Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений (Ярегское) находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %.

Крупнейший в  мире производитель титана — российская компания «ВСМПО-АВИСМА».

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):

*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.

Маркировка

Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлоне, Бразилии, Южной Кореи.

Основная масса  запасов и ресурсов титана России заключена в группе Хибинских месторождений, Ловозерском (Мурманская область), Чинейском и Кручининском (Читинская), Медведевском и Копанском (Челябинская), Куранахском (Амурская) коренных месторождениях, и подчиненная - в россыпных – Лукояновском (Нижегородская), Тарском (Омская), Туганском и Георгиевском (Томская), Центральном (Тамбовская), Ордынском и Бешпагирском (Ставропольский край), Тулунском и Даурском (Иркутская область) месторождениях, а также Ярегском метаморфизованном нефте - титановом месторождении на Южном Тиммане.

8.Физические  свойства 

В свободном  виде титан получили, как мы знаем, в конце XIX века, однако этот металл содержал такое количество примесей, что был признан негодным для  производства. По этой же причине ученые не сочли необходимым досконально  заняться исследованием этого нового элемента. Кроме того, титан, содержавший большое количество посторонних элементов имел совершенно другие свойства в сравнении с металлом, полученным ван Аркелем и де Буром в 1925 году. Металлический титан высокой степени чистоты (99,9 % и выше) относится к типичным металлам — легкий серебристо-белого цвета, ковкий (это свойство сохраняется даже при низких температурах), довольно легко прокатывается в листы, проволоку, ленту и даже в тончайшую фольгу. Научные изыскания последних десятилетий всё больше и больше обнаруживают потрясающих свойств у двадцать второго элемента периодической системы Д. И. Менделеева. Исследования физико-химических свойств металлического титана привели к необычайным результатам — титан практически вдвое легче железа (плотность титана 4,5 г/см3), но при этом по прочности он превосходит многие стали. Даже в сравнение с таким важным промышленным металлом, как алюминий, титан выигрывает по ряду технологических признаков: он всего в полтора раза тяжелее алюминия, однако в шесть раз прочнее (предел прочности 256 Мн/м2 или 25,6 кгс/мм2). Кроме того, эта прочность сохраняется и при повышении температуры до 500 °C, а если добавлять в сплав легирующие элементы, то прочность можно сохранить и при температурах до 650 °C, в то время как прочность алюминиевых и магниевых сплавов резко падает уже при 300 °C! Еще одно уникальное свойство титана, применяемое в промышленности — высокая твердость (твердость по Бринеллю 1000 Мн/м2 или 100 кгс/мм2) данного элемента: он в двенадцать раз тверже алюминия, в четыре раза — железа и меди. В машиностроении очень важен такой показатель, как предел текучести металла: чем он выше, тем лучше детали из этого металла сопротивляются эксплуатационным нагрузкам, тем дольше они сохраняют свои формы и размеры. Предел текучести у титана почти в восемнадцать раз выше, чем у алюминия. Титан удивительный элемент — в отличие от большинства металлов он обладает значительным электросопротивлением (температурный коэффициент электросопротивления 0,0035 при 20 °С): если условно электропроводимость серебра принять за 100, электропроводимость меди 94, алюминия — 60, железа и платины — 15, то у титана этот показатель составит всего 3,8. Это свойство и немагнитность (удельная магнитная восприимчивость 3,2·10-6 при 20 °С) двадцать второго элемента представляют немаловажный интерес для радиоэлектроники и электротехники. Одно из свойств, препятствующее механической обработке – это высокая вязкость титана, благодаря которой этот металл, как бы «налипает» на режущий инструмент в процессе обработки. По этой причине требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.

Титан существует в двух кристаллических модификациях: α-Титан с гексагональной плотноупакованной  решёткой (а = 2,951Å, с = 4,679Å; z=2) устойчив при температурах ниже 882,5° C. β-Титан существует при температурах выше указанной для α-формы и имеет кубическую объемно-центрированную решетку (а = 3,269Å). Наличие примесей, либо легирование значительно влияет на изменение температуры α—β превращения. Как говорилось ранее плотность титана 4,5 г/см3 — это показатель α-формы при температуре 20° C, но уже при температуре 870° C плотность снижается до 4,35 г/см3. Температура плавления титана 1668° C, температура кипения 3227° C. Теплопроводность для данного элемента в интервале комнатных температур составляет 22,065 вт/(м·К) или 0,0527 кал/(см·сек·°С). Теплоемкость титана 0,523 кдж/(кг·К) или 0,1248 кал/(г·°С).

9.Химические  свойства 

Титан является переходным компонентом, а для них  характерна переменная валентность, обычно двадцать второй элемент встречается в двух-, трех- и четырехвалентном состояниях. Есть сообщения в научной литературе и о других валентных состояниях титана (более высоких), однако каких-либо доказательств в пользу этих предположений не приводится. Чаще всего титан образует четырехвалентные соединения, но возможны и соединения всех прочих валентностей.

Химическая активность данного элемента зависит от температуры, так при повышенных температурах металл взаимодействует с другими  элементами значительно активнее. Известно, что при высоких температурах титан энергично взаимодействует с атмосферными газами, что вызывает необходимость работы в атмосфере инертных газов при горячей обработке данного металла и защиты поверхностей в условиях высоких рабочих температур. Образование окалины при взаимодействии металла с атмосферными газами на поверхности титана начинается при температурах свыше 500 °C, дальнейшее повышение температуры и времени выдержки приводит к диффузии — проникновению газов в решетку металла. Окисление двадцать второго элемента приводит к возникновению ряда окислов: амфотерную двуокись титана TiO2, закись TiO и окись Ti2O3, имеющие основной характер, а также некоторые промежуточные окислы и перекись TiO3. Каждый из оксидов имеет свой цветовой оттенок благодаря образующейся на поверхности металла пленке, которая отливает на свету всеми цветами радуги. Несмотря на начало окисления титана уже при 500 °C, нагрев даже до 700 °C не приводит к активной диффузии газов в тело металла. На воздухе воспламенение титана происходит при температуре 1 200 °C, однако, в потоке чистого кислорода металл воспламеняется уже при температуре немногим выше 600 °C. Возгораясь, титан дает яркое свечение, такое же свойство присуще и горению в атмосфере азота при температуре 815 °C. С азотом титан взаимодействует также активно, как и с кислородом. Это взаимодействие приводит к образованию желто-коричневой нитридной пленки на поверхности титана. Разница лишь в том, что проникновение азота в структуру титана происходит на ограниченную глубину.

Соляная и серная кислоты (при комнатной температуре) слабо взаимодействуют с металлом, однако, при нагреве происходит усиленное  растворение металла с образованием низших хлоридов или моносульфата. Данная реакция сходна с взаимодействием титана с плавиковой кислотой, однако менее токсична. До конца не изучены реакции, происходящие при взаимодействии титана с хлорной кислотой. Она используется при электрополировании титановых поверхностей и для химического анализа. Фосфорная кислота реагирует с титаном при температуре несколько выше комнатной, но вследствие образования нерастворимых фосфатов титана применение ее не нашло широкого распространения. Азотная кислота слабо взаимодействует с титаном, другие неорганические кислоты не оказывают коррозионного воздействия на металл.

Титан активно  взаимодействует с водородом, причем реакция начинается при температурах немногим превышающих комнатную. Взаимодействие заключается в активном поглощении водорода титаном — 1 г титана способен поглотить до 400 см3 водорода. При малых концентрациях газа, его атомы внедряются в решетку металла, при высоких концентрациях происходит образование гидрида TiH. Высокая концентрация водорода в титане приводит к образованию хрупких сплавов, непригодных к использованию в промышленности. Однако растворимость водорода в титане является обратимой, и этот газ можно удалить почти полностью отжигом в вакууме.

Нагретый титан  разлагает пары воды и двуокись углерода. При температуре выше 800° C титан  взаимодействует с парами воды, что сопровождается образованием окисла металла и улетучиванием водорода. При еще более высоких температурах горячий металл способен поглощать углекислый газ с образованием окисла и карбида.

Известно, что  жидкий титан имеет большое химическое сродство к углероду, однако эта примесь негативно сказывается на свойствах титана и его сплавов, вследствие чего, необходимо по возможности снижать концентрацию углерода в титановых сплавах. В то же время, получаемый при температуре 1760 °C карбид титана TiC, активно используется при изготовлении быстрорежущих и износостойких инструментов.

10.Достоинстава / недостатки титана

Достоинства:

-малая плотность (4500 кг/м3) способствует уменьшению массы используемого материала;

-высокая механическая прочность. Стоит отметить, что при повышенных температурах (250-500 °С) титановые сплавы по прочности превосходят высокопрочные сплавы алюминия и магния;

-необычайнао высокая коррозионная стойкость, обусловленная способностью титана образовывать на поверхности тонкие (5-15 мкм) сплошные пленки оксида ТiO2, прочно связанные с массой металла;

-удельная прочность (отношение прочности и плотности) лучших титановых сплавов достигает 30-35 и более, что почти вдвое превышает удельную прочность легированных сталей.

Недостатки:

-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;

-трудности вовлечения в производство титановых отходов;

-плохие антифрикционные свойства, обусловлснные налипанием титана иа многие материалы, титан в паре с титаном не может работать на трение;

-высокая склонность титана и многих его сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;

-плохая обрабатываемость резанием, аналогичная обрабатываемости нержавеющих сталей аустенитного класса;

-большая химическая активность, склонность к росту зерна при высокой температуре и фазовые превращения при сварочном цикле вызывают трудности при сварке титана.

11.Применение

Применение  титана на транспорте

Многие из тех  выгод, которые сулит использование  титана при производстве бронетанковой  материальной части, относятся и к транспортным средствам. 
Замена конструкционных материалов, потребляемых в настоящее время предприятиями транспортного машиностроения, титаном должна привести к снижению расхода топлива, росту полезной грузоподъемности, повышению предела усталости деталей кривошипно-шатунных механизмов и т. п. На железных дорогах исключительно важно снизить мертвый груз. Существенное уменьшение общего веса подвижного состава за счет применения титана позволит сэкономить в тяге, уменьшить габариты шеек и букс. 
Важное значение вес имеет и для прицепных автотранспортных средств. Здесь замена стали титаном при производстве осей и колес также позволила бы увеличить полезную грузоподъемность. 
Все эти возможности можно было бы реализовать при снижении цены титана с 15 до 2—3 долларов за фунт титановых полуфабрикатов.

Даниеле Стопполини считает, что текущий спрос на титан в этом сегменте рынка на уровне 500 тонн при массовом использовании  этого материала в конструкциях клапанов, пружин, выхлопных систем, передаточных валов, болтов может в потенциале подняться на уровень чуть ли не 16000 тонн в год! Он добавил, что его компания только начинает развитие автоматизированного производства титановых болтов с целью снижения производственных затрат. По его мнению, сдерживающими факторами, из-за которых использование титана не расширяется значительно (в автомобилестроении), являются непредсказуемость спроса и неопределённость с поставками сырья. При этом в автомобилестроении сохраняется большая потенциальная "ниша" для титана, соединяющего оптимальные весовые и прочностные характеристики для витых пружин и систем вывода отработанных газов.

Значительное  сокращение расхода топлива, снижение объема выхлопных газов до уровня "нулевого выделения", а также  расширение использования отходов  производства и лома за счет их переплава - вот основные требования, предъявляемые к автомобилестроителям. Титан и титаносодержащие сплавы, обладающие рядом преимуществ, по сравнению с другими материалами, могут способствовать решению различных проблем, в частности проблемы защиты окружающей среды.

При разработке новых конструкций деталей приоритетной задачей является снижение массы  деталей, что в большей или  меньшей степени влияет на движение самого автомобиля. Циклически движущиеся части и узлы обладают большими потенциальными возможностями сокращения расхода топлива прежде всего за счет уменьшения их массы. Надежность деталей из титана была проверена в течение нескольких лет на гоночных автомобилях и в ходе широкого использования в авиакосмической промышленности.

Помимо снижения массы деталей, использование титановых  сплавов помогает решить проблему сокращения количества выхлопных газов. Возможности  этого материала и область  применения простираются начиная с  выхлопных фильтров, турбо- и каталитических преобразователей для усиления процесса сгорания топлива и кончая устройствами для полной ликвидации выхлопных газов с помощью водородных накопителей, выполненных из титана.

Применение  титана в химической промышленности

При производстве оборудования для химической промышленности самое важное значение имеет коррозионная стойкость металла. Существенно также снизить вес и повысить прочность оборудования. Логически следует предположить, что титан мог бы дать ряд выгод при производстве из него оборудования для транспортировки кислот, щелочей и неорганических солей. Дополнительные возможности применения титана открываются в производстве такого оборудования, как баки, колонны, фильтры и всевозможные баллоны высокого давления. 
Применение трубопроводов из титана способно повысить коэффициент полезного действия нагревательных змеевиков в лабораторных автоклавах и теплообменниках. О применимости титана для производства баллонов, в которых длительно хранятся газы и жидкости под давлением, свидетельствует применяемая при микроанализе продуктов сгорания вместо более тяжелой трубки из стекла (показана в верхней части снимка). Благодаря малой толщине стенок и незначительному удельному весу эта трубка может взвешиваться на более чувствительных аналитических весах меньших размеров. Здесь сочетание легкости и коррозионной стойкости позволяет повысить точность химического анализа.