Добыча титана в мире

Источники титанового сырья и его использование

В природе известно 70 минералов в различных количествах содержащих титан. На сегодняшний день, промышленными источниками титанового сырья являются месторождения, содержащие ильменит, рутил, лейкоксен и, в последнее время, анатаз. Львиная (около 90%) часть ильменитовых, лейкоксеновых и рутиловых концентратов используются для производства диоксида титана. Из ильменитовых концентратов получают синтетический рутил и титановые шлаки, которые можно использовать как для производства губчатого титана, так и диоксида титана. На производство металлического титана используется 7-10% сырья. Природный рутил, кроме того, используется частично и для обмазки сварочных электродов. Значительные количества титана содержатся в титаномагнетите и его рудах, однако титаномагнетитовый концентрат преимущественно используется как источник железорудного сырья и выплавки природнолегированных сталей, а шлаки, образующиеся при его переработке и содержащие ванадий – для получения пентоксида ванадия.

Наиболее богатыми по содержанию диоксида титана являются рутиловые концентраты (93–96%), ильменитовые содержат 44–70% диоксида титана, а концентраты из лейкоксеновых руд содержат до 90% TiO2. Всего в мире выявлено более 300 месторождений титановых минералов, в т. ч. 70 магматических (69% мировых запасов), 10 в корах выветривания (около 10% запасов) и более 230 россыпных (20%). Мировые запасы титана содержатся в ильмените (более 82%), анатазе (менее 12%) и рутиле (6%). Россыпи получили наибольшее промышленное значение и являются наиболее вовлеченными в коммерческую эксплуатацию источниками рутилового сырья и примерно половины ильменитового. В настоящее время, в мире эксплуатируются два коренных месторождения ильменита в Канаде и Норвегии с содержанием диоксида титана соответственно 26 и 18%.

Запасы и ресурсы титана

Мировые запасы и база запасов титановых минералов на конец 2006г., по оценке Геологической службы США (вероятно, базируется на коммерческих запасах), характеризовались следующими данными (млн. тонн, по содержанию TiO2):

Тип сырья и страна

*Наиболее крупными эксплуатируемыми месторождениями являются прибрежные россыпи, содержащие титан, цирконий и редкоземельные элементы, расположенные вдоль берегов Индии, Бангладеш, Шри-Ланки, Вьетнама, Австралии, Новой Зеландии.

**Большинство месторождений в Китае относятся к магматическим рудам и являются источником титана и железа.

Производство концентратов ильменита и рутила из титана

96% объемов производства ильменитового концентрата в 2005-2006гг. было сосредоточено в 10 странах, три из которых обеспечили около 70% мирового производства: это Австралия (45%), Норвегия (13%) и Украина (12%). В 2005г в мире было выпущено 4,8 млн. тонн, в пересчете на двуокись титана, ильменитового концентрата (включая рутил США). Австралия является также единственным крупным продуцентом лейкоксенового концентрата, выпуск которого составил 57 тыс. тонн.

Производство рутилового концентрата в 2005-2006гг. велось в шести странах, около 90% его произведено в трёх из них: Австралии (44%), ЮАР (30%) и Украине (15%). Всего в мире в 2005г. было выпущено 360 тыс. тонн рутилового концентрата, в пересчете на двуокись титана (без рутила США).

Продукты переработки титановых концентратов

Кроме ильменитового, рутилового, лейкоксенового и анатазового концентратов, коммерческими видами титановой продукции являются титановые шлаки, синтетический рутил, диоксид титана, губчатый титан, компактный (металлический) титан, полуфабрикаты из сплавов титана. Основными продуктами переработки ильменитовых и рутиловых концентратов являются титановые шлаки и диоксид титана (постепенно вытесняет прочие пигменты), который затем используется в лакокрасочной промышленности, производстве бумаги, пластмасс, резинотехнических изделий и пр. Производство диоксида титана осуществляется двумя способами: сульфатным, основанным на разложении ильменитовых концентратов, содержащих 45-56% TiO2, или титановых шлаков с содержанием 75-80% TiO2 серной кислотой с последующим переводом сульфатов титана в диоксид. Хлоридный, более экономичный, способ заключается в хлорировании природных рутиловых концентратов, синтетического рутила или титановых шлаков с содержанием TiO2 равным и большим 85%, а также специальных шлаков, прошедших дополнительную обработку и содержащих более 92% TiO2, и получении тетрахлорида титана с последующим его окислением в диоксид титана.

Металлический титан производится из рутиловых концентратов, синтетического рутила и титановых шлаков, иногда из технического диоксида титана, полученного сульфатным способом. Из этого сырья хлорированием получают тетрахлорид титана, который подвергают магние – или натриетермическому восстановлению до металлического титана в виде губки (процесс происходит при температуре 750-850 (C), значительно ниже температуры плавления титана (1668 (C)). Компактный (металлический) титан получают дуговой вакуумной плавкой титановой губки. Металлический титан находит все большее применение как конструкционный материал в авиа -, ракето -, кораблестроении и других отраслях машиностроения, благодаря своим свойствам: легкости, тугоплавкости, ковкости, вязкости, коррозионностойкости. В последние годы сфера применения расширяется: из титановых сплавов производятся профессиональное спортивное снаряжение, медицинское оборудование и пр.

Региональные рынки конечного применения титана весьма различаются – наиболее ярким примером своеобразия является Япония, где на гражданский авиакосмический сектор приходится всего 2-3% при использовании 30% от общего потребления титана в оборудовании и конструкционных элементах химических заводов. Примерно 20% от общего спроса в Японии приходится на атомнуюэнергетику и на электростанции на твёрдом топливе, остальная доля приходится на архитектуру, медицину и спорт. Противоположная картина наблюдается в США и Европе, где исключительно большое значение имеет потребление в аэрокосмическом секторе – 60-75% и 50-60% для каждого региона соответственно. В США традиционно сильными конечными рынками являются химическая промышленность, медицинское оборудование, промышленное оборудование, в то время как в Европе наибольшая доля приходится на нефтегазовую промышленность и строительную промышленность.Сильная зависимость от аэрокосмической отрасли была давним предметом беспокойства титановой промышленности, которая пытается расширить области применения титана, что особенно актуально в условиях текущего спада в гражданской авиации в мировом масштабе.По данным Геологической службы США в первом квартале 2003 года произошёл значительный спад импорта титановой губки – всего лишь 1319 тонн, что на 62% меньше 3431 тонн за аналогичный период 2002 года.

Российский производитель титана ВСМПО-АВИСМА

1 июля1933 года в Подмосковье был пущен завод № 45. С этого дня начинается отсчет истории Верхнесалдинского металлургического производственного объединения (ВСМПО). Предприятие должно было стать основным поставщиком полуфабрикатов из алюминия и его сплавов для зарождавшегося советского самолетостроения. Это была главная задача. Но кроме этого заводу отводилась роль научной базы, где разрабатывались новые сплавы. Например, для изготовления силовых элементов скоростного бомбардировщика АНТ-40 был создан сплав повышенной прочности М-95. А в 1935 году освоены ковкие алюминиевые сплавы АК 5 и АК 6.

Великая Отечественная война резко нарушила привычный ритм работы. В октябре 1941 года Государственный комитет обороны СССР постановил полностью эвакуировать завод в Свердловскую область, в город Верхняя Салда. В тех же цехах бывшей верхнесалдинской «Стальконструкции» разместился завод № 519 Наркомата цветной металлургии, оборудование которого прибыло из Кольчугино и с двух ленинградских предприятий. Новаторские традиции подмосковных алюминщиков были перенесены на уральскую землю. Уже в декабре 1941-го, буквально полтора месяца спустя после постановления об эвакуации, завод выдал первую продукцию на новом месте.

Весной 1942 года производство алюминиевых деталей уже вышло на довоенный уровень, а в 1943 году проектная мощность предприятия была перекрыта в 6 раз! Потребности советского авиастроения были удовлетворены полностью. Помимо этого производимые в Верхней Салде полуфабрикаты широко использовались в судо- и танкостроении, производстве боеприпасов и вооружения.

Читайте также:  Нарезка шлицов на валу своими руками

Стремительное развитие передовых технологий в послевоенный период потребовало применения новых материалов. Решением Совета министров СССР от 21 июня 1956 года заводу была поставлена историческая задача: начать крупносерийное производство слитков и полуфабрикатов из титановых сплавов. В феврале 1957 года из заводских печей вышел первый титановый слиток диаметром 100 мм и весом 4 кг. Этот небольшой металлический цилиндр стал первой ступенькой к восхождению будущего ВСМПО-АВИСМА на мировой титановый Олимп. Мы стали вторыми в мире, сумевшими начать производство «космического металла». США опередили нас на 9 лет. Но с этого исторического момента начала отсчет новая эра производства ВСМПО – титановая.

Генеральный директор корпорации ВСМПО-АВИСМА Владислав Тетюхин, участник первой титановой плавки на заводе, отмечает: «Говоря о начале промышленного освоения производства титана, мы отдаем дань уважения и признательности первопроходцам и основателям высокотехнологичной отрасли нашей страны, которая сегодня позволяет вести на равных диалог с руководителями самых представительных фирм и компаний в области мирового самолетостроения. Более того, они протягивают нам руку сотрудничества и готовы к совместному продвижению вперед самых грандиозных проектов».

В маленьком уральском городке Верхняя Салда должно было производиться порядка 80% всего титанового проката Советского Союза. Такое решение приняло Министерство авиапромышленности СССР.

Предприятие стало одним из крупнейших в мире производителей слитков и большинства видов проката из титановых сплавов. Все авиакосмические проекты в нашей стране проходили с его участием. До 75% титановой продукции и до 95% изделий из алюминиевых сплавов направлялись для авиационно-космического комплекса и оборонных отраслей промышленности.

Объединение в содружестве со специалистами ВИЛСа, ВИАМа, с КБ самолетостроительных и двигателестроительных заводов создавало изделия для критических узлов всех отечественных авиадвигателей, а также для планеров и шасси самолетов и вертолетов: ИЛ-76, ИЛ-86, ИЛ-114, Ту-204, Ту-160, АН-124 («Руслан»), АН-225 («Мрия»), АН-22 («Антей»), Су-27, МиГ-29, Ми-26, ИЛ-96-300, АН-70, МиГ-31 и других. ВСМПО участвовало в научно-технических разработках стыковочного узла космического комплекса «Союз-Аполлон», в корабле многоразового использования «Буран», в ракетоносителе «Энергия».

В 1982 году предприятие стало называться ВСМПО – Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение. Продолжает развиваться титановое производство, поставившее в конце восьмидесятых абсолютный мировой рекорд ежегодного производства слитков – свыше 100 тыс. тонн.

ВСМПО производит изделия и детали для авиаракетостроения и для оборонной промышленности, это предприятие использует титановую губку высокого качества и к продукции ОАО «АВИСМА» предъявляет соответствующие требования. Однако на мировом рынке «продвинутого» титанового передела продукция ВСМПО пока практически неконкурентоспособна, так что объединению, по сути, приходится ограничиваться поставками полуфабрикатов. Металлургические же предприятия используют в своём производстве губчатый титан низших марок. Отношения «Ависмы» и ВСМПО осложняются желанием верхнесалдинцев, как основных владельцев березниковского предприятия, покупать губку по фиксированнму курсу доллара, на много меньше установленного ЦБ РФ.

В США самыми крупными потребителями российской губки являются компании RMI Titanium, которая в недавнем прошлом оставила своё производство губчатого титана из-за экологической вредности производства, Axel Johnson, Wyman-Gordon, Titanium Heart Technologies. Американские потребители титановой губки составляют 30% от мировых потребителей губчатого титана. Если в 1996 году мировой лидер самолётостроения, американская компания Boeing, выпустила 220 самолётов, то в 1997 году – 340, а в 1998 году планирует довести производство до 43 лайнеров в месяц. Причём, если на самолёте Boeing 747 масса деталей и узлов из титановых сплавов составляет около 4,5 тонны, то на новейшей 777-й модели, по некоторым оценкам, от 40 до 45 тонн! Предполагается, что потребности в титане одной только корпорации Boeing в 1998 году достигнут 12 тыс. тонн. Растет потребление титана и в такой экзотической сфере применения, как изготовление клюшек для гольфа. В 1996 году на долю гольф-клубов приходилось 11% общего объёма потребления металлического титана в США.

