с концентрацией 0,001 г/см приготавливают одним из нижеуказанных способов:

0,1 г металлического ниобия помещают в платиновую чашку, прибавляют 5 см фтористоводородной кислоты и по каплям азотную кислоту до полного растворения навески. Затем к раствору добавляют 10 см серной кислоты и выпаривают до паров серной кислоты. Раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки серной кислотой (1:2) и перемешивают.

0,1 г металлического ниобия помещают в колбу или в стакан вместимостью 100-150 см, прибавляют 2-3 см азотной кислоты и 40 см серной кислоты и растворяют при нагревании. После полного растворения навески раствор охлаждают, переводят в мерную колбу вместимостью 100 см, доводят до метки водой и перемешивают.

Стандартные растворы титана готовят, как указано в п.2.2.

3.3. Проведение анализа

3. 3.1. Навеску стали в соответствии с табл.2 помещают в стакан вместимостью 100-150 см и растворяют при нагревании в 30 см соляной кислоты и 5-7 см азотной кислоты, приливая ее по каплям.

Таблица 2

Массовая доля титана, %							Масса навески, г	Вместимость мерной колбы, см	Объем аликвотной части, см
	От	0,01	до	0,1	включ.		0,5	100	20
	Св.	0,1	«	0,5	«		0,2	100	10
	«	0,5	«	1,0	«		0,2	200	10
	«	1,0	«	2,0	«		0,2	200	5
	«	2,0	«	3,5	«		0,1	200	5

Допускаются другие способы растворения навесок стали, обеспечивающие полное разложение пробы и не требующие внесения изменений в дальнейшие стадии анализа.

Содержимое стакана охлаждают, приливают 15 см серной кислоты (1:1), 2-3 см ортофосфорной кислоты (если сталь содержит вольфрам) и выпаривают до появления паров серной кислоты. Стакан с раствором охлаждают, приливают 15 см раствора винной кислоты (если сталь содержит ниобий и тантал) и растворяют соли в 20 см соляной кислоты (1:9) при нагревании.

Раствор фильтруют через фильтр «белая лента» (основной фильтрат) и промывают фильтр два раза соляной кислотой (1:100) и два раза водой. Фильтр с осадком помещают в тигель, высушивают, озоляют, прокаливают при 600-700 °С и сплавляют с 1 г пиросернокислого калия. Плав охлаждают и растворяют при нагревании в 20-30 см соляной кислоты (1:9).

Полученный раствор присоединяют к основному фильтрату, переносят в мерную колбу в соответствии с табл.2, доливают до метки соляной кислотой (1:9) и перемешивают. Часть раствора отфильтровывают через сухой фильтр, отбрасывая первые порции фильтрата. В две мерные колбы вместимостью 100 см помещают аликвотные части раствора в соответствии с табл. 2. В каждую колбу прибавляют по 5 см раствора аскорбиновой кислоты, перемешивают. Через 5 мин добавляют по 15 см соляной кислоты (1:1) и в одну из колб приливают 10 см раствора диантипирилметана. Растворы в колбах доливают до метки водой и перемешивают.

Через 45-50 мин измеряют оптическую плотность полученных растворов на спектрофотометре при длине волны 395 нм или на фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в интервале длин волн 390-405 нм. Толщину поглощающего свет слоя кюветы выбирают таким образом, чтобы получить значение оптической плотности в пределах прямолинейного участка градуировочного графика.

При анализе ниобийсодержащих сталей оптическую плотность растворов измеряют в интервале длин волн 410-430 нм.

В качестве раствора сравнения используют аликвотную часть раствора, содержащую все реактивы за исключением диантипирилметана.

Одновременно с выполнением анализа проводят контрольный опыт на загрязнение реактивов.

Из среднего значения оптической плотности каждого анализируемого раствора вычитают среднее значение оптической плотности контрольного опыта.

Массу титана находят по градуировочному графику.

3.3.2. Построение градуировочного графика

В семь стаканов вместимостью 100-150 см помещают карбонильное железо и раствор ниобия в количествах, соответствующих содержанию их в анализируемой пробе, или навески стали, близкой по составу к анализируемой и не содержащей титан. В шесть из них последовательно приливают 1,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 и 10,0 см стандартного раствора А титана. Седьмой стакан служит для проведения контрольного опыта. Далее анализ проводят, как указано в п. 3.3.1.

Вместимость мерной колбы 100 см, объем аликвотной части 10,0 см. При измерении светопоглощения в качестве раствора сравнения используют раствор в седьмом стакане, не содержащий титан. По полученным значениям оптической плотности и соответствующим массам титана строят градуировочный график.

3.2-3.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

3.4. Обработка результатов

3. 4.1. Массовую долю титана в процентах вычисляют по формуле

где — масса титана в анализируемой пробе, найденная по градуировочному графику, г;

— масса навески стали, соответствующая аликвотной части раствора, г.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.4.2. Нормы точности и нормативы контроля точности определения массовой доли титана приведены в табл.3.

Таблица 3

Массовая доля титана, %							Погрешность результатов анализа	Допускаемое расхождение, %
								двух средних результатов анализа, выполненных в различных условиях	двух парал- лельных определений	трех парал- лельных определений	результатов анализа стандартного образца от аттестованного значения
	От	0,005	до	0,01	включ.		0,003	0,004	0,003	0,004	0,002
	Св.	0,01	«	0,02	«		0,005	0,008	0,007	0,008	0,004
	«	0,02	«	0,05	«		0,006	0,010	0,008	0,010	0,005
	«	0,05	«	0,1	«		0,013	0,020	0,016	0,020	0,010
	«	0,1	«	0,2	«		0,024	0,030	0,024	0,030	0,010
	«	0,2	«	0,5	«		0,03	0,04	0,03	0,04	0,02
	«	0,5	«	1,0	«		0,04	0,05	0,04	0,05	0,03
	«	1,0	«	2,0	«		0,06	0,07	0,06	0,07	0,04
	«	2,0	«	3,5	«		0,09	0,11	0,09	0,11	0,06

(Измененная редакция, Изм. N 2).



Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2005

19 сплавов для 3D-печати уникальных изделий

Компания SLM Solutions, чей головной офис располагается в Любеке (Германия), является ведущим разработчиком технологий металлического аддитивного производства. Акции компании включены в список первого уровня Франкфуртской фондовой биржи. Основное направление деятельности SLM Solutions – разработка, сборка и продажа оборудования и интегрированных системных решений в области селективного лазерного плавления (Selective Laser Melting, SLM).

Свойства получаемой продукции в значительной степени зависят от свойств используемого в SLM-принтерах металлического порошка – таких, как степень чистоты, текучесть и объемная плотность. Поэтому, начиная с 2016 года, компания SLM Solutions активно работает в сфере производства металлических порошков, чтобы обеспечить клиентов материалами, которые идеально подходят для использования в SLM-принтерах для решения конкретных задач.

Клиенты из самых разных отраслей используют 3D-принтеры SLM Solutions для производства сложных деталей в самых разнообразных областях – от зубных протезов до лопаток турбин. Все эти продукты объединяет одно: они должны соответствовать высочайшим требованиям в отношении стабильности, структуры поверхности или биосовместимости. При этом число сценариев использования все время растет, так как изделие может иметь практически любую геометрию.

Университеты и научные центры

Сегодня инженеры практически каждый день находят новые решения проблем традиционного производства 

Алюминиевые сплавы

Обзор металлических порошков, разработанных SLM Solutions, мы начнем со сплава на основе алюминия, который широко используется в аддитивном производстве для изготовления функциональных деталей и прототипов. Сплав AlSi10Mg часто применяется в отраслях, где требуются хорошие механические свойства и небольшая масса: в аэрокосмической и автомобильной промышленности, машиностроении, производстве теплообменных устройств.

