Kas yra titanas?
Savybės
- Atominis simbolis: Ti
- Atominis numeris: 22
- Elementas Kategorija: Transition Metal
- Tankis: 4.506 / cm3
- Lydymosi temperatūra: 3034 ° F (1668 ° C)
- Virimo temperatūra: 5949 ° F (3287 ° C)
- Moho kietumas: 6
Charakteristikos
Lydiniai, kurių sudėtyje yra titano, yra žinomi dėl jų didelio stiprumo, lengvo svorio ir išskirtinio atsparumo korozijai.
Nepaisant to, kad jis yra toks pat stiprus, kaip ir plienas, titanas yra apie 40% lengvesnis, o kartu su atsparumu kavitacijai ir erozijai, tai yra svarbus konstrukcinis metalas aviacijos ir kosmoso inžinieriams.
Titanas taip pat pasižymi atsparumu korozijai tiek vandens, tiek cheminių terpių. Tai atliekama formuojant ploną titano dioksido (TiO2) sluoksnį ant jo paviršiaus, kuris yra labai sunkus šioms medžiagoms įsiskverbti.
Turint mažą elastingumo modulį, titanas taip pat nėra labai lankstus, bet po lenkimo grįžta į savo pradinę formą, todėl svarbu formuoti atminties lydinius.
Titanas yra nemagnetinis ir biologiškai suderinamas (netoksiškas, nealergiškas), dėl kurio vis dažniau naudojama medicinos srityje.
Istorija
Titano metalo bet kokia forma naudojimas iš tikrųjų išsiplėtė tik po Antrojo pasaulinio karo.
Tiesą sakant, titanas nebuvo izoliuotas kaip metalas, kol amerikietis chemikas Matthew Hunter pagamino jį 1910 m. Sumažinęs titano tetrachloridą (TiCl4) su natriu; Dabar metodas vadinamas Hunter procesu.
Komercinė gamyba, tačiau, nebuvo tik tada, kai William Justin Kroll parodė, kad titanas taip pat gali būti sumažintas nuo chlorido naudojant magnio 1930-aisiais.
"Kroll" procesas iki šios dienos išlieka svarbiausias komercinis gamybos metodas.
Sukūrus rentabilų gamybos metodą, pirmas didžiausias titano naudojimas buvo karinėse orlaiviuose. 1950-ųjų ir 1960-ųjų dešimtmetyje pradėjo naudoti ir titano lydinius, tiek Sovietų, tiek JAV karinius lėktuvus ir povandeninius laivus (pvz., Sovietų Alfa ir Mike klasės povandeninius laivus, JAVF F100 Super Saber ir Lockheed A-12). 1960-ųjų pradžioje titano lydinius pradėjo naudoti komerciniai orlaivių gamintojai.
Švedijos gydytojo Per-Ingvar Brånemark tyrimų, atliktų 1950-aisiais, medicininė sritis, ypač dantų implantai ir protezai, prabudo dėl titano naudingumo, o tai parodė, kad titanas žmogaus neigiamą imuninį atsaką neleidžia, todėl metalas gali integruotis į mūsų kūnus procese, kurį jis vadinama osseointegracija .
Gamyba
Nors titanas yra ketvirtas labiausiai paplitęs metalo elementas žemės plutoje (už aliuminio , geležies ir magnio), titano metalo gamyba labai jautriai reaguoja į taršą, ypač deguonį, dėl kurio santykinai pastaruoju metu vystosi ir yra didelės sąnaudos.
Pagrindinės rūdos, naudojamos pirminėje titano gamyboje, yra ilmenitas, kuris sudaro apie 90% produkcijos, o rutilas - likusius 10%.
2010 m. Buvo pagaminta apie 6,3 milijono tonų titano mineralinio koncentrato, nors tik maža frakcija (apie 5%) titano koncentrato, pagaminto kiekvienais metais, galiausiai pasiekia titano metalą. Vietoj to dauguma yra naudojami titano dioksido (TiO2), dažų, maisto produktų, vaistų ir kosmetikos dažiklių gamybai.
Pirmajame Krollo proceso etape titano rūdą grūsti ir kaitina akmens anglių koksu chloro atmosferoje, kad pagamintų titano tetrachloridą (TiCl4). Chloridas užfiksuojamas ir siunčiamas per kondensatorių, kuris gamina titano chlorido skysčio, kuris yra daugiau kaip 99% grynumo.
Titano tetrachloridas siunčiamas tiesiai į indus, kuriuose yra išlydyto magnio. Siekiant išvengti deguonies užteršimo, tai yra inertiška pridėjus argono dujas.
Per paskesnį distiliavimo procesą, kuris gali užtrukti kelias dienas, indas įkaitinamas iki 1832 ° F (1000 ° C). Magnis reaguoja su titano chloridu, pašalina chloridą ir gamina elementinį titano ir magnio chloridą.
Pluoštinis titanas, kuris susidaro kaip rezultatas, vadinamas titano kempine. Titano lydiniams ir didelio grynumo titano lydiniams gaminti titano kempinę galima ištirpinti įvairiais legiravimo elementais, naudojant elektronų pluoštą, plazminį lanką ar vakuuminės arkos lydymą.
Tikėdamasi sumažinti titano išgavimo sąnaudas, toliau tiriami elektrolitiniai ir kiti titano metalo gamybos procesai.
Dėl savo strateginio pobūdžio gali būti sunku gauti statistikos apie titano metalo gamybą. Tačiau manoma, kad 2010 m. Pasaulio titano kempinės gamyba sudarė apie 150 000 tonų. Didžiausios gaminančios šalys yra Kinija, Japonija, Rusija, Kazachstanas ir Jungtinės Valstijos. Dideli titano kempinių gamintojai yra "VSMPO" (Rusija), "Titanium Metals Corp." (JAV), RTI Intl. (JAV), "Fushun Jinming Titanium Industry" (Kinija), "Luoyang Sunrui Wayi Titanium" (Kinija) ir "Osaka Titanium Technology Co." (Japonija).
Programos
Titano metalo lydiniai pirmiausia naudojami šiose pramonės šakose:
- Aerokosmosas
- Karinis
- Medicina
- Cheminis
- Sporto prekės
Per pastaruosius kelis dešimtmečius orlaivių gamintojai vis labiau kreipėsi į titaną kaip pagrindinį struktūrinį komponentą. Nuo pirmųjų 1960-ųjų metų pradžios "Boeing" komercinėse aviakompanijose vidutinis titano kiekis padidėjo nuo maždaug 2% kūno svorio iki maždaug 15%. Daugiau ...
Šaltiniai
> TIMET video: Kroll procesas. Pasiekiama Tarptautinio titano asociacijos svetainėje: http://www.titanium.org
JAV geologijos tarnyba: titano. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulkanas, Tomas. Titanas: Metalo iš Dievų . Hardassetinvestor.com.
> " Follow" "Terence" "Google+"