ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА: ГЛАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВЕРХНЕКАМЬЯ
РЕАЛИЗУЕТСЯ В РАМКАХ ПРОЕКТА «РЕСПУБЛИКА ХИМИИ НА КАМЕ»
ТИТАН
ОН ПРОСТО КОСМОС
У этого металла удивительная история и уникальные свойства, за которые его прозвали крылатым –
без него не обойтись в самолётостроении, да и в космос не улететь.
без него не обойтись в самолётостроении, да и в космос не улететь.
Рождённый на Урале
Знакомьтесь: титан, 22-й элемент периодической системы русского химика Дмитрия Менделеева. В древнегреческой мифологии титанами называли божественных существ, рождённых от Урана (неба) и Геи (земли). Они были могучими гигантами, умели повелевать стихиями. Так и сегодняшний титан — лёгкий, серебристо-белый металл — не окисляется на воздухе, не поддаётся коррозии в морской воде, способен выдержать нереальные по земным меркам температуры. Кроме того, титан в четыре раза прочнее железа, но при этом почти вдвое его легче.
Крупнейшим в мире производителем титановой продукции уже много лет остаётся ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», промышленные площадки которой расположены в двух разделённых Уральским хребтом городах — Березниках и Верхней Салде (Свердловская область). Здесь сосредоточен практически полный цикл производства титана и его сплавов. Отсюда титановая продукция отправляется в разные уголки России и далеко за её пределы.
История производства титана на Урале началась с 1950-х годов, когда на базе Березниковского магниевого завода правительство страны Советов решило построить титано-магниевый комбинат. В московских институтах начали готовить для него специалистов, совершенствовали производство магния (первое звено в цепочке получения титана). В 1956 году в Березниках открылся филиал Всероссийского алюминиево-магниевого института (ВАМИ). Сегодня мы знаем его как Российский институт титана и магния (РИТМ).
Настоящим праздником для всех заводчан стало 8 февраля 1960 года – день получения первого на Урале промышленного титана (на фото: сотрудники БТМК у первой титановой губки).
Первая очередь Березниковского титано-магниевого комбината вступила в строй в августе 1962 года, развернулось строительство второй очереди. Непрерывно шла работа над совершенствованием технологии производства. Со временем менялись и требования к выпускаемой продукции, а также методики анализов для выявления примесей в титановой губке. В 1984 году все практически все марки губчатого титана, который выпускал титано-магниевый комбинат, прошли государственную аттестацию — это была очень высокая оценка труда березниковских металлургов.
Сегодня уральские металлурги обеспечивают своей продукцией известных гигантов самолётостроения — компании Boeing и Airbus, и ещё десятки компаний за рубежом и в России. Благодаря чему наша страна стоит на первом месте в мире по объёмам экспорта титановой продукции среди шести стран, владеющих технологией этого производства.
От медицины до космоса
Выплавленный уральскими металлургами «металл будущего», как нередко называют титан, можно отыскать в разных отраслях — медицинской, транспортной, военной, космической. К примеру, технический титан (не обладает жаропрочностью и способностью работать при температурах выше 500–600 градусов) применяется для изготовления изделий, которые применяются в агрессивных средах — как правило, в химической промышленности.
Березниковский филиал «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» — один из крупнейших в мире производителей губчатого титана (на фото). Губчатым его называют за структуру — в необработанном виде он пористый и ветвистый.
Малый вес совместно с коррозийной стойкостью обеспечивает и другое применение титана — в изготовлении транспортной техники, в частности, железнодорожного транспорта. В обыкновенных автомобилях из титана изготавливают системы отведения отработанных газов и витые пружины. В гоночных автомобилях титановые движущие узлы позволяют заметно облегчить машину и улучшить ее свойства. Незаменим титан в производстве бронетанковой техники: вот где соединение прочности и легкости оказывается решающим. Высокая коррозийная стойкость делает технический титан незаменимым при производстве подводных лодок.
В медицине на первый план вместе с лёгкостью выходит другое свойство титана — устойчивость к коррозии, благодаря которой он незаменим при изготовлении внешних и внутренних протезов (на фото), вплоть до сердечных клапанов, а ещё ряда хирургических инструментов.
В последнее время в моду вошли украшения из титана — кольца, подвески. Без дополнительной обработки этот металл похож на платину или белое золото. С помощью химических манипуляций (например, анодировании) его изделие можно сделать радужным, синим, розовым, даже чёрным (Фото с сайта jewellerytheatre).
Здесь начинается дорога к звёздам
В чистом виде титан способен выдерживать высокие нагрузки и высокие температуры. Учитывая его малый вес, применение титана в ракето- и авиастроении оказывается очевидным.
Из титана сделаны и по-настоящему космические памятники: первому искусственному спутнику земли и первому космонавту Юрию Гагарину. Последний установлен в Москве, на площади его имени. Открыт 4 июля 1980 года, специально к Олимпиаде-80. Автор памятника — скульптор П.И. Бондаренко. Он постарался сделать земное воплощение о первом космонавте таким же великим, как сам подвиг простого русского парня Юрия Гагарина: высота скульптуры более 45 метров, а весит она 12 тонн. Причём облицован памятник титаном, который привезён из Березников. В подножии монумента расположена точная копия аппарата «Восток», на котором первый космонавт Земли совершил свой легендарный полет.
Из титана сделаны и по-настоящему космические памятники: первому искусственному спутнику земли и первому космонавту Юрию Гагарину. Последний установлен в Москве, на площади его имени. Открыт 4 июля 1980 года, специально к Олимпиаде-80. Автор памятника — скульптор П.И. Бондаренко. Он постарался сделать земное воплощение о первом космонавте таким же великим, как сам подвиг простого русского парня Юрия Гагарина: высота скульптуры более 45 метров, а весит она 12 тонн. Причём облицован памятник титаном, который привезён из Березников. В подножии монумента расположена точная копия аппарата «Восток», на котором первый космонавт Земли совершил свой легендарный полет.
В корпоративном музее березниковского филиала «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» хранится полусфера из титановых сплавов – часть ракеты. Ещё здесь можно увидеть автографы покорителей космоса с мировым именем, побывавших на комбинате – Алексея Леонова, Александра Баландина.
Корпоративный музей «Корпорации ВСМПО-АВИСМА»
Ещё в 2011 году на производственной площадке ВСМПО-АВИСМА была запущена в работу новая подстанция «Космос», масштабы и уникальность которой вполне соответствуют космическим стандартам. Так что скоро десять лет, как металлурги получают энергию для производства титана в прямом смысле слова из «Космоса».
Одно из самых красивых зданий в Березниках — Дворец культуры металлургов, который торжественно открылся ровно 40 лет назад, в ноябре 1979 года. У его главного входа находится ещё один объект, символизирующий связь города с космосом — скульптурная группа «Космонавт и металлург». Рабочий как будто провожает космонавта в путь, показывая рукой на далёкие звёзды. Высокие дуги за спинами фигур одновременно похожи и на след от стремительного взлёта космического корабля, и на стилизованную букву «М» — первую в слове «металлург». Ещё одно «послание из космоса» можно увидеть на мозаичной стене дворца, выходящей на улицу Мира. Уникальное панно называется «Земля и люди», а изготовлено оно из смальты – особым образом окрашенного стекла. В верхней части мозаики видна маленькая фигурка космонавта, парящего в невесомости среди звёзд и планет. А под ним – женщина с ребёнком на руках, как символ прочной связи небесных странников с семьями, которые ждут их на далёкой Земле.
Оценили через век
Название титану дал немецкий химик Мартин Клапрот — подобрал ему имя из мифологии, по аналогии с ранее открытым им же ураном. Однако ни Клапрот, ни его предшественники не сумели получить чистый металлический титан. Потребовалось более ста лет, чтобы получить элементарный титан.
.jpg){kind=link}
В 1910 году американский химик Майкл Хантер получил титан чистотой 99%. Однако всего 0.2%-0.5% примесей делали титан хрупким, непрочным, негодным к механической обработке. Потому учёные того времени, в том числе Дмитрий Менделеев (тот самый, который придумал таблицу химических элементов), присвоили титану нелестное звание металла, непригодного для использования. Лишь в 1925 году нидерландцам Ван Аркелю и Де Буру удалось получить титан чистотой 99.9%. В таком виде он представлял собой пластичный, ковкий металл.
Со временем учёные выяснили, что среди металлов титан занимает четвёртое место по распространению в земной коре после алюминия, железа и магния. Мировые запасы титановых руд огромны. Если содержащийся в них титан перевести в оксид титана, получится более 1,2 миллиарда тонн. Примерно столько же весили бы 190 пирамид Хеопса, а ведь это сооружение видно даже из космоса - настолько оно громадно.
Большая часть мировых титановых запасов приходится на ильменит (на фото). Получил он своё название от Ильменских гор на Южном Урале, где его добывают до сих пор. Ещё ильменит есть в Индии, Африке, Норвегии, Швеции и Финляндии, в Канаде, Китае и Казахстане. Кстати, по титановым запасам Россия на втором месте, нас обошёл только Китай (Источник фото: dakotamatrix.com).
Не так давно титан снова подтвердил свой статус «космического металла» – залежи ильменита найдены на Луне. А вот в чистом виде титан в природе не встречается. Совсем. Так что в чём-то Менделеев всё-таки был прав. Выделить титан из его соединений с другими веществами (кислородом, кальцием, кремнием) очень трудно и очень затратно, в три раза дороже, чем получить нержавеющую сталь. По этой причине большинство металлических деталей вокруг нас сделаны не из замечательного и красивого титана, а из других металлов и сплавов..