Titanska svojstva i svojstva

Titan je jak i lagan vatrostalni metal. Legure od titana su ključne za zrakoplovnu industriju, ali zbog brojnih jedinstvenih svojstava, također se koriste u medicinskim, kemijskim i vojnim primjenama, kao iu sportskim proizvodima.

Svojstva Titan

• Atomski simbol: Ti
• Atomski broj: 22
• Kategorija elemenata: tranzicijski metal
• Gustoća: 4.506 / cm3
• Talište: 3034 ° F (1668 ° C)
• Točka vrenja: 5949 ° F (3287 ° C)
• Moh's tvrdoća: 6

Karakteristike

Slojevi koji sadrže titan poznati su po svojoj visokoj čvrstoći, laganoj i iznimnoj otpornosti na koroziju.

Unatoč tome što je jak kao čelik, titan je oko 40 posto težine, što je, uz otpornost na kavitaciju i eroziju, čini bitnim građevinskim metalom za inženjere zrakoplovstva.

Titan je također zastrašiv u svojoj otpornosti na koroziju i vodom i kemijskim medijima. To čini tako što stvara tanki sloj titanovog dioksida (TiO2) na svojoj površini, što je iznimno teško prodrijeti kod ovih materijala.

S niskim modulom elastičnosti znači da titan nije također vrlo fleksibilan, ali se vraća u svoj prvobitni oblik nakon savijanja, što rezultira njegovom važnosti za oblikovanje legura pamćenja.

Titan je ne-magnetska i biokompatibilna (netoksična, nealergenska), što je dovelo do sve većeg korištenja u medicinskom području.

Povijest

Korištenje titanovog metala, u bilo kojem obliku, doista se razvilo tek nakon Drugog svjetskog rata. Zapravo, titan nije izoliran kao metal sve dok ga američki kemičar Matthew Hunter nije proizveo smanjenjem titanovog tetraklorida (TiCl4) s natrijem 1910; Metoda sada poznata kao Hunterov proces.

Komercijalna proizvodnja, međutim, nije došla tek nakon što je William Justin Kroll pokazao da se titanij također može smanjiti od klorida korištenjem magnezija u 1930-ima. Krollov proces ostaje najvažnija metoda komercijalne proizvodnje do danas.

Nakon što je razvijena ekonomična proizvodna metoda, prva glavna upotreba titana bila je u vojnim zrakoplovima. I sovjetski i američki vojni zrakoplovi i podmornice dizajnirane 1950-ih i 1960-ih počele su koristiti titanske legure. Početkom 1960-ih legure titana počele su koristiti i komercijalni proizvođači zrakoplova.

Medicinsko polje, osobito zubni implantati i protetski proizvodi, probudili su se na korisnost titana nakon što su istraživanja švedskog liječnika Per-Ingvar Branemark iz 1950-ih pokazala da titan ne izaziva negativan imunološki odgovor kod ljudi, dopuštajući metalu da se integrira u naše tijelo u procesu koji on nazvana osseointegracija.

Proizvodnja

Iako je titan četvrti najčešći metalni element u zemljinoj koru (iza aluminija, željeza i magnezija), proizvodnja titanovog metala je izuzetno osjetljiva na onečišćenje, osobito kisik, što predstavlja relativno nedavni razvoj i visoke troškove.

Glavne rude koje se koriste u primarnoj proizvodnji titana su ilmenite, koje čine oko 90% proizvodnje i rutile, koje čine preostalih 10 posto.

U 2010. godini proizvedeno je oko 6,3 milijuna tona titanovog mineralnog koncentrata, iako se svake godine u proizvodnji titana proizvede tek mali udio (oko 5%) titanovog metala. Umjesto toga, većina se koristi za proizvodnju titanovog dioksida (TiO2), pigmenta za izbjeljivanje koji se koristi u bojama, hrani, lijekovima i kozmetici.

U prvom koraku Krollovog procesa, titanska ruda se drobi i zagrijava koksnim ugljenom u atmosferi klora kako bi se proizveo titanijev tetraklorid (TiCl4). Zatim se hvata klorid i šalje kroz kondenzator, koji proizvodi titanov kloridnu tekućinu koja je više 99% čista.

Titanov tetraklorid se zatim šalje izravno u posude koje sadrže rastopljeni magnezij. Kako bi se izbjegla kontaminacija kisikom, to se postiže inertnim dodavanjem plinova argona.

Tijekom posljedičnog procesa destilacije, koji može potrajati nekoliko dana, posuda se zagrijava do 1000 ° C. Magnezij reagira s titanovim kloridom, uklanja klorid i proizvodi elementarni titan i magnezijev klorid.

Vlaknasti titan koji se proizvodi kao rezultat naziva se titanska spužva. Za proizvodnju legura titana i titana visokog stupnja čistoće, titanska spužva se mogu rastopiti s različitim elementima slitine pomoću elektronskog snopa, plazma lukom ili vakuumskom lukom.

Prijave

Titanske metalne legure primarno se koriste u zrakoplovnoj, vojnoj, medicinskoj, kemijskoj i sportskoj robi

Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća proizvođači zrakoplova okrenuli su se titanu kao ključnoj strukturnoj komponenti. Od prve upotrebe početkom 1960-ih, prosječni sadržaj titana u komercijalnim zrakoplovima nastavio se povećavati.

izvori

TIMET Video: Krollov proces. Dostupno na web stranici International Titanium Association: http://www.titanium.orgUS Geological Survey: Titanium. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/Vulkan, Tom. 2010. Titanij: Metal bogova , Hardassetinvestor.com.