Lastnosti in lastnosti titana

Titan je močna in lahka ognjevzdržna kovina. Titanove zlitine so ključne za vesoljsko industrijo, hkrati pa se uporabljajo tudi v medicinski, kemični in vojaški strojni opremi ter športni opremi.

Vesoljske aplikacije račun za 80% porabe titana, 20% kovine pa se uporablja v oklepih, medicinski opremi in potrošniških izdelkih.

• Atomski simbol: Ti
• Atomska številka: 22
• Kategorija elementov: Prehodna kovina
• Gostota: 4.506 / cm³
• Tališče: 1670 ° C
• Vrelišče: 3287 ° F
• Mohova trdota: 6

Zlitine ki vsebujejo titan, so znani po visoki trdnosti, majhni teži in izjemni korozijski odpornosti. Kljub temu, da je močan kot jeklo, titan je približno 40% lažji.

To skupaj z odpornostjo na kavitacijo (hitre spremembe tlaka povzročajo udarne valove, ki lahko oslabijo ali poškodujejo kovino sčasoma) in erozijo, zaradi česar je to pomembna konstrukcijska kovina za vesoljsko vesolje inženirji.

Titan je tudi odporen na odpornost proti korozija tako z vodnih kot kemičnih medijev. Ta odpornost je posledica tanke plasti titanovega dioksida (TiO

Titan ima nizek modul elastičnosti. To pomeni, da je titan zelo prilagodljiv in se lahko po upogibanju vrne v prvotno obliko. Splošne zlitine (zlitine, ki se ob hladnem lahko deformirajo, vendar se ob segrevanju povrnejo v prvotno obliko), so pomembne za številne sodobne aplikacije.

Titan je nemagneten in biokompatibilen (netoksičen, nealergenski), kar je privedlo do njegove vse večje uporabe na medicinskem področju.

Uporaba titanove kovine, v kakršni koli obliki, se je zares razvila šele po drugi svetovni vojni. Pravzaprav titan ni bil izoliran kot kovina, dokler ga ameriški kemik Matthew Hunter ni proizvedel z znižanjem tetraklorida titana (TiCl₄) s natrijem leta 1910; metoda, zdaj znana kot lovski postopek.

Komercialna proizvodnja pa je prišla šele potem, ko je William Justin Kroll v tridesetih letih prejšnjega stoletja pokazal, da se lahko titan zmanjša tudi iz klorida z uporabo magnezija. Postopek Kroll ostaja do danes najbolj uporabljana metoda komercialne proizvodnje.

Ko je bil razvit stroškovno učinkovit način proizvodnje, je bila prva večja uporaba titana v vojaških letalih. Tako sovjetska kot ameriška vojaška letala in podmornice, zasnovane v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, so začele uporabljati titanove zlitine. Do začetka 60. let prejšnjega stoletja so titanove zlitine začeli uporabljati tudi komercialni proizvajalci letal.

Medicinsko področje, zlasti zobni vsadki in protetika, se je po preučevanju švedskega zdravnika Per-Ingvarja Branemarka, ki ga je pred časom raziskal švedski zdravnik Per-Ingvar Branemark, prebudilo v korist titana petdeseta leta prejšnjega stoletja so pokazala, da titan pri ljudeh ne sproži negativnega imunskega odziva, kar omogoča, da se kovina vključi v naša telesa v procesu, ki ga je imenoval osseintegracija.

Čeprav je titan četrti najpogostejši kovinski element v zemeljski skorji (za aluminijem, železom in magnezijem), je proizvodnja titanska kovina je izredno občutljiva na kontaminacijo, zlasti s kisikom, kar je posledica njenega sorazmernega nedavnega razvoja in veliko stroški.

Glavne rude, ki se uporabljajo v primarni proizvodnji titana, so ilmenit in rutil, ki predstavljajo približno 90% in 10% proizvodnje.

Leta 2015 je bilo proizvedenih blizu 10 milijonov ton titanovega mineralnega koncentrata, čeprav le a majhen delež (približno 5%) titanovega koncentrata, ki se proizvede vsako leto, končno postane v titanu kovina. Namesto tega se večina uporablja pri proizvodnji titanovega dioksida (TiO₂), beljenje pigment uporablja se v barvah, živilih, zdravilih in kozmetiki.

V prvem koraku procesa Kroll se titanova ruda drobi in segreva s koksom premoga v klor atmosferi, da nastane tetraklorid titana (TiCl₄). Klorid se nato zajame in pošlje skozi kondenzator, ki proizvaja titanovo kloridno tekočino, ki je več kot 99% čista.

Nato se titanov tetraklorid pošlje neposredno v posode, ki vsebujejo staljeni magnezij. Da bi se izognili onesnaženju s kisikom, je to inertno z dodatkom argonskega plina.

Med postopkom destilacije, ki lahko traja več dni, se posoda segreje na 1000 ° C na 1832 ° F. Magnezij reagira s titanovim kloridom, ki odstrani klorid in ustvari elementarni titan in magnezijev klorid.

Vlaknast titan, ki nastane kot rezultat, se imenuje titanova goba. Za proizvodnjo titanovih zlitin in titanovih titanov visoke čistosti lahko titanovo gobo stopimo z različnimi legirnimi elementi z uporabo elektronskega žarka, plazemskega loka ali taljenja z vakuumsko lokom.