Титанови свойства и характеристики

Титанът е силен и лек огнеупорен метал. Титановите сплави са от решаващо значение за космическата промишленост, като същевременно се използват в медицински, химически и военен хардуер и спортна екипировка.

Аерокосмически приложения сметка за 80% от потреблението на титан, докато 20% от метала се използва в бронята, медицинския хардуер и потребителски стоки.

• Атомен символ: Ti
• Атомен номер: 22
• Елемент Категория: Преходен метал
• Плътност: 4.506 / см³
• Точка на топене: 1670 ° C 3038 ° F
• Точка на кипене: 3287 ° C 5949 ° F
• Твърдост на Мох: 6

сплави съдържащи титан са известни със своята висока якост, ниско тегло и изключителна устойчивост на корозия. Въпреки че е толкова силен стомана, титанът е с около 40% по-лек.

Това, заедно с неговата устойчивост на кавитация (бързи промени в налягането, причиняват ударни вълни, които могат отслабват или повреждат метала с течение на времето) и ерозията, го превръщат в основен структурен метал за космическото пространство инженери.

Титанът също е грозен в своята устойчивост на

Титанът има нисък модул на еластичност. Това означава, че титанът е много гъвкав и може да се върне в първоначалната си форма след огъване. Сплави на паметта (сплави, които могат да се деформират, когато са студени, но ще се върнат в първоначалната си форма при нагряване) са важни за много съвременни приложения.

Титанът е немагнитен и биосъвместим (нетоксичен, неалергенен), което доведе до нарастващата му употреба в медицинската област.

Използването на титаниев метал, под каквато и да е форма, се развива наистина наистина след Втората световна война. Всъщност титанът не е изолиран като метал, докато американският химик Матю Хънтър не го произвежда чрез намаляване на тетрахлорид на титан (TiCl₄) с натрий през 1910 г.; метод, сега известен като Хънтър процес.

Търговското производство обаче се появи едва след като Уилям Джъстин Крол показа, че титанът също може да бъде редуциран от хлорид, използвайки магнезий през 30-те години. Процесът на Kroll остава най-използваният метод за търговско производство до днес.

След разработването на рентабилен производствен метод, първата голяма употреба на титан е във военните самолети. Както съветските, така и американските военни самолети и подводници, проектирани през 50-те и 60-те години на миналия век, започнаха да използват титаниеви сплави. В началото на 60-те години титаниевите сплави започват да се използват и от производителите на търговски самолети.

Медицинската област, по-специално зъбните импланти и протези, се събуди от полезността на титана след проучванията на шведския лекар Пер-Ингвар Бранмарк 50-те години на миналия век показаха, че титанът задейства отрицателен имунен отговор при хората, което позволява на метала да се интегрира в нашите тела в процес, който той нарече осеоинтеграция.

Въпреки че титанът е четвъртият най-разпространен метален елемент в земната кора (зад алуминий, желязо и магнезий), производството на титановият метал е изключително чувствителен към замърсяване, по-специално от кислород, което е причина за неговото сравнително скорошно развитие и високо ниво себестойност.

Основните руди, използвани в първичното производство на титан, са илменит и рутил, които съответно представляват около 90% и 10% от производството.

Близо до 10 милиона тона титанов минерален концентрат е произведен през 2015 г., въпреки че само а малка част (около 5%) от титанов концентрат, произвеждан всяка година, в крайна сметка се оказва в титан метал. Вместо това повечето се използват при производството на титанов диоксид (TiO₂), избелване пигмент използва се в бои, храни, лекарства и козметика.

В първия етап на процеса на Kroll титановата руда се смачква и нагрява с коксуващи се въглища в хлорна атмосфера за получаване на тетрахлорид на титан (TiCl₄). След това хлоридът се улавя и изпраща през кондензатор, който произвежда титанов хлоридна течност, чиста повече от 99%.

След това титахлоридът на титан се изпраща директно в съдове, съдържащи разтопен магнезий. За да се избегне замърсяване с кислород, това става инертно чрез добавяне на аргонов газ.

По време на последващия процес на дестилация, който може да отнеме няколко дни, съдът се нагрява до 1000 ° С до 1832 ° F. Магнезият реагира с титаниевия хлорид, като отстранява хлорида и произвежда елементарен титан и магнезиев хлорид.

Влакнестият титан, който се получава в резултат, се нарича титанова гъба. За производството на титанови сплави и титанови слитки с висока чистота, титановата гъба може да се разтопи с различни легиращи елементи, като се използва електронен лъч, плазмена дъга или вакуумно-дъгово стопяване.