мировая экономика

Мировой рынок титана: тенденции и перспективы

Мировые поставки титана увеличились в последние годы, после перерыва в сильном цикла роста с 2005 по 2008 год, когда производство титановой губки возросло с 104 тыс. тонн до 176 тысяч тонн. Рост с 2005 года в результате ввода новых и перезапуска законсервированных ранее предприятий, частично был обусловлен ростом спроса со стороны аэрокосмической отрасли, а также ростом спроса на титан на химических заводах в Китае. Китайское производство титановой губки увеличилось в пять раз между 2005 и 2008 годах.

В конце 2008 года глобальный экономический спад и задержки в производстве самолетов нового поколения, например, таких как A380 и B787, вызвали резкое снижение спроса на титан. В то же время, новые заводы по производству губки в США и Японии, заложенные во времена бума, начали производство. В 2009 и 2010 годах на мировом рынке титановой губки образовался излишек, и производители задерживали дальнейшее расширение мощностей, приостанавливая выпуск продукции и (в Китае) закрывая мелкие нерентабельные заводы. В 2010 году Китай был основным двигателем роста, и производство титановой губки в этой стране снова сильно увеличилось, так как несколько новых заводов были введены в строй.

В 2009 году производство титановой губки ограничивалось шестью странами, в порядке производства, Китаем, Японией, Россией, Казахстаном, США и Украиной. Многие из крупных производителей губки выпускали из нее титановые слитки и полуфабрикаты, а другие, играли важную роль в качестве поставщиков губки на рынок. В 2010 году казахстанская UTMK, один из ведущих поставщиков губки, начала выплавлять слитка на экспериментальной основе и заключила соглашение с Posco на строительство завода по выпуску титановых плит в восточном Казахстане.

По состоянию на 2010 год в мире насчитывалось 18 компаний, производящих титановую губку, девять из которых находятся в Китае, по сравнению со всего двумя заводами десять лет назад. Многие компании объявили о дальнейших планах расширения, хотя некоторые из них позже объявили о приостановке реализации своих планов. Если бы все компании реализовали задуманное, то совокупные мощности по производству титановой губки достигли бы 400 тысяч тонн в год к 2015 году, а при учете четырех новых проектов в Китае, вместе с расширениями в Японии и России, можно было бы добавить еще 85 тысяч тонн к общей сумме.

В 2010 году мировые мощности по производству титановых слитков составили 340 тысяч тонн, при этом 85% из них находилось в России, США, Японии и Китае. Мощности по выплавке слитков, по крайней мере, в два раза больше, чем производство губки, отчасти из-за практики двойного и тройного плавления, а отчасти из-за использования лома в сырье расплава. США доминируют в производстве проката для аэрокосмической промышленности, а производители в Японии и Китае сосредоточены на промышленных и потребительских сферах применения титана.

Мировой рынок титановых продуктов в 2009 году составлял 100 тысяч тонн по сравнению со 130 тысячами тонн в 2008 году, при этом спрос на прокат распределялся между аэрокосмической промышленностью (39%), другими отраслями промышленности (48%) и конечным потреблением (13%).

Читайте также:  Виды утюгов для глажки

Вместе с тем, существуют значительные региональные различия. В США на аэрокосмическую промышленность приходится более 70% спроса, в то время как в Китае доминирует спрос со стороны других отраслей промышленности. Быстрый рост промышленных рынков титана в Китае сместил мировой баланс потребления от аэрокосмической к промышленной сфере, но спрос на высококачественную губку и слитки по-прежнему сильно зависит от цикличности в аэрокосмической промышленности.

Промышленное использование титана сосредоточено, в основном, на химических и нефтехимических заводах и в теплообменниках; этот сектор продемонстрировал очень высокие темпы роста в последние годы, почти полностью из-за быстрого увеличения строительства химических заводов и электростанций в Китае.

