Григорий Николаев - Металл Века

• Название: Металл Века
• Автор: Григорий Николаев
• Издательство: Металлургия
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1987

Металлом века заслуженно называют титан. Об истории этого ме­талла, его замечательных свойствах, способах производства, об ис­пользовании его в авиации, космонавтике, химической индустрии, в быту, на транспорте, в медицине, а также о его возможностях и перспективах применения увлекательно рассказано в этой книге.

Первое издание книги того же названия, опубликованное в Днеп­ропетровске (издательство ”Промiнь”) в 1975 г., было отмечено второй премией и Дипломом второй степени на Всесоюзном кон­курсе лучших произведений научно-популярной литературы. Второе издание было выпущено в 1982 г. издательством "Металлургия”.

Предназначена для широкого круга читателей

---

Систематические работы по определению возможности и экономической целесообразности применения титана в различных областях пищевой индустрии в виде определенного оборудования на протяжении ряда лет ведутся во Всесоюзном научно-исследовательском и экспериментальном институте продовольственного машиностроения, в Институте металлургии АН Грузинской ССР, Институте титана, Молдавском научно-исследовательском институте пищевой промышленности, во многих специальных конструкторских бюро.

В пищевой промышленности США титан применяют в оборудовании для приготовления рассолов, томатных паст, маринадов и других полупродуктов консервного производства. В Японии титановое оборудование широко используют в молочной промышленности, в производстве глютаминовой соли в виде колонн, теплообменников, резервуаров.

Как уже отмечалось ранее, титан обладает характерной особенностью, заключающейся в том, что к его поверхности почти не прилипают инородные вещества — металл как бы отталкивает их. Поэтому на стенках титановой аппаратуры едва-едва образуется накипь, с них легко и быстро счищаются пищевые продукты, что существенно экономит время и трудовые затраты.

Высокая коррозионная стойкость нового промышленного металла позволяет, изменяя конструкцию аппаратов, повышать общую поверхность теплообмена путем уменьшения толщины стенок труб. Так, например, на одном из отечественных производственных комбинатов в цехе винно-каменной кислоты эксплуатация экспериментального вакуум-аппарата из титана показала, что в новом аппарате процесс выпаривания ускоряется в три раза. Благодаря отсутствию накипи втрое повышается теплопередача. В обычных же аппаратах, изготовленных из нержавеющей стали, уже через несколько дней образуется накипь, которую удалить нелегко и которая в несколько раз снижает теплопередачу. Кроме того, качество продукции, полученной на экспериментальной установке, гораздо выше обычного. Экономический эффект от внедрения титанового вакуум-аппарата составляет 50 тысяч рублей в год.

В пищевом машиностроении нашли применение и высокие механические свойства нового материала. Титан позволяет увеличить производительность и долговечность расфасовочно-упаковочных автоматов, закаточных и разливочно-укупорочных машин благодаря своей высокой удельной прочности, которая необходима всем деталям, совершающим сложные движения с большой скоростью.

ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЛЮДЕЙ

Успехи медицины мы связываем не только с возрастающей квалификацией персонала, выпуском новых препаратов, но и с новейшей техникой, развитие которой в немалой степени определяется новыми перспективными материалами. Вполне понятно, что такой металл, как титан, не мог не обратить на себя внимание клиницистов, исследователей, разработчиков медицинской аппаратуры и инструментов. Особенно важной оказалась биологическая инертность титана.

Врачи-травматологи и ортопеды широко применяют в своей практике металлические конструкции самого различного назначения — для соединения раздробленных костей при переломах, для скелетного вытяжения, для замены частей организма. Как правило, эти конструкции изготовлены из нержавеющей стали. Сталь прочна и вроде бы надежна. Но у некоторых больных конструкции из нержавеющей стали вызывают различные осложнения: воспалительные процессы с нагноениями, боль. Кроме того, спустя непродолжительное время стальные стержни, пластины разрушаются под действием коррозии. И врачам не остается ничего другого, как извлекать поврежденную конструкцию, лишний раз травмируя больного.

Пытались использовать для этих целей тантал — металл с прекрасной коррозионной стойкостью. Но он очень тяжелый (тяжелее стали в два с лишнем раза), и дефицитный. Титан же в четыре раза легче тантала и практически не уступает ему по стойкости. Титан отличается превосходной коррозионной стойкостью при стерилизации кипячением, не разрушается в спирте, эфире, растворах сулемы, хлорамина, в желудочном соке, в других жидкостях и тканях человеческого тела. Конструкции из титана хорошо переносятся организмом, "врастая” в кости и мышцы.