AlSi12 – сплав на основе алюминия, оптимизированный для использования в аддитивных установках компании SLM Solutions. Сплав AlSi12 особенно хорошо подходит для решений, требующих отличной теплопроводности и устойчивости к деформации.

AlSi7Mg0,6 – сплав на основе алюминия, который часто используется в тех случаях, когда в число требований входят отличная теплопроводность, хорошая коррозионная стойкость и устойчивость к деформации. Применяется в автомобильной и аэрокосмической отрасли, для прототипирования, а также в научных исследованиях.

AlSi9Cu3 – сплав на основе алюминия, кремния и меди, который отличается низкой плотностью, хорошей высокотемпературной прочностью и коррозионной стойкостью. Прекрасно подходит для технологии SLM.

Никелевые сплавы

Никелевый сплав NX от SLM Solutions – это сплав с высоким содержанием хрома, молибдена и железа. Он подходит для применения при высоких температурах в агрессивных средах в таких областях, как энергетика, химическая и аэрокосмическая промышленность, производство деталей турбин. Сплав характеризуется высокой прочностью, высоким сопротивлением ползучести (до 850 °C), хорошей пластичностью и отличной стойкостью к окислению при высоких температурах.

IN625 – дисперсионно твердеющий сплав на основе никеля с содержанием хрома, молибдена и ниобия. Имеет высокую прочность, хорошую пластичность, отличное сопротивление ползучести и разрыву до 700 °C. Типичная область применения IN625 – создание компонентов авиационных двигателей с рабочими температурами до 650 °C.

Лопатка турбины с внутренними каналами конформного охлаждения, улучшающими производительность реактивного двигателя

IN718 представляет собой дисперсионно твердеющий сплав на основе никеля и хрома. Обладая прекрасными показателями сопротивления разрыву, усталости и ползучести при температурах до 700 °C, сплав IN718 играет важную роль в производстве компонентов для авиационных двигателей, турбин (в том числе газовых) и решении других задач, связанных с высокотемпературными средами.

IN939 – это высоколегированный сплав с содержанием хрома, кобальта, титана, вольфрама, алюминия, тантала и ниобия. Благодаря хорошим механическим свойствам при высоких температурах, сплав IN939 находит широкое применение при создании компонентов турбин. Особенности материала – высокая прочность, хорошая пластичность, превосходная коррозионная стойкость.

Титановые сплавы

Титановый сплав Ti6Al4V ELI марки 23 от SLM Solutions – это разновидность сплава Ti6Al4V марки 5 с высокой степенью чистоты, наиболее широко используемого в мире сплава на основе титана. Благодаря высокой прочности, низкой плотности и хорошей коррозионной стойкости, сплав Ti6Al4V хорошо подходит для производства деталей в аэрокосмической и автомобильной промышленности, энергетике, а также в биомедицине.

Титановый сплав Ti Gd. II – марка титана коммерческой чистоты с прекрасной биосовместимостью и хорошими механическими свойствами. Этот сплав широко используется во множестве областей, где необходимы отличная коррозионная стойкость, прочность, пластичность и низкая плотность, – медицине, энергетике, химической и нефтехимической промышленности, аэрокосмической индустрии.<

Тормозной суппорт для суперкаров Bugatti, изготовленный из титана на аддитивной установке SLM Solutions

Кобальтовые сплавы

CoCr28Mo6 – сплав кобальта, хрома и молибдена, который находит применение в разнообразных сферах. Обладая повышенной биосовместимостью, он используется в медицине для производства имплантатов и протезов. Этот материал также подходит для производства компонентов, предназначенных для эксплуатации в высокотемпературных средах, например, деталей реактивных двигателей.

SLM MediDent – сплав кобальта, хрома, молибдена и вольфрама, специально предназначенный для применения в стоматологии. Этот сплав используется главным образом для производства биосовместимых зубных имплантатов и протезов.

Вставки в литейную форму с каналами конформного охлаждения (компания Gardena AG)

Инструментальная и нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь 316L – аустенитная высокохромистая сталь, которая прекрасно подходит для 3D-принтеров SLM Solutions. Сталь 316L часто используется в областях, где требуются хорошие механические свойства и отличная коррозионная стойкость, в частности, в хлоридных средах: в изготовлении хирургических инструментов, судостроении, аэрокосмической, автомобильной, пищевой промышленности.

15-5PH – мартенситная дисперсионно твердеющая сталь, которая прекрасно подходит для использования в оборудовании SLM Solutions. Сталь 15-5PH отличается высокой прочностью и твердостью в сочетании со средней коррозионной стойкостью. Этот материал является не содержащей ферритов разновидностью сплава 17-4PH. Типичные области применения 15-5PH – аэрокосмическая, химическая, нефтехимическая, бумажная промышленность, металлообработка, медицина.

Нержавеющая сталь 17-4PH представляет собой мартенситную дисперсионно твердеющую сталь. Она подойдет там, где необходимы высокая прочность и твердость в сочетании со средней коррозионной стойкостью.

1,2709 – это мартенситно-стареющая инструментальная сталь с высоким содержанием легированного никеля и молибдена. Сталь 1,2709 находит разнообразное применение в инструментальной промышленности и других ответственных областях применения, где нужны высокие показатели прочности и жесткости.

1,2344 – мартенситная инструментальная сталь с содержанием хрома. Также известный как h23, данный вид стали используется в инструментальной промышленности и литье под давлением при выполнении задач, требующих исключительной прочности и жесткости.

Сплав Invar 36® – это сталь с высоким содержанием никеля, которая имеет исключительно низкий коэффициент теплового расширения при температурах ниже точки Кюри, равной 280 °C. Сплав Invar 36® используется для создания компонентов, требующих высокой размерной стабильности в широком диапазоне температур, например клапанов двигателей и прецизионных инструментов.

Медные сплавы

Бронза CuSn10 – сплав меди и олова с высоким пределом эластичности и средней твердостью. Отличается хорошей износостойкостью, стойкостью к атмосферной коррозии и устойчивостью к кавитации в морской воде. Типичные области применения — компоненты и корпуса устройств, используемых в средах, подверженных воздействию морской воды (судостроение, производство теплообменных устройств).

Подробнее о металлических порошках, их свойствах и сферах применения – в бесплатной брошюре:

SLM Solutions – это технологически совершенные, инновационные и высокоэффективные интегрированные системные решения. Если вы хотите узнать больше о возможностях 3D-печати металлами или проконсультироваться по вопросам внедрения аддитивных технологий на вашем предприятии, обращайтесь к опытным экспертам компании iQB Technologies. Звоните прямо сейчас: +7 (495) 269-62-22

Анодное оксидирование сплавов титана с использованием импульсного тока

Анодное оксидирование (анодирование) применяется для улучшения свойств поверхности металла. Импульсное анодирование (с использованием импульсного тока) проводится для придания поверхности изделия большей физической износостойкости и защиты от коррозии, в том числе при взаимодействии с другими материалами, а цветное (с использованием тока постоянной плотности) — в основном для для окраски. Анодированию могут подвергаться многие металлы, но обычно его используют для обработки изделий из алюминия и титана, а также сплавов на их основе.

Цветное анодирование преследует в основном декоративные и маркировочные цели, поскольку тонкий окрашенный слой обеспечивает только минимальную защиту от коррозии.

Для формирования оксидной пленки повышенной толщины на титановых сплавах в промышленности используется импульсное анодирование — защитный слой, получаемый с его помощью, отличается повышенной твёрдостью и способностью удерживать смазку, что позволяет использовать высокодисперсные смазочные составы, а также сохраняет все основные свойства обработанного сплава без потери прочности или предела усталости. Стоит отметить, что полученное таким методом покрытие имеет ряд преимуществ:

• Низкий коэффициент трения.
• Повышенная химическая стойкость.
• Повышенная адсорбционная способность.
• Высокая термостойкость.
• Высокое значение пробивного напряжения.