В связи с возобновлением производства больших пассажирских самолетов нового поколения A380 и A350 от Airbus и B787 от Boeing, в которых используется большое количество укрепленные углеродным волокном полимеры (CFRP), которые совместимы с титаном, а не с алюминием, позиции титана как ключевого материала в авиакосмической промышленности были гарантированы. Использование CFRP было одобрено авиакомпаниями, поскольку этот материал не имеет усталости и требует намного менее дорогостоящего времени простоя и обслуживания. В 2010 и 2011 годах, отсроченные программы строительства самолетов A380 и B787, а также нового A350, начали реализовываться, и спрос на титан космического сорта резко повысился. В то же время, возобновился устойчивый рост пользующегося спросом, главным образом в Китае, материала промышленного сорта. Это привело к расширению мирового рынка металлического титана на 60% к уровню 2009 года. В 2012 году размер рынка, согласно оценкам, выровнялся, однако аналитики предсказывали небольшой рост и в 2013 году. В то время как космические применения составляют половину спроса на титан в США, Европе и России, промышленное применение, особенно на химических заводах, доминирует в Азии. Эти дифференцированные рынки продолжат быть главными двигателями спроса и обусловят рост потребления металла на 4,6% ежегодно до 2018 года.

После падения до 123,5 тысяч тонн в 2009 году, глобальные поставки титановой губки увеличивались в среднем на 26,5% в год в период с 2010 по 2012 год, достигнув 241 тысяч тонн; образовав излишек на рынке приблизительно в 20 тысяч тонн по отношению к потреблению. Производство, как ожидается, упадет приблизительно до 230 тысяч тонн в 2013 году из-за растущих материальных запасов и замедляющегося роста спроса. Мировые мощности по производству губки титана составляют 330 тысяч тонн в год, что намного больше объема спроса и предложения. Большая часть излишка производственных мощностей находится в Китае и эти мощности предназначены для производства материала промышленного сорта, хотя мощности по производству губки космического сорта, главным образом, в Японии, России, США и Казахстане, более, чем достаточны, чтобы удовлетворить спрос. Тем не менее, новые предприятия, вероятно, начнут функционировать в США, Китае и Украине. Поставки губки, как прогнозируется, будут расти на 5% в год до 2018 года.

По данным Roskill, на импорт США приходится в последние годы более половины мировой торговли губкой. Американские производители титана также "полагаются" на поставки из Японии и Казахстана, хотя роль последней страны сокращается по мере все большего производства собственной губки.

Титан, продающийся для промышленного применения более "чувствительный к цене", чем для аэрокосмической, поскольку промышленные спецификации не являются жесткими, как в аэрокосмической и есть конкуренция на промышленном рынке от других металлов, отмечают в Roskill. Эта чувствительность цены "более очевидна" в Северной Америке и Европе, чем в Китае, где титан часто предпочитают менее дорогостоящим материалам, и теперь на страну приходится половина промышленного спроса.

После падения в 2012 году, мировой спрос на титановый прокат возобновил рост в 2013 году и будет расти на 4 до 5 процентов в год до 2018 года, хотя избыток губчатого титана на рынке будет сохраняться.

Roskill отмечает, что в то время как спрос на прокат – на основе видимого потребления – достиг рекордных 165 тысяч тонн (363,8 млн. фунтов) в 2011 году в результате быстрого восстановления после резкого спада в 2008 году, рост "застопорился" в 2012 году, едва увеличившись от уровня предыдущего года.

Roskill сообщил , что мировое производство проката составило около 152,5 тыс. тонн (336,2 млн. фунтов) в 2012 году, увеличившись на 3 процента со 148 тыс. тонн (326,3 млн. фунтов) в предыдущем году, при этом на долю Китая пришлось примерно 38 процентов мирового производства титановой продукции.

Хотя титан используется в различных областях, Roskill отмечает, что аэрокосмическая промышленность остался крупнейшим рынком с объемом потребления в 60 тыс. тонн (132,3 млн. фунтов стерлингов) в виде титановых продуктов в покупной массе самолета в 2012 году. Рост в аэрокосмической был также обусловлен расширением использования композиционных материалов из углепластика, которые "совместимы с титаном, но не с алюминием", в последнем поколении авиалайнеров, таких как Боинг 787 Dreamliner чикагской компании Boeing Co. и A380 и A350 французской компании Airbus SAS, которые помогают обеспечивать будущую роль титана, сообщает Roskill. Российская компания ВСМПО-Ависма, крупнейший в мире производитель титановых продуктов для аэрокосмической промышленности, поставил более 20 тысяч тонн (44,1 млн. фунтов) в 2012 году.

