Mis on titaan?
Omadused
- Atomic sümbol: Ti
- Atomic Number: 22
- Element Kategooria: Transition Metal
- Tihedus: 4,506 / cm3
- Sulamispunkt: 3034 ° F (1668 ° C)
- Keemispunkt: 5949 ° F (3287 ° C)
- Mohi kõvadus: 6
Omadused
Titaani sisaldavad sulamid on tuntud oma tugevate, kergete ja erakordselt korrosioonikindluse poolest .
Vaatamata sellele, et see on nii tugev kui teras, on titaan massist ligikaudu 40% kergem, mis koos selle takistusega kavitatsioonile ja erosioonile muudab selle kosmosetööstuse inseneride jaoks olulise struktuurse metalli.
Titaan on samuti vees ja keemilises keskkonnas vastupidav korrosioonile. See teeb selle, moodustades selle pinnale õhukese kihi titaandioksiidi (TiO2), mis on nende materjalide tungimiseks äärmiselt keeruline.
Elastsuse madala mooduli olemasolu tähendab, et titaan ei ole ka väga paindlik, kuid pärast painutamist pöördub tagasi oma esialgse kuju, mille tagajärjeks on mäluallikate kujundamine.
Titaan on mittemagneetiline ja bioloogiliselt ühilduv (mittetoksiline, mitteallergiline), mis on selle meditsiinivaldkonnas üha enam kasutanud.
Ajalugu
Titaani metalli kasutamine mistahes kujul alles tõepoolest tekkis pärast II maailmasõda.
Tegelikult titaani ei eraldatud metallina seni, kuni Ameerika keemik Matthew Hunter seda tegi, vähendades 1910. aastal titaantetrakloriidi (TiCl4) naatriumiga; Meetod, mida nüüd tuntakse Hunteri protsessina.
Kommertstoodang ei tulnud alles siis, kui William Justin Kroll näitas, et 1930. aastatel võib titaani vähendada ka kloriidist, kasutades magneesiumit .
Krolli protsess on tänapäeval kõige olulisem kaubanduslik tootmismeetod.
Pärast kulutõhusa tootmismeetodi väljatöötamist oli titaani esimene suur kasutamine sõjalennukites. 1950.-1960-ndatel aastatel hakati titaanisulamite kasutamist kasutama nii Nõukogude kui ka Ameerika sõjaväe lennukeid ja allveelaevu (nt Nõukogude Alfa ja Mike Classi allveelaevad ning USAF F100 Super Sabre ja Lockheed A-12). 1960. aastate alguses hakkasid titaani sulamid kasutama ka kommertslendude tootjad.
Meditsiinivaldkond, eriti hambaimplantaadid ja proteesid, ärkasid titaani kasulikkust pärast seda, kui Rootsi insener Per-Ingvar Brånemarki 1950. aastatel tehtud uuringud näitasid, et titaan ei käivitu inimestel negatiivset immuunvastust, võimaldades metallil integreeruda meie kehasse protsessis, mida ta nimetatakse osteointegratsiooni .
Tootmine
Kuigi titaanmetall on neljandas kõige levinumad metalli elemendid maakoores ( alumiiniumi , rauda ja magneesiumi taga), on titaani metalli tootmine äärmiselt tundlik saasteainete, eriti hapniku suhtes, mis on tingitud suhteliselt hiljutistest arengutest ja kulutustest.
Peamised maagid, mida kasutatakse titaani esmases tootmises, on ilmeniid, mis moodustab umbes 90% toodangust ja rutiil, mis moodustab ülejäänud 10%.
2010. aastal toodi umbes 6,3 miljonit tonni titaanist mineraalkontsentraati, kuigi igal aastal toodetud titaanist valmistatud kontsentraati toodetakse vaid väikeses fraktsioonis (umbes 5%). Selle asemel kasutatakse enamasti titaandioksiidi (TiO2) tootmist, värvides, toidus, ravimites ja kosmeetikas kasutatavat valgendavat pigmenti.
Krolli protsessi esimeses etapis purustatakse titaanimaag ja soojendatakse tselekoksiidi (TiCl4) saamiseks koksisökis kloori atmosfääris. Seejärel filtreeritakse kloriid ja saadetakse läbi kondensaatori, mis toodab 99% puhtusega titaanklororiidi vedelikku.
Seejärel saadetakse titaantetrakloriid otse sulanud magneesiumit sisaldavate anumate juurde. Hapniku saastumise vältimiseks tehakse see argoongaasi lisamisega inertseks.
Järgneva destilleerimisprotsessi käigus, mis võib kesta mitu päeva, kuumutatakse anumat kuