Mi a titán?
Tulajdonságok
- Atomszimbólum: Ti
- Atomszám: 22
- Elem kategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 4,506 / cm3
- Olvadáspont: 3034 ° F (1668 ° C)
- Forráspont: 5949 ° F (3287 ° C)
- Moh keménysége: 6
Jellemzők
A titánt tartalmazó ötvözetek nagy szilárdságuk, könnyű súlyuk és rendkívüli korrózióállóságuk miatt ismertek.
Annak ellenére, hogy olyan erős, mint az acél, a titán mintegy 40% -kal könnyebb a tömegben, ami a kavitációval és az erózióval szembeni ellenállása miatt nélkülözhetetlen fémszerkezetet jelent a repülőgép-mérnökök számára.
A titán a víz és a kémiai közeg ellen is ellenáll a korróziónak. Ez azt jelenti, hogy a felületén vékony réteg titán-dioxidot (TiO2) képez, ami rendkívül nehéz ezeknek az anyagoknak a behatolása.
Alacsony rugalmassági modulusa azt jelenti, hogy a titán nem is nagyon rugalmas, hanem a hajlítás után tér vissza az eredeti formájához, ami jelentős szerepet játszik a memóriaötvözetek alakjában.
A titán nem mágneses és biokompatibilis (nem toxikus, nem allergiás), ami fokozottabban alkalmazza az orvosi területen.
Történelem
A titán-fém bármilyen formában való használata csak a második világháború után alakult ki.
Valójában a titánt nem izolálták fémként, amíg az amerikai kémikus, Matthew Hunter a titán-tetrakloridot (TiCl4) nátriummal 1910-ben csökkentette; A Hunter folyamat néven ismert módszer.
A kereskedelmi termelés azonban csak akkor jött, amikor William Justin Kroll megmutatta, hogy a titán magnéziummal is csökkenthető a kloridból az 1930-as években.
A Kroll-folyamat a mai napig a legfontosabb kereskedelmi gyártási módszer marad.
Miután kifejlesztett egy költséghatékony gyártási módszert, a titán első jelentős felhasználása katonai repülőgépeken történt. Mind a szovjet, mind az amerikai katonai repülőgépek és tengeralattjárók (pl. A szovjet Alfa és Mike osztály tengeralattjárók, valamint az USAF F100 Super Sabre és Lockheed A-12) az 1950-es és 1960-as évek elején titánötvözeteket használtak. Az 1960-as évek elején a titánötvözeteket a kereskedelmi légi járművek gyártói is használják.
Az orvosi terület, különösen fogászati implantátumok és protézisek, a titán hasznosságára ébredt, miután a svéd orvos Per-Ingvar Brånemark 1950-es évekből származó tanulmányai azt mutatták, hogy a titán nem okoz negatív immunválaszot emberekben, így a fém beleilleszkedik a testünkbe egy az oszteointegráció .
Termelés
Bár a titán a negyedik leggyakoribb fémelem a földkéregben ( alumínium , vas és magnézium mögött), a titán-fém termelése rendkívül érzékeny a szennyeződésre, különösen az oxigén miatt, ami viszonylag új fejleményeket és magas költségeket jelent.
A titán elsődleges termelésében használt fő ércek az ilmenite, amely a termelés mintegy 90% -át teszi ki, és a rutil, amely a fennmaradó 10% -ot teszi ki.
2010-ben körülbelül 6,3 millió tonna titán ásványi koncentrátumot állítottak elő, bár az évente gyártott titánkoncentrátumnak csak egy kis része (kb. 5% -a) titánfémmel végződik. Ehelyett a legtöbbet a titán-dioxid (TiO2), a festékekben, élelmiszerekben, gyógyszerekben és kozmetikumokban használt fehérítő pigment előállításához használják.
A Kroll-folyamat első lépése során titán-ércet zúzzuk és kokszszénnel klórozott atmoszférában felmelegítünk titán-tetraklorid (TiCl4) termelésére. Ezután a kloridot elkülönítjük és egy kondenzátoron keresztül visszük át, ami 99% -nál nagyobb titán-klorid-folyadékot eredményez.
A titán-tetrakloridot ezután közvetlenül az olvadt magnéziumot tartalmazó edényekbe küldjük. Az oxigénszennyeződés elkerülése érdekében ez argon gáz hozzáadásával inert.
A következõ desztillációs folyamat során, amely több napot is igénybe vehet, a edényt 1000 ° C¹ra kell felmelegíteni. A magnézium reagál a titán-kloriddal, eltávolítja a kloridot, elemi titánt és magnézium-kloridot.
Az eredményként előállított rostos titánt titánszivacsnak nevezik. A titánötvözetek és a nagy tisztaságú titánötvözetek előállításához a titánszivacs különböző ötvözőelemekkel olvasható, elektronsugaras, plazmaív vagy vákuum ívű olvadás alkalmazásával.
Abban a reményben, hogy csökkenti a titán extrakciós költségeit, az elektrolitikus és egyéb titán-fém előállítási folyamatokat továbbra is aktívan kutatják.
Stratégiai jellegéből adódóan a titán-fémtermelésre vonatkozó statisztikák nehézkesek lehetnek. A becslések szerint 2010-ben a teljes világ titán szivacsgyártás mintegy 150 000 tonna volt. A legnagyobb termelő országok Kína, Japán, Oroszország, Kazahsztán és az Egyesült Államok. A nagy titán szivacsgyártók közé tartozik a VSMPO (Oroszország), a Titanium Metals Corp. (USA), az RTI Intl. (USA), a Fushun Jinming Titanium Industry (Kína), a Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Kína) és az Osaka Titanium Technology Co. (Japán).
Alkalmazások
A titánötvözeteket elsősorban az alábbi iparágakban használják:
- légtér
- Katonai
- Orvosi
- Kémiai
- Sportcikkek
Az elmúlt évtizedekben a légijármű-gyártók egyre inkább a titán, mint kulcsfontosságú strukturális komponens felé fordultak. Az 1960-as évek elejétől kezdve a Boeing kereskedelmi légitársaságainak átlagos titántartalma a testtömeg körülbelül 2% -ról körülbelül 15% -ra emelkedett. Több...
források
> TIMET videó: A Kroll folyamat. A Nemzetközi Titán Egyesület honlapján érhető el: http://www.titanium.org
Az US Geological Survey: Titanium. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titán: Az Istenek Fémje . Hardassetinvestor.com.
> Terence követése a Google + -on