Между тем, в соответствии с обстоятельствами, загрузка мощностей по производству титана в Питтсбурге у компании RTI International Metals Inc. резко упала с начала 2013 года. Перед тем как новая электронно-лучевая (EB) печь компании RTI вступила в строй, "мы работали почти на полную мощность", отметила вице-председатель, президент и главный исполнительный директор Дауни С. Хиктон (Dawne С. Hickton). "Теперь, когда мы ее запустили, мы, очевидно, имеем больше возможностей", сказала она по поводу новой печи плавильного подразделения RTI в Кантоне, штат Огайо.

Хиктон оценивает, что общая загрузка производственных мощностей RTI находится в пределах 60-70 процентов с учетом новой печи, указывая на то, что компанией RTI было произведено 0,45 тыс. тонн (1 миллион фунтов) титановых продуктов в печи EB по состоянию на конец июня 2013 года при годовой мощности в 3,6 тыс. тонн (8 млн. фунтов).

Компания имеет мощности по производству титановой продукции в 10,0-10,5 тыс. тонн (22-23 млн. фунтов) в год на своем заводе Niles в штате Огайо, где осуществляется вакуумно-дуговая плавка; и 6,4 тыс. тонн (14 млн. фунтов) в год на заводе в Martinsville в штате Вирджиния, стоимостью $135 млн., где компания начала коммерческое производство в 2012 году.

В настоящее время в мире продолжаются исследования, направленные на создание новых технологий непрерывного производства, позволяющих обеспечить восстановление металлического титана по более низкой стоимости, однако к середине 2013 года в мире функционировало только одно предприятие (мощностью 2 тысячи тонн в год), которое не использовало процесс Кролла.

Рынок губки, необработанного металла и проката характеризуется наличием долгосрочных договоров на поставку между крупнейшими производителями и потребителями, без участия трейдеров. Тем не менее, нехватка губки в 2006 году привела к большей активности на спотовом рынке и цены на губку, которые исторически колебалась вокруг 7 долл./кг, поднялись до 30 долларов США к концу этого года. По мере увеличения мощностей по производству губки рынок начал падать и в 2010 году цены на губку опустились ниже 10 долл./кг. Цены на слитки и прокат также были значительно ниже максимальных значений, достигнутых в 2006 и 2007 годах. Цены на металлолом, с другой стороны, укрепились в 2010 году, после сокращения поставок.

Читайте также:  Как найти массу сплава

Тем не менее, цены на титановую губку, по мнению аналитиков Roskill, останутся "относительно низкими" в течение ближайших лет, несмотря на растущий спрос со стороны Китая.

Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Украины, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлона, Бразилии, Южной Кореи, Казахстана. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58,5%) и Украина (40,2%).По данным «ХимТрейдинг Групп», сейчас почти половина мирового производства сконцентрирована в США и Китае. Заметными игроками выступают крупнейшие экономики мира- Германия, Япония, Великобритания, а также такие крупные сырьевые поставщики, как Австралия и Мексика. Доля СНГ и Восточной Европы мала, и следует учесть, что львиная доля их производства находится именно в Украине. По данным Института геологии НАНУ, Украина располагает колоссальными запасами, а именно 20% мировых запасов титановых руд в пересчете на чистый титан.

Таблица 1.Структура импорта титан двуокиси в России в (млн.т)

Таблица 2.Объём производства и мощности в китае (млн.т)

Титан (Ti) (Titanium) – химический элемент с порядковым номером 22, атомный вес 47,88, легкий серебристо-белый металл. Плотность 4,51 г/см 3 , tпл.=1668+(-)5°С, tкип.=3260°С. Для технического титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность приблизительно 4,32 г/см 3 . Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.

Титан существует в двух состояниях: аморфный – темно-серый порошок, плотность 3,3923, – 395г/см 3 , и кристаллический, плотность 4,5 г/см 3 . Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная форма, выше -кубическая); t°пл. ок. 1680°; t кип. выше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окиси Ti2O3 и нитрида TiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокиси TiO2. При высоких температурах реагирует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Растворяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего – в смеси HF и HNO3. Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от коррозии при комнатной температуре. В соединениях проявляет валентность 2, 3 и 4. Наиболее устойчивы и имеют наибольшее практическое значение соединения Ti(IV). Наименее устойчивы производные Ti(II). Соединения Ti(III) устойчивы в растворе и являются сильными восстановителями. С кислородом титан даёт амфотерную двуокись титана, закись Ti0 и окись Ti2O3, имеющие основной характер, а также некоторые промежуточные окислы и перекись TiO3. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключением TiCl4 – кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калия K2TiF6.

Важное значение имеют карбид TiC и нитрид TiN – металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), тугоплавкостью (TiC, t°пл. 3140°; TiN, t°пл. 3200°) и хорошей электропроводностью.

В периодической системе элементов Д.И. Менделеева титан расположен в IV группе 4-го периода под номером 22. В важнейших и наиболее устойчивых соединениях он четырехвалентен. По внешнему виду похож на сталь. Титан относится к переходным элементам. Данный металл плавится при довольно высокой температуре (1668±4°С) и кипит при 3300 °С, скрытая теплота плавления и испарения титана почти в два раза больше, чем у железа. Известны две аллотропические модификации титана. Низкотемпературная альфа-модификация, существующая до 882,5 ° С и высокотемпературная бетта-модификация, устойчивая от 882,5 °С до температуры плавления. По плотности и удельной теплоемкости титан занимает промежуточное место между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом. Стоит также отметить, что его механическая прочность примерно вдвое больше, чем чистого железа, и почти в шесть раз выше, чем алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, которые резко снижают пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды, обладающие высокой твердостью. Титан обладает низкой теплопроводностью, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза – железа. Коэффициент термического расширения при комнатной температуре сравнительно мал, с повышением температуры он возростает.

Модули упругости титана невелики и обнаруживают существенную анизотропию. С повышением температуры до 350°С модули упругости уменьшаются почти по линейному закону. Небольшое значение модулей упругости титана – существенный его недостаток, т.к. в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится применять большие сечения изделий по сравнению с теми, которые следуют из условий прочности. Титан имеет довольно высокое удельное электросопротивление, которое в зависимости от содержания примесей колеблется в пределах от 42·10 -8 до 80·10 -6 Ом·см. При температурах ниже 0,45 К он становится сверхпроводником. Титан – парамагнитный металл. У парамагнитных веществ магнитная восприимчивость при нагревании обычно уменьшается. Титан составляет исключение из этого правила – его восприимчивость существенно увеличивается с температурой.

Достоинства: 1) малая плотность (4500 кг/м 3 ) способствует уменьшению массы используемого материала; 2)высокая механическая прочность. Стоит отметить, что при повышенных температурах (250-500 °С) титановые сплавы по прочности превосходят высокопрочные сплавы алюминия и магния; 3) необычайно высокая коррозионная стойкость, обусловленная способностью титана образовывать на поверхности тонкие (5-15 мкм) сплошные пленки оксида ТiO2, прочно связанные с массой металла;4) удельная прочность (отношение прочности и плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и более, что почти вдвое превышает удельную прочность легированных сталей.

Недостатки: 1) высокая стоимость производства, титан значительно дороже железа, алюминия, меди, магния; активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком состоянии, со всеми газами, составляющими атмосферу, в результате чего титан и его сплавы можно плавить лишь в вакууме или в среде инертных газов; 2) трудности вовлечения в производство титановых отходов; 3) плохие антифрикционные свойства, обусловленные налипанием титана на многие материалы, титан в паре с титаном не может работать на трение; 4) высокая склонность титана и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии; 5) плохая обрабатываемость резанием, аналогичная обрабатываемости нержавеющих сталей аустенитного класса; 6) большая химическая активность, склонность к росту зерна при высокой температуре и фазовые превращения при сварочном цикле вызывают трудности при сварке титана.