Существуют различные методы импульсного анодирования, позволяющие, например, при высокой плотности тока получить ровное покрытие повышенной твёрдости на титане и его сплавах — для титана это условия искрового разряда при напряжении 80-250 В и плотности тока 10-80 А/дм2.

Сам процесс импульсного оксидирования в промышленных условиях обычно состоит из следующих этапов:

1. Монтаж обрабатываемых деталей на приспособления для анодирования.
2. Химическое обезжиривание деталей (в соответствии с производственной инструкцией).
3. Промывка в горячей (40-50 градусов) проточной воде многократным окунанием.
4. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
5. Непосредственно анодирование.
6. Промывка в холодной проточной воде многократным окунанием.
7. Сушка.
8. Демонтаж изделий с приспособлений для анодирования.
9. Контроль результата с помощью осмотра и проверки толщины анодного покрытия (до 5 мкс — оценкой напряжения пробоя, выше — с помощью толщинометра).

Рассмотрим один из вариантов анодирования более подробно. В качестве электролита используется следующий состав: серная кислота (плотность 1,84) — 205 мл/л, ортофосфорная кислота (плотность 1,7) — 15 мл/л, вода — остальное. Температура электролита 5 гр.С. Длительность импульса тока — 0,1-0,3 сек., частота импульсов — 60-120 имп/мин, плотность тока в импульсе — 5-10 А/дм2. При этом в зависимости от соотношения длительности импульса и паузы формируются пленки различной толщины и качества. При плотности тока 1-2 А/дм2 толщина покрытия составит 2-3 мкм, при наличии мощного источника питания можно получить толщину покрытия до 20 мкм. (при плотности тока до 50 А/дм2). Важно, что использование современных выпрямителей позволяет получить покрытия значительно большей толщины — 20 мкм и более за счёт улучшения параметров импульсов. Например, агрегаты выпрямительные Пульсар СМАРТ, производства компании Навиком, на основе силовых модулей МС 32А/300V позволяют проводить процесс анодирования при высоких плотностях тока (до 160 и выше А/дм2) и рабочих напряжениях до 300 В, регулируя частоту (до 200 Гц) и длительность (от 1 мс) импульсов.

Как понятно из описания выше, качество и толщина покрытия будет в первую очередь зависеть от набора качественных показателей импульсов, генерируемых источником питания — выпрямителем, который должен обеспечивать импульсы требуемых параметров. Традиционно, для анодирования использовались тиристорные преобразователи различных типов, требующие для своей работы дополнительных элементов: силового ключа, управляющегося мультивибратором, разделительного трансформатора соответствующей мощности в сети питания источника, дополнительного сглаживающего реактора и прямого вентиля на выходе источника для компенсации противо-ЭДС ванны с электролитом. Все это вынужденные меры исходя из уровня развития технологий того времени.

Вместо морально устаревших схем в настоящее время целесообразно использовать современные инверторные выпрямители. Они не только обеспечивают более высокое качество импульсов за счёт использования актуальных на сегодняшний день технических решений, но и позволяют получить гораздо большую гибкость настроек параметров: тока, напряжения, длительности и частоты, что даёт возможность создания оксидного покрытия практически любой требуемой толщины и качества.

Отличным решением для промышленных предприятий будет использование выпрямителей серии Пульсар СМАРТ от российской компании «Навиком», которая уже почти двадцать лет поставляет на отечественный и мировой рынок промышленные выпрямительные агрегаты. Основные преимущества выпрямителей от «Навиком» для анодного оксидирования:

1. Фронт/спад импульса 160 мкс.
2. Минимальная длительность импульса 1…2 мс.
3. Отсутствие выбросов и провалов в форме импульса тока.
4. Частота импульсов до 200 Гц.
5. Высокий КПД преобразования, что позволяет добиться существенной экономии энергоресурсов.
6. Низкий коэффициент пульсаций, что в случае работ по анодированию значительно повышает качество оксидного слоя.
7. Высокая стабильность поддержания параметров технологического тока.
8. Гибкость регулировок и наглядность управления.
9. Собственная сервисная служба, обеспечивающая оперативное и качественное решение вопросов, связанных с работой выпрямителей в течение всего срока эксплуатации.

Выпрямители Пульсар СМАРТ производства ООО «Навиком» разработаны в соответствии с требованиями Российских и международных стандартов и предназначены для решения широкого спектра задач промышленности. При этом специалисты Навиком всегда готовы адаптировать возможности выпрямителей к требованиям заказчика для обеспечения его потребностей.

Новости ВсЁ Наука — Прочность титана, плотность воды: инженеры создали..

.

Высокопроизводительные клюшки для гольфа и крылья самолетов делают из титана, который прочнее стали, но вдвое легче. Эти свойства зависят от способа укладки атомов металла, но случайные дефекты, возникающие в процессе производства, означают, что эти материалы могут быть гораздо прочнее, но не будут. Архитектор, собирающий металлы из отдельных атомов, мог бы спроектировать и построить новые материалы, которые будут обладать лучшим соотношением прочности и веса.

Дерево из металла — возможно?

В новом исследовании, опубликованном в Nature Scientific Reports, исследователи из Школы инженерных и прикладных наук Университета Пенсильвании, Университета Иллинойса и Университета Кембриджа, сделали именно это. Они собрали лист никеля с наноразмерными порами, которые делают его таким же прочным, как титан, но в четыре-пять раз легче.

Пустое пространство пор и процесс самосборки делают пористый металл похожим на натуральный материал, такой как древесина.

И точно так же, как пористость древесного ствола выполняет биологическую функцию транспортировки энергии, пустое пространство в «металлической древесине» может быть наполнено другими материалами. Наполнение лесов анодными и катодными материалами позволит металлическому дереву служить двойной цели: быть крылом самолета или протезом ноги с аккумулятором.

Руководил исследованием Джеймс Пикуль, доцент кафедры машиностроения и прикладной механики в Пенсильванском университете.

Даже самые лучшие природные металлы имеют дефекты в расположении атомов, которые ограничивают их прочность. Блок из титана, где каждый атом был бы идеально выровнен со своими соседями, был бы в десять раз прочнее того, что можно произвести в настоящее время. Материаловеды пытались использовать это явление, применяя архитектурный подход, проектируя структуры с геометрическим контролем, необходимым для разблокировки механических свойств, которые возникают в наноразмерном масштабе, где дефекты оказывают сниженное воздействие.

Пикуль и его коллеги обязаны своим успехом природе.

«Причина, по которой мы называем это металлическим деревом, заключается не только в его плотности, которая равна плотности древесины, но и в клеточной природе», говорит Пикуль. «Ячеистые материалы являются пористыми; если посмотреть на деревянное зерно (типичный рисунок древесного ламината), что вы увидите? Более толстые и плотные части удерживают структуру, а более пористые части необходимы для поддержания биологических функций, вроде транспорта в клетку и из нее».

«Наша структура подобна», говорит он. «У нас есть области, которые являются толстыми и плотными, с прочными металлическими распорками, и области, которые являются пористыми, с воздушными зазорами. Мы просто работаем в масштабах длины, где прочность распорок приближается к теоретическому максимуму».

Распорки в металлической древесине имеют ширину около 10 нанометров, или 100 атомов никеля в поперечнике. Другие подходы включают использование технологий вроде трехмерной печати, для создания наноразмерных лесов с точностью до 100 нанометров, но медленный и кропотливый процесс трудно масштабировать до полезных размеров.

«Мы знали, что уменьшение размеров сделает вас сильнее на некоторое время, но люди не смогли сделать из этих прочных материалов достаточно большие структуры, чтобы можно было сделать что-то полезное. Большинство примеров, сделанных из прочных материалов, были размером с небольшую блоху, но с нашим подходом мы можем сделать образцы металлической древесины, которые в 400 раз больше».

Метод Пикуля начинается с крошечных пластиковых сфер диаметром в несколько сотен нанометров, подвешенных в воде. Когда вода медленно испаряется, сферы оседают и складываются, как пушечные ядра, образуя упорядоченный, кристаллический каркас. Используя гальванику, с помощью которой обыкновенно добавляют тонкий слой хрома к колпаку, ученые затем наполняют пластиковые сферы никелем. Как только никель оказывается на месте, пластиковые сферы растворяют, оставляя открытую сеть металлических распорок.

«Мы сделали фольгу из этого металлического дерева размером порядка квадратного сантиметра — грань игральной кости», говорит Пикуль. «Чтобы дать вам представление о масштабе, скажу, что в одном куске такого размера около 1 миллиарда никелевых распорок».

Поскольку получившийся материал на 70% состоит из пустого пространства, плотность металлической древесины на основе никеля крайне низка по отношению к ее прочности. При плотности, равной плотности воды, кирпич такого материала будет плавать.

Следующей задачей команды будет воспроизведение этого производственного процесса в коммерческих масштабах. В отличие от титана, ни один из задействованных материалов не является особенно редким или дорогим сам по себе, но инфраструктура, необходимая для работы в наномасштабах, в настоящее время ограничена. Как только она будет развита, экономия за счет масштаба позволит сделать производство значительного количества металлической древесины быстрее и дешевле.

Как только исследователи смогут производить образцы своей металлической древесины в больших размерах, они смогут подвергнуть их более масштабным испытаниям. Например, очень важно лучше понять их свойства при растяжении.

«Мы не знаем, к примеру, будет ли наше металлическое дерево гнуться как металл или разбиваться как стекло. Точно так же, как случайные дефекты в титане ограничивают его общую прочность, нам необходимо лучше понять, как дефекты в распорках металлической древесины влияют на ее общие свойства».

Наука в Сибири | Ученые увеличили прочность шва сварного соединения титана и алюминия более чем в два раза

 

Специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН исследовали особенности лазерной сварки разнородных материалов промышленных сплавов на основе титана и алюминия. В работе структурно-фазовый состав этого сварного соединения был впервые исследован с использованием синхротронного излучения (СИ), что позволило специалистам оптимизировать режимы сварки и увеличить прочность сварного шва более чем в два раза. Результаты опубликованы в журнале «Прикладная механика и техническая физика».

 

Для ряда изделий в авиастроительной промышленности требуется соединение титановых и алюминиевых сплавов, благодаря которому производимые конструкции приобретают высокие прочностные характеристики и при этом остаются легкими. Наиболее перспективным методом соединения разнородных сплавов является лазерная сварка — она в 30 раз производительнее традиционной автоматической клепки. Однако различия в химических и физических свойствах титана и алюминия (температура плавления, плотность, теплопроводность) делают технологический процесс сварки достаточно сложным.

 

«В 2017 году в новосибирский Академгородок приезжала делегация из Объединенной авиастроительной корпорации, специалисты которой знакомились с достижениями Сибирского отделения по интересующим их направлениям, — рассказывает заведующий лабораторией лазерных технологий ИТПМ СО РАН кандидат технических наук Александр Геннадьевич Маликов. — На экскурсии в нашем институте представители делегации предложили сварить титан и алюминий — одномоментно такую сложную технологичную задачу решить было невозможно, но мы занялись развитием этого направления».

 

По словам специалиста, переход к лазерной сварке взамен заклепочного соединения — ключевая задача авиастроения, а получение «сварного» самолета — голубая мечта авиастроителей. «Метод заклепочного соединения давно перестал быть технологичным. Сравните: скорость автоматической клепки около 0,2—0,3 метров в минуту, тогда как лазерная сварка позволяет сваривать в минуту четыре метра. Наша лаборатория имеет большой опыт работы с титановыми и алюминиевыми сплавами и давно пропагандирует внедрение лазерной сварки в авиастроение», — добавляет Александр Маликов.

 

Задача сварки разнородных материалов технологически достаточна сложна, в первую очередь, из-за различий в химических и физических свойствах: у свариваемых материалов отличаются температура плавления, плотность, теплопроводность. Так, разница в химическом составе может привести к появлению нежелательных соединений в ходе сварки и изменению свойств материалов в зоне шва, а различие в теплофизических свойствах приводит к неравномерному нагреву материалов, что является причиной возникновения остаточных термических напряжений. Все это ухудшает механические характеристики разнородных сварных соединений.

 

Комплекс исследований, проводимых специалистами СО РАН, включал сварку листов, применяемых в авиастроении алюминиевого и титанового сплавов, исследование микроструктуры полученного сварного соединения, в том числе изучение его структурно-фазового состава с применением синхротронного излучения, а также оптимизацию режимов лазерной сварки. Она выполнялась на автоматизированном лазерном технологическом комплексе «Сибирь» ИТПМ СО РАН, дифракционные исследования проводились с использованием инфраструктуры Центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения».

 

«При помощи синхротронного излучения мы в деталях увидели, что происходит в шве после лазерной сварки встык, — рассказывает старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, руководитель станции «Дифрактометрия в жестком рентгеновском излучении» ЦКП СЦСТИ кандидат химических наук Алексей Игоревич Анчаров. — Высокоинтенсивным пучком с поперечным размером в сто микрон мы посмотрели семь точек в шве и получили полную дифракционную картину. Для данного сварного соединения структурно-фазовый состав, определенный с использованием СИ, был получен впервые. Мы увидели различные интерметаллидные образования (соединения двух металлов), большинство из которых оказались твердыми и хрупкими, что понизило прочность сварного шва. Следующей нашей задачей было получение однородного сплава».

 

Специалисты сместили лазерное излучение в сторону титанового сплава, в результате получив меньшее количество интерметаллидов и увеличив прочность сварного шва в 2,25 раза.

 

«Мы отрегулировали количество интерметаллидов и получили хорошее прочное соединение, что и увидели благодаря синхротронному излучению, — добавляет Александр Маликов. — Теперь необходимо проанализировать все возможные варианты смещения лазерного пучка — такие работы уже ведутся. Совместные исследования в ЦКП СЦСТИ показали, что применение синхротронного излучения для диагностики создаваемых материалов — это приоритет. Высокая интенсивность и разрешающая способность источника СИ уже сейчас позволяют нам на качественно новом уровне понимать, как взаимодействуют сплавы. Источник СИ поколения 4+ (Центр коллективного пользования “Сибирский кольцевой источник фотонов”), проект которого реализуется в Новосибирске, улучшит эти возможности в разы. Наша конечная цель — получить сварную технологию, которую можно будет внедрять в авиацию».

