Šta je titanijum?
Nekretnine
- Atomski simbol: Ti
- Atomski broj: 22
- Element Kategorija: Transition Metal
- Gustina: 4.506 / cm3
- Tačka topljenja: 3034 ° F (1668 ° C)
- Tačka ključanja: 5949 ° F (3287 ° C)
- Tvrdoća Moha: 6
Karakteristike
Legure koje sadrže titan su poznate po svojoj snažnoj, laganoj i izuzetnoj otpornosti na koroziju.
Uprkos tome što je jak kao i čelik, titan je oko 40% lakši u težini, koji, zajedno sa svojom otpornošću na kavitaciju i eroziju, čini je neophodnim strukturalnim metalom za inženjere vazduhoplovstva.
Titan je takođe ogroman u svojoj otpornosti na koroziju vode i hemijskih medija. To radi tako što se na njegovoj površini stvara tanak sloj titan dioksida (TiO2) što je izuzetno teško za prodiranje ovih materijala.
Imajući nizak modul elastičnosti znači da titan nije takođe vrlo fleksibilan, ali se vraća u svoj izvorni oblik nakon savijanja, što rezultira njegovom važnošću za oblikovanje memorijskih legura.
Titan je nemagnetski i biokompatibilni (netoksični, nealergenski), što je dovelo do njenog sve veće upotrebe u medicinskom polju.
istorija
Upotreba titanskog metala, u bilo kom obliku, stvarno se razvijala tek nakon Drugog svjetskog rata.
U stvari, titan nije izolovan kao metal dok američki hemičar Matthew Hunter nije proizveo redukciju titanijum tetrahlorida (TiCl4) sa natrijumom 1910; Metoda sada poznata kao lovački proces.
Komercijalna proizvodnja, međutim, nije došla tek nakon što je William Justin Kroll pokazao da se titan takođe može smanjiti od hlorida upotrebom magnezijuma 1930-ih.
Proces Kroll ostaje najvažniji način komercijalne proizvodnje do danas.
Nakon što je razvijen ekonomski način proizvodnje, prva titanijumska upotreba je bila u vojnim avionima. Sovjetski i američki vojni avioni i podmornice (npr. Podmornice Sovjetske Alfa i Mike Klase i USAF F100 Super Sabre i Lockheed A-12) dizajnirane u 1950-ih i 1960-ih počele su koristiti legure titana. Početkom 1960-ih, legure titana počeli su da koriste i komercijalni proizvođači aviona.
Medicinsko polje, naročito zubni implantati i protetika, probudilo se za korisnost titana nakon što su studije švedskog doktora Per-Ingvar Brånemark iz 1950. godine pokazale da titan ne izaziva negativni imunski odgovor kod ljudi, dozvoljavajući metalu da se integriše u naša tela u procesu koji on nazvana osseointegracija .
Proizvodnja
Iako je titan četvrti najčešći metalni elementi u zemaljskoj korici (iza aluminijuma , gvožđa i magnezijuma), proizvodnja titanog metala je izuzetno osjetljiva na kontaminaciju, naročito kiseonikom, što predstavlja njegov relativno noviji razvoj i visoke troškove.
Glavne rude koje se koriste u primarnoj proizvodnji titana su ilmenit, koji čini oko 90% proizvodnje, a rutile, koji čini preostalih 10%.
U 2010. godini proizvedeno je oko 6,3 miliona tona koncentrata titan-minerala, iako se svake godine proizvede samo mala frakcija (oko 5%) koncentrata titana koji se konačno završava u metalnom titanijumu. Umjesto toga, većina se koristi u proizvodnji titanovog dioksida (TiO2), belog pigmenta koji se koristi u bojama, hranama, lekovima i kozmetičkim preparatima.
U prvom koraku procesa Kroll, titanova ruda se sruši i zagreva koksnim ugljem u atmosferi hlora za proizvodnju titanijum tetrahlorida (TiCl4). Hlorid se zatim uhvati i šalje kroz kondenzator, koji proizvodi tečnost titanijum hlorida koja je više 99% čista.
Titanijum tetrahlorid se zatim šalje direktno u posude koja sadrže rastopljeni magnezijum. Da bi se izbegla kontaminacija kiseonikom, ovo je inertno dodato gasom argona.
Tokom posledičnog procesa destilacije, koji može trajati nekoliko dana, sud se zagreva do 1832 ° F (1000 ° C). Magnezijum reaguje sa titanijum hloridom, uklanjajući hlorid i proizvodnju elementalnog titana i magnezijum hlorida.
Vlakni titan koji se proizvodi kao rezultat se naziva titanijum spužva. Za proizvodnju legura titana i titanijumskih ingota visoke čistoće, titanijum sunđer se može rastopiti različitim elementima legiranja pomoću elektronskog zraka, plazmenog luka ili taljenja vakuum-luka.
U nadi da će se smanjiti troškovi ekstrakcije titana, elektrolitički i drugi procesi za proizvodnju titanijumskog metala i dalje se aktivno istražuju.
Zbog svoje strateške prirode, može se teško naći statistiku o proizvodnji metala u titanijumu. Međutim, procenjuje se da je ukupna proizvodnja svetskog titanogunga u 2010. bila oko 150.000 tona. Najveće zemlje u proizvodnji su Kina, Japan, Rusija, Kazahstan i Sjedinjene Države. Proizvođači velikih titana spužve uključuju VSMPO (Rusija), Titanium Metals Corp. (SAD), RTI Intl. (SAD), Fushun Jinming Titanium Industry (Kina), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Kina) i Osaka Titanium Technology Co. (Japan).
Aplikacije
Titanijumske legure se prvenstveno koriste u sledećim industrijama:
- Aerospace
- Vojna
- Medicinski
- Hemijski
- Sportska roba
Tokom proteklih nekoliko decenija, proizvođači aviona sve više se okreću na titan kao ključnu strukturnu komponentu. Od prve upotrebe početkom šezdesetih, prosečan sadržaj titana u komercijalnim avionima kompanije Boing povećao se sa oko 2% telesne težine na oko 15%. Više ...
Izvori
> TIMET Video: Proces Kroll-a. Dostupno na internet stranici Međunarodnog udruženja titana: http://www.titanium.org
Geološka anketa SAD: Titanijum. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulkan, Tom. 2010. Titanium: Metal bogova . Hardassetinvestor.com.
> Pratite Terence na Google+