Титановые пластины, шурупы, гвозди, спицы, стержни и другие приспособления для скрепления осколков костей используют врачи-травматологи Ленинграда, Запорожья, Новосибирска, Мончегорска и многих других городов.

В Москве в Центральном институте травматологии и ортопедии (ЦИТО) под руководством профессора К.М.Сиваша разрабатывают и применяют протезы суставов, восстанавливая, казалось бы, навсегда утраченную подвижность руки или ноги. Работы института известны во всем мире. Особенно удачны конструируемые и используемые в клинике института протезы тазобедренного сустава.

Искусственные суставы из стали были как будто надежны и вполне устраивали ортопедов, но на протяжении не более двух-трех лет. Стальной сустав никогда не существовал в организме более 10 лет, так как металл ”уставал” и ломался. А ведь человеку, подвергшемуся сложной операции по вращиванию металлического протеза, надо бы жить с ним десятки лет! Неужели нет металла, который не уступал бы по прочности костям и который служил человеку долгие годы?

Есть высокопрочный и чрезвычайно стойкий против коррозии сплав кобальта, молибдена и хрома—так называемый комохром. Из него изготовляют очень хорошие протезы для вживления в организм, и он полностью удовлетворял бы ортопедов, если бы не был чрезвычайно дефицитным и дорогим.

Спору нет, в медицине главное — не экономическая эффективность, а восстановление утраченного здоровья. И все же дороговизна и дефицитность протезов из комохрома препятствуют тому, чтобы всякий нуждающийся в них мог свободно получить протез.

Помимо дороговизны и малодоступности самого комохрома, изготовление протезов из этого сплава требует много времени и труда. Вполне понятно, что медики из ЦИТО старались подыскать для протезов такой материал, который по своим медико-техническим свойствам не уступал бы комохрому, но был намного дешевле и легче поддавался обработке. Их надежды оправдались, когда в качестве такого материала был избран титан с небольшими добавками алюминия и олова (титановый сплав марки ВТ5-1).

Экспериментально было проведено, что протез тазобедренного сустава из сплава титана вполне может постоянно находиться в организме. Ткани тела, непосредственно прилегающие к титановому протезу, не воспаляются, металл совершенно стоек в организме, а испытание на излом показало, что титановый протез выдерживает в месте наибольших напряжений усилие до 3000 килограммов! Времени на изготовление протезов из титана требуется в полтора-два раза меньше, а что касается стоимости, то новый протез более чем в три раза дешевле, чем изготовленный из комохрома. Если же учесть, что цены на титан неуклонно снижаются, что запасы сырья практически безграничны, а сплавы постоянно совершенствуются, то можно считать, что ортопеды и травматологи нашли именно то, что им нужно

.Титановые протезы для полной замены тазобедренных суставов, поврежденных в результате анкилозирующего спондилоартрита, коксартроза, некоторых форм туберкулезного коксита, а также в результате травмы верхнего конца бедренной кости, в Центральном институте травматологии и ортопедии применяют уже многие годы. Проведены сотни операций по вращиванию протезов в организм (как в нашей стране, так и за рубежом). В результате у больных восстанавливается ранее утраченная подвижность тазобедренного сустава, опорная функция ноги сохраняется и многие пациенты благодаря титановому протезу стали полноценными членами общества — вернулись к труду.

В клинике травматологии и ортопедии Запорожского института усовершенствования врачей имени Горького начиная с 1967 года проведены сотни операций по соединению костей — так называемому остеосинтезу — с применением титановых конструкций. Титановые спицы, стержни, гвозди, болты и шурупы применяются при операциях по поводу свежих и несрошихся переломов костей плеча и предплечья, голени и голеностопного сустава. Результаты всех операций оказываются хорошими. Ни разу не было таких послеоперационных осложнений, как коррозия, деформация или перелом металлической конструкции.

Некоторые металлические конструкции, извлечённые из человеческого организма через пять и даже восемь месяцев, в Институте титана были подвергнуты спектральному анализу и металлографическому исследованию. Тщательно обследованные титановые металлоконструкции не имели даже малейших следов коррозии. Такая коррозионная стойкость и высокая механическая прочность обеспечивают хорошие результаты применения титана в качестве материала для остеосинтеза.

В качестве фиксаторов титановые сплавы применяют и во многих других клиниках нашей страны, и повсюду использование их дает положительные результаты, позволяет обойтись без дополнительного гипсования после операции, что значительно сокращает срок стационарного лечения и, следовательно, весь период нетрудоспособности. Даже в условиях нагноительного процесса титановые фиксаторы не усугубляют течение болезни. Благодаря титану срастаются поврежденные кости и в том случае, когда перелом сопровождается воспалительным процессом во всей толще кости.