 

Пресс-служба ИЯФ СО РАН

 

Поделись с друзьями: 

Свойства титана — Kyocera SGS Europe

Имущество	Значение
Атомный номер	22
Атомный вес	47,9
Атомный объем	10,6 Вт / Г
Ковалентный радиус	1,32 Å
Потенциал ионизации	6,8282 В
Сечение поглощения тепловых нейтронов	5.6 амбаров / атом
Кристаллическая структура
Альфа (= 882,5 ° C или 1620 ° F)	Плотный шестиугольник
Бета (= 882,5 ° C или 1620 ° F)	Объемно-центрированная кубическая
Цвет	Темно-серый
Плотность	4,51 г / см3 (0,163 фунт / дюйм3)
Температура плавления	1668 ± 10 ° C (3035 ° F)
Солидус / ликвидус	1725 ° C (3135 ° F)
Температура кипения	3260 ° C (5900 ° F)
Удельная теплоемкость (при 25 ° C)	0. 5223 кДж / кг K
Теплопроводность	11,4 Вт / м K
Теплота плавления	440 кДж / кг (расчетно)
Теплота испарения	9,83 МДж / кг
Удельный вес	4,5
Твердость	от 70 до 74 HRB
Предел прочности	240 МПа (35 тысяч фунтов / кв. Дюйм) мин.
Модуль Юнга	120 ГПа (17 × 106 фунтов на кв. Дюйм)
Коэффициент Пуассона	0.361
Коэффициент трения
При 40 м / мин (125 фут / мин)	0,8
При 300 м / мин (1000 фут / мин)	0,68
Коэффициент линейного теплового расширения	8,41 мкм / м K
Электропроводность	3% IACS (где медь = 100% IACS) Удельное электрическое сопротивление (при 20 ° C)
Электроотрицательность	1,5 Полинга
Температурный коэффициент электрического сопротивления	0. 0026 / ° С
Магнитная восприимчивость (объемная, при комнатной температуре)	180 (± 1,7) × 10–6 мкс

Цвет и физические свойства

Pure Titanium — белый металлик с нежным блеском. Он расположен в четвертой группе периодической таблицы и имеет самое высокое отношение прочности к весу среди всех элементов. Его удельная прочность составляет 288 кНм / кг. Его плотность 4,5 г / см3 значительно меньше плотности стали 7,8 г / см3. Именно эти свойства объясняют, почему титан был ответственен за значительное улучшение отношения тяги к массе реактивных двигателей.

Механические свойства

Титан обладает отличной пластичностью и прочностью на разрыв. Его минимальный предел текучести составляет от 240 до 241 МПа для технически чистого сорта 1. Ti-10V-2Fe-3Al имеет самый высокий предел текучести среди всех титановых сплавов при 1260 МПа.

Технически чистый титан марки 1 имеет твердость по шкале В по Роквеллу 70–74 и вязкость разрушения 66 МПа-м½. Его модуль упругости Юнга для чистого титана составляет 120 ГПа при модуле сдвига 45 ГПа.

Электрические характеристики

Титан имеет низкую электропроводность 3.1% IACS (Международный стандарт отожженной меди). Это делает его плохо подходящим для применений, где требуется электрическая проводимость. Однако его физические и механические свойства более чем компенсируют.

Тепловые свойства

Титан имеет низкую теплопроводность — 11,4 Вт / м · К, что является важным фактором во время обработки. Титан имеет тенденцию нагревать инструмент, а не распределять тепло по металлу, что сокращает срок службы инструмента и может привести к ухудшению рабочих характеристик металла.

• Температура плавления 1668 ± 10 ° C (3035 ° F)
• Солидус / ликвидус 1725 ° C (3135 ° F)
• Точка кипения 3260 ° C (5900 ° F)
• Удельная теплоемкость (при 25 ° C) 0,5223 кДж / кг K
• Теплопроводность 11,4 Вт / м · К
• Теплота плавления 440 кДж / кг (расчетная)
• Теплота испарения 9,83 МДж / кг

Химические свойства

Как алюминий, чистый титан обладает высокой реакционной способностью. Атмосферная пассивация формирует оксидный слой на поверхности металлов, делая ее инертной.Этот процесс происходит не только в воздухе, но и под водой. Слой толщиной 1-2 нанометра образуется мгновенно и через 4 года становится более толстым до 25 нанометров.

Благодаря этому оксидному слою титан невосприимчив к воздействию соляной и серной кислоты. Дальнейшее повышение химической стойкости связано с добавлением палладия классов 11 и 17 для применения в соленой воде и на химических предприятиях.

При температуре выше 800 градусов Титан будет гореть в азоте с образованием нитрида титана.Титан без оксидного покрытия представляет высокий риск возгорания в кислороде. Чтобы узнать о свойствах наиболее часто используемого титанового сплава Ti 6Al 4V, просмотрите наш технический паспорт класса 5.

Рабочая лошадка Металлы для обработки, 3D-печать

Применение алюминия

Алюминий повсюду — это самый распространенный металл на планете. Тонкий слой оксида алюминия, который образуется на нем при контакте с воздухом, практически не подвержен коррозии, а его легкий вес помогает вашим частям не действовать как якорь лодки. Хотя алюминий обычно не реагирует с кислотами, он имеет тенденцию к коррозии в щелочной (основной) среде.

Как правило, алюминий используется в самолетостроении и строительных материалах, таких как ненесущие конструкции. В частности, 6061 — это выбор для велосипедных рам, резервуаров для акваланга, рыболовных катушек, небольших лодок и рам транспортных средств. Более высокие свойства 7075 делают его идеальным для форм для пластмасс и инструментов, а также для корпусов самолетов. А если вам нужен хороший электрический проводник, то это подойдет алюминий.Он обладает отличной способностью передавать тепло, что делает его идеальным для радиаторов.

Алюминиевый сплав AlSi10Mg, используемый в нашем процессе прямого лазерного спекания металлов (DMLS), добавляет кремний и магний. Он часто используется для литья и больше всего похож на сплав серии 3000, учитывая добавление магния в качестве основного легирующего элемента. Характеристики алюминия, напечатанного на 3D-принтере, превосходят его отлитый под давлением аналог, за исключением меньшего удлинения при разрыве.

Титановые приложения

Титан также является одним из самых распространенных металлов на Земле, но его температура плавления настолько высока, что его трудно переработать в пригодный для использования продукт.Это большая причина, по которой он дороже других металлов. Титановые детали связаны с дополнительными затратами, поскольку их трудно обрабатывать. Титан известен своей прочностью и имеет высокое отношение прочности к весу. Он также предлагает отличную коррозионную стойкость и столь же плохую электропроводность.

Один из плюсов титана — низкое тепловое расширение. С температурой плавления около 3000 градусов F (1660 градусов C) при нагревании он лучше сохраняет свою форму. Более того, титан не поглощает тепло, а отражает его, поэтому вы найдете его в окнах с низким энергопотреблением, отражая инфракрасные лучи от солнца.

С точки зрения внешнего вида, цвет титана варьируется в зависимости от того, насколько сильно он был изменен. Он может варьироваться от тускло-серого в необработанном виде до блестящего серебристого в гладком. Титан, используемый в нашем процессе DMLS, — это Ti 6Al4V, чаще называемый Ti 6-4. Он имеет механические свойства, аналогичные отожженному титану марки 23, и обладает исключительной прочностью на разрыв.

Металлургия титана и его сплавов

Металлургия титана и его сплавов

Х. К. Д. Х. Бхадешия

Чистый титан

Чистый титан плавится при 1670 ^o ° C и имеет плотность 4.51 г см ^-3 . Поэтому он должен быть идеальным для использования в компоненты, которые работают при повышенных температурах, особенно в больших требуется соотношение прочности и веса. Титан может загореться и вызвать серьезные повреждения обстоятельства, когда он трется о другие металлы при повышенных температурах. Это что ограничивает его применение в суровых условиях авиационных двигателей в регионах, где температура не превышает 400 ^o C.

Последствия возгорания титана в авиационный двигатель.Лезвия из никелевого сплава сгорели. Фотография любезно предоставлена ​​доктором М. Хикс, Р.Р.

Мировое производство титана, тем не менее, очень мало, сотни тысяч тонн, что для сравнения, скажем, со сталью на уровне 750 миллионов тонн в год. 80% всего титана Продукция используется в авиакосмической промышленности. Пружины подвески автомобиля легко могли быть изготовлены из титан с большим уменьшением веса, но титан недоступен в больших количество, необходимое и, конечно, не по цене, требуемой для автомобиля Приложения.Целевую цену на титатний необходимо снизить примерно до 30% от его стоимости. актуальная ценность для серьезного применения в автомобилях массового потребления.

Чистый титан обладает отличной устойчивостью к коррозии и широко используется в химической промышленности. Пассивная оксидная пленка делает его особенно устойчив к коррозии в окислительных растворах. Коррозия сопротивление может быть дополнительно улучшено добавлением палладия (0,15 мас.%), который облегчает выделение водорода на катодных участках, так что анодные и баланс катодных реакций в пассивной области

Чистый титан обладает отличной устойчивостью к коррозии и широко используется в химической промышленности. Пассивная оксидная пленка делает его особенно устойчив к коррозии в окислительных растворах. Коррозия сопротивление может быть дополнительно улучшено добавлением палладия (0,15 мас.%), который облегчает выделение водорода на катодных участках, так что анодные и баланс катодных реакций в пассивной области. Диаграмма представляет собой график зависимости потенциала от плотности тока. Катодная реакция — это выделение водорода, представленное прямыми линиями (непрерывная ≡Ti, пунктирная ≡Ti-Pd).Плотность тока коррозии определяется точкой пересечения анодной и катодной кривых.

На большинстве химических предприятий используются стальные емкости, плакированные титаном. В титан часто связывается взрывом. Титановые трубки конденсатора используется на электростанции и в опреснительной установке.

Кристаллическая структура титана при температуре и давлении окружающей среды имеет вид гексагональная плотная упаковка (α) с отношением c / a , равным 1,587. Скольжение возможно в пирамидальной, призматической и базисной плоскостях в компактные направления.При температуре около 890 ^o ° C титан претерпевает аллотропное преобразование в объемноцентрированную кубику β фаза, которая остается стабильной до температуры плавления.

Кристаллическая структура α-титана.	Кристаллическая структура β-титана.	Плоскости скольжения в α-титан

Легирование титана

Все элементы в диапазоне 0.85-1,15 атомного радиуса титанового сплава замещения и обладают значительной растворимостью в титан. Элементы с атомным радиусом менее 0,59 атомного радиуса Ti занимают интерстициальные сайты, а также обладают значительной растворимостью (, например, H, N, О, С). Легкость, с которой растворенные вещества растворяются в титане, затрудняет проектировать дисперсионно-упрочненные сплавы. Бор имеет аналогичный, но больший радиус чем C, O, N и H; поэтому возможно индуцировать борид титана осадки. Медные осадки также возможно в соответствующих сплавах.

График меры атомной радиус в зависимости от электроотрицательности Полинга для элементов. Обратите внимание, есть много элементы такого же размера, как у титана, и все B, H, N, O и C попадают в интерстициальный диапазон правил Юма-Розери.

Легирующие элементы можно разделить на категории в зависимости от их действия на устойчивость α и β фазы. Таким образом, все Al, O, N и Ga являются α-стабилизаторы. Mo, V, W и Ta — все β-стабилизаторы.

Cu, Mn, Fe, Ni, Co и H также являются β-стабилизаторами, но образуют эвтектоид. Эвтектоидная реакция часто бывает вялой (поскольку замещающие атомы) и подавляется.

Фазовые диаграммы для титановых сплавов.

Молибден и ванадий оказывают наибольшее влияние на β-стабильность и являются обычными легирующими элементами. Вольфрам добавляют редко из-за его высокая плотность. Cu образует TiCu ₂ , что делает сплавы старение и термообработка; такие сплавы используются как листовые материалы.Обычно его добавляют в концентрациях менее 2,5 мас.% в коммерческих сплавах.

Zr, Sn и Si — нейтральные элементы.

Межстраничные объявления

Они не подходят должным образом и вызывают изменения параметров решетки. Водород — самое важное промежуточное звено. Объемно-центрированный кубический Ti имеет три октаэдрических промежутка на атом, тогда как ц.п.в. Ti имеет один на атом. Последние поэтому больше, так что растворимость O, N, и C намного выше в α-фазе.

Титан способен поглощать до 60 ат.% водорода, который также можно удалить отжиг в вакууме. Водород попадает в тетраэдрические отверстия, которые больше в оц. чем c.p.h. Таким образом, растворимость водорода больше в β. Энтальпия растворения водорода в Ti отрицательна (ΔH <0).

Как показано на графике справа, растворимость фактически уменьшается с температурой. Это контрастирует с железом, которое показывает обратную тенденцию.

Из-за этой характеристики титан является кандидатным материалом для первая стенка термоядерных реакторов с магнитным ограничением.Водород на основе плазма не является вредной, так как при 500, ^o ° C и давлении 1 Па, Ti не набирает достаточно водорода для охрупчивания. Дополнительный Особенностью является то, что Ti сопротивляется набуханию из-за нейтронного повреждения.

Достаточно большая концентрация водорода вызывает осаждение гидриды. TiH _1.5-2.0 имеет решетку Cubic-F и ее осадки вызывают охрупчивание из-за объемного расширения примерно 18%. На концах трещин есть участки гидростатического растяжения, формируется преимущественно, что приводит к значительному увеличению роста трещин частота, примерно в 50 раз при утомлении.

Реакция гидрида также может использоваться для обратимого накопления водорода:

Отношение энергии к массе для такого элемента составляет примерно десятую часть от бензин.

Одной из проблем этого метода хранения водорода является то, что образование гидрида сопровождается значительное объемное расширение, которое, в свою очередь, может привести к хрупкости сплава. Аморфные сплавы титан в этом отношении лучше, так как он действительно образует гидриды и все же обратимо вмещать большие количества водорода за счет расширения расстояние до ближайшего соседа.Титан и цирконий металлургически похожи. Последний также образует гидриды.

Zr-Ti фаза Лавеса Ti _0,24 Zr _0,76 (Ni _0,55 Mn _0,3 V _0,065 Fe _0,085 ) _2,1 найдено для обратимого размещения почти 1,5% водорода по весу, с номиналом батареи около 440 мАч г ^-1 .

Сплавы специальные

α-сплавы

Сплавы

α легко свариваются и относительно прочны даже при криогенных температурах.Алюминий является основным легирующим элементом, помимо Zr и Sn. В комбинированный эффект выражается как:

Если это количество превышает примерно 9 мас. %, То могут быть вредные реакции осаждения (обычно Ti ₃ X, который заказан г / п. структура).

Наличие небольшого количества более пластичной β-фазы в сплавы, близкие к α, выгодны для термообработки и умение ковать. Поэтому сплавы могут содержать около 1 мас.% Mo , например,

, где Zr и Sn образуют твердое тело укрепление раствора.

Ti-5Al-2.5Sn вес.% Представляет собой α-сплав, который коммерчески доступен во многих формах. Поскольку он стабилен в состоянии α, его нельзя упрочнить термической обработкой. Поэтому он не особенно прочен, но его легко сваривать. Прочность при криогенных температурах повышается, когда концентрации кислорода, углерода и азота уменьшаются, чтобы получить вариант, обозначенный ELI , что означает сверхнизкие промежуточные вставки . Тот факт, что прочность увеличивается при низких температурах без какого-либо ухудшения вязкости, делает сплав особенно подходящим для изготовления криогенных резервуаров для хранения, например, для содержания жидкого водорода.

Результаты, представленные на графике выше, получены из слитка Ti-5Al-2.5Sn ELI , который был выкован при 1473 К (максимум), выдержан при 1073 К в течение 2 часов и затем охлажден на воздухе. Вариабельность данных прочности отражает положение, из которого образец для испытаний был извлечен из кованой заготовки. Данные взяты из Национального института материаловедения Японии.

Микроструктура Ti-5Al-2.Сплав 5Sn ELI в заготовке диаметром 160 мм (Национальный институт материаловедения, Япония). Он состоит в основном из α с небольшим количеством β.

Сплавы, близкие к α

Разработан сплав, близкий к α, с хорошими свойствами при повышенных температурах. (Т <590 ^o ° C):

Ниобий добавлен для устойчивости к окислению, а углерод — для повышения температуры. диапазон, в котором сплав представляет собой смесь α + β, чтобы облегчить термомеханическая обработка. Именно этот сплав используется при производстве авиационных двигателей. диски и заменил диски, сделанные из гораздо более тяжелых суперсплавов на никелевой основе. Финал микроструктура сплава состоит из равноосных первичных зерен α, видманштеттен α-пластинки, разделенные β-фазой.

α + β Сплавы

Большинство сплавов α + β обладают высокой прочностью и формуемостью, и содержат 4-6 мас.% β-стабилизаторов, что позволяет существенно количество β, которое должно оставаться при гашении из β → α + β фазовые поля, эл.грамм. Ti-6Al-4V. Al снижает плотность, стабилизирует и укрепляет α, а ванадий обеспечивает большее количество более пластичных β-фаза для горячей обработки. Этот сплав, на долю которого приходится около половины всех выпускаемый титан популярен благодаря своей прочности (1100 МПа), сопротивлению ползучести при 300 ^o C, сопротивление усталости и литье.

Типичная микроструктура сплава Ti-6V-4Al, мас. %, Охлажденного из поля α-фазы для получения Widmanstätten β.Микрофотографии взяты из проекта DoITPoMS, любезно предоставленного Биллом Клайном.

Одна проблема с β-фазой, которая имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, заключается в что, как и ферритное железо, он имеет температуру перехода из пластичного в хрупкое состояние. Переход температура имеет тенденцию быть выше комнатной, с преобладанием трещин скола при температуре окружающей среды. температуры.

Разработан вариант Ti-6Al-4V для порошковой металлургии, содержащий небольшие концентрации бора и углерода, с примерно на 25% более высокими прочностью и модулем упругости, но значительно более низкой пластичностью.Сплав содержит стабильные выделения TiB, которые предотвращают рост зерен во время операций горячей обработки (Adv. Mater. Proc., Oct 2005, стр.9).

Жаростойкие β-сплавы

Возгорание титана может иногда происходить в авиационных двигателях или в теплообменниках на основе титана используется в химической промышленности.

Добавление хрома в концентрациях, превышающих 10 мас.%, Помогает улучшить Горючесть титановых сплавов. Сплав Ti-35V-15Cr мас.%, Имеет достаточно хрома. выдерживать горение в среде авиационного двигателя до температур примерно 510 ^o ° C.В хром не является эффективным в бинарных сплавах Ti-Cr, где он не способствуют образованию сплошной пленки защитного оксида.

Закалка из β

Тушение β-фазы приводит к образованию ГЦП. α ‘ мартенсит. Это не особенно сложно, и их количество увеличивается. количества удерживаемого β-β в микроструктуре в качестве растворенного вещества концентрация увеличивается, а температура M _S понижается.

, а габитус мартенсита близок к {3 3 4} _β .

Мартенситный преобразование из β. Обратите внимание, что для всех составов преобразование подавляется ниже равновесной границы фаз α + β / β. Это связано с неравновесной природой мартенсита.

Преобразование β → ω

ω — метастабильная фаза, которая образуется из β в сплавах на основе титана, цирконий и гафний. Это важно, потому что его образование обычно приводит к ухудшение механических свойств.В сплавах Ti-Nb его образование влияет на сверхпроводимость. Преобразование в ω бездиффузионное, происходит ниже Т ₀ температура и часто не может быть подавлена ​​даже закалкой при 11000 K с ^-1 . Его присутствие вызывает диффузные полосы на электронограммах β-фаза. Полосы становятся более интенсивными и изогнутыми по мере увеличения температуры или концентрация растворенного вещества увеличивается. Также увеличивается электрическое сопротивление, поскольку формы ω.

Преобразование β → ω обратимо и бездиффузионно, но не мартенситный в классическом смысле, так как не существует формы деформации инвариантной плоскости деформация.Однако это действительно связано с согласованным движением атомов.

Объемно-центрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру β можно представить как наложение {111} _β плоскости в последовательности укладки . … ABCABC …. . Обратите внимание, что эти самолеты не плотно упакованы в структуре ОЦК. Преобразование β → ω происходит при прохождении волны продольного смещения вдоль <111>, что вызывает B и самолеты C складываться друг в друга, не затрагивая плоскости A .Укладка Таким образом, последовательность меняется на … AB’AB’AB ‘…. , в котором плоскости B’ имеют удвоенную плотность атомов как плоскости A . Модель … AB’AB’AB ‘…. укладка согласуется с гексагональной кристаллической структурой с c / a около 0.6. Атомы в плоскости B ‘ имеют тригональную координацию, аналогичную таковой в графит и связь становится частично ковалентной. Это приводит к увеличению удельное электрическое сопротивление.Продольные волны смещения ответственны за полосы на электронограммах.

(а) Волна смещения, связанная с преобразование β в ω. Самолеты А не пострадали, так как они лежат на узлы. (б) Полосы на электронограмме во время ω-преобразования.

алюминиды титана

Самый удачный из алюминидов имеет пластинчатую структуру, состоящую из чередование слоев шестиугольника Ti ₃ Al α ₂ соединение и тетрагональный TiAl или γ.

Тетрагональный TiAl, γ. Фильм.	Проекция кристаллической структуры по оси z . Шестиугольный Ti 3 Al α 2 . Цифры представляют собой дробные координаты по оси z .	Гексагональный Ti 3 Al α 2 . Фильм.

Пластичность при растяжении составляет около 4-6% при температуре окружающей среды.Γ-алюминид имеет тенденцию к более пластичный. Плотность составляет около 4,5 г / см ² , а алюминий делает алюминид более стойким к горению. Сплавы были тщательно изучены для аэрокосмических и автомобильных турбокомпрессоров, потому что их высокой прочности, низкой плотности и сопротивления ползучести. Γ-фаза формы с его наиболее плотно упакованной плоскостью, параллельной базисной плоскости α ₂ :

Пластинчатый микроструктура является прямым следствием этого ориентационного отношения.

Ti-48Al ат.%: Пластинчатый микроструктура чередующихся слоев α 2 и γ (Kim and Maruyama, 2001)

Применение титана и его сплавов

Список литературы

• Повышенная емкость хранения водорода Аморфные сплавы TiZrNiCu, Материалы Транзакции JIM 42 (2001) 2133-2135, X. Guo, L. Ma и A. Inoue.
• Водород в титане, Международный журнал водородной энергетики, 24 (1999) 565-576, О.Н. Сеньков и Ф. Х. Фроэс.
• Фазовые превращения в системе Ti-6Al-4V-H, Журнал металлов, 54 (2002) 68-71, Дж. И. Кази, Дж. Рахим, О. Н. Сенков и Ф. Х. Фроэс.
• Twinning во время ползучести в TiAl, Acta Materialia, 49 (2001) 2635-2643, Х. Ю. Кима и К. Маруяма.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Никель с наноразмерными порами обладает прочностью титана и плотностью воды

Школа инженерии и прикладных наук Пенсильванского университета, Университетский парк

Титан прочнее стали, но примерно в два раза легче.Эти свойства зависят от того, как атомы металла уложены друг на друга, но случайные дефекты, возникающие в процессе производства, означают, что эти материалы лишь на часть прочности, чем они могут быть теоретически.

Исследователи построили лист никеля с порами нанометрового размера, которые делают его таким же прочным, как титан, но в четыре-пять раз легче. Пустое пространство пор и процесс их самостоятельной сборки делают пористый металл похожим на такой натуральный материал, как дерево. Подобно тому, как пористость древесных волокон выполняет биологическую функцию переноса энергии, пустое пространство в «металлической древесине» может быть заполнено другими материалами, такими как анодные и катодные материалы, чтобы металлическое дерево могло выполнять двойную функцию; например, крыло самолета или протез ноги, который также является батареей.

Микроскопический образец «металлического дерева». Его пористая структура обуславливает высокое отношение прочности к весу и делает его более похожим на натуральные материалы, такие как дерево.

Блок титана, в котором каждый атом идеально совмещен с каждым другим атомом, будет в десять раз прочнее, чем то, что можно произвести в настоящее время. Ячеистые материалы пористые; в древесном волокне части толстые и плотные, чтобы удерживать структуру, а другие части пористые, чтобы поддерживать биологические функции, такие как транспорт в клетки и из них.Точно так же металлическое дерево содержит области, которые являются толстыми и плотными с прочными металлическими подпорками, и области, которые являются пористыми, с воздушными зазорами. Стойки в металлической древесине имеют ширину около 10 нанометров или около 100 атомов никеля в поперечнике.

Новый метод начинается с крошечных пластиковых сфер диаметром несколько сотен нанометров, подвешенных в воде. Когда вода медленно испаряется, сферы оседают и складываются, как пушечные ядра, образуя упорядоченный кристаллический каркас. С помощью гальваники пластиковые шарики пропитываются никелем.Как только никель находится на месте, пластиковые шарики растворяются в растворителе, оставляя открытую сеть металлических распорок. Поскольку примерно 70 процентов получаемого материала представляет собой пустое пространство, плотность металлической древесины на основе никеля чрезвычайно мала по сравнению с ее прочностью. При плотности, равной плотности воды, кирпич материала будет плавать.

В отличие от титана, ни один из задействованных материалов сам по себе не является особенно редким или дорогим, но инфраструктура, необходимая для работы с ними в наномасштабе, в настоящее время ограничена. Как только образцы металлической древесины могут быть изготовлены в больших размерах, их можно будет подвергнуть дополнительным испытаниям на макроуровне. Например, очень важно лучше понять его свойства при растяжении.

За дополнительной информацией обращайтесь к Мишель Бергер по этому адресу электронной почты, защищенному от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра .; 215-898-6751.

---

Tech Briefs Magazine

Эта статья впервые появилась в апрельском выпуске журнала Tech Briefs за апрель 2019 года.

Читать статьи в этом выпуске здесь.

Другие статьи из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ

Сети нановолокон диоксида титана, декорированные наночастицами платины высокой плотности для эффективного капиллярного фотокаталитического производства водорода

Лесная служба США
Уход за землей и служение людям

Министерство сельского хозяйства США

1. Сети нановолокон диоксида титана, декорированные наночастицами платины высокой плотности для эффективного капиллярного фотокаталитического производства водорода

   Автор (ы): Чжаодун Ли; Чуньхуа Яо; И-Ченг Ван; Соломон Микаэль; Сундарам Гунасекаран; Чжэньцян Ма; Zhiyong Cai ; Xudong Wang
   Дата: 2016
   Источник: J. Mater. Chem. А. 4 (30): 11672-11679.
   Серия публикаций: Научный журнал (JRNL)
   Станция: Лаборатория лесных товаров
   PDF: Скачать публикацию (722,0 КБ)
   
   Описание Функционализированные альдегидом нановолокна целлюлозы (CNFs) были применены для синтеза наночастиц Pt (NPs) на поверхности CNF посредством восстановления ионов Pt на месте и достижения высокой концентрации и равномерной загрузки Pt NP. Затем ALD может выборочно осаждать TiO ₂ на УНВ и сохранять НЧ Pt незакрытыми из-за их резко различных свойств гидроаффинности.Высокотемпературный процесс ALD также одновременно улучшил кристалличность НЧ Pt и разложил шаблон CNF, оставив сетку из нановолокон TiO ₂ чистой фазы анатаза, украшенную НЧ Pt высокой плотности (до 11,05 мас.%). Свежеприготовленный волокнистый сетевой фотокатализатор Pt – TiO ₂ был интегрирован с полосами CNF для разработки капиллярной установки для фотокаталитического производства водорода. Лучшая кинетика реакции и более высокая эффективность были достигнуты благодаря капиллярной конструкции по сравнению с обычными реакциями в электролите.Начальные скорости образования H ₂ составляли 100,56–138,69 ммоль г ^–1 час ^–1 из капиллярной установки на основе различных загрузок НЧ Pt, которые были на 123,3–288,6% больше, чем в установке в электролите ( 25,88–62,11 ммоль г ^-1 ч ^-1 ). Этот трехмерный нановолоконный капиллярный фотокатализатор Pt – TiO ₂ предлагает совершенно новое решение для повышения производительности фотокаталитического производства водорода.
   Примечания к публикации
   • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
   • Эта статья была написана и подготовлена ​​государственными служащими США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.
   Citation Ли, Чжаодун; Яо, Чуньхуа; Ван, И-Чэн; Микаэль, Соломон; Гунасекаран, Сундарам; Ма, Чжэньцян; Цай, Чжиюн; Ван, Сюйдун. 2016. Сети нановолокон диоксида титана, украшенные наночастицами платины высокой плотности, для эффективного капиллярного фотокаталитического производства водорода. Журнал химии материалов А. 4 (30): 11672-11679.
   Процитировано
   Ключевые слова Нановолокно целлюлозы, производство водорода, биотопливо
   Связанный поиск

   ---

   XML: Просмотр XML

Показать больше

Показать меньше

https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/55225

Перечень минералов от А до Я

Эти списки в алфавитном порядке включают синонимы общепринятых названий минералов, произношение этого имени, происхождение имени и информация о местонахождении.Посетите наш расширен выбор изображений минералов. Значки быстрого доступа Обозначения Б Допустимые виды (жирный шрифт) — Все минералы, входящие в состав IMA утверждены или считались действительными до 1959 г. , выделены жирным шрифтом тип. Значок произношения — звуковой файл. Предоставлено фото Атлас минералов. Mineral Image Icon — Минеральное изображение присутствует для этого минеральная.Щелкните значок, чтобы просмотреть изображение. Значок Mineral Image Gallery — Присутствуют несколько изображений для этого минерала. Щелкните значок, чтобы просмотреть галерею изображений. j Значок формы кристалла — есть форма кристалла (jCrystal) форма для этого минерала. Щелкните значок, чтобы просмотреть кристаллическую форму. Аплет. НОВИНКА — Файл структуры jPOWD от американского минералога База данных по кристаллической структуре присутствует.Щелкните значок, чтобы просмотреть апплет Crystal Structure, полученный из файлов .cif с использованием jPOWD .. Расчетные значки радиоактивной опасности Обнаружение излучения с очень чувствительной инструменты. API Gamma Ray Intensity Излучение очень слабое. API Gamma Ray Intensity> 501 Единицы API и <10 000 единиц API. Радиация слабая. API Gamma Ray Intensity> 10,001 Единицы API и <100 000 единиц API. Радиация сильная. API Gamma Ray Intensity> 100 001 единиц API и <1 000 000 единиц API. Радиация очень сильная. API Gamma Ray Intensity> 1 000 001 единиц API и <10 000 000 единиц API. Радиация ОПАСНА.API Gamma Ray Intensity> 10,000 001 Единицы API. Распределение минеральных видов В Webmineral Количество видов Примечания 2,722 Допустимые минеральные породы, утвержденные IMA. 1,627 Текущее количество полезных ископаемых до 1959 г. (Прадеды). 4,349 Всего допустимых видов 111 Не одобрен IMA. 81 Ранее действующий вид Дискредитирован IMA. 149 Предлагаемые новые минералы ожидают публикации. 6 + 6 = 12 Дубликаты минералов с действительной даной или Струнц Классификационные номера. 12 Потенциально действительные полезные ископаемые, не представленные в IMA. 4,714 Всего в Webmineral 2691 Количество синонимов названий минералов (Все Минералы = 7,407) Другие списки минеральных видов в Интернете по алфавиту Alkali-Nuts (английский) Щелочные орехи (Francais) Amethyst Galleries, Inc. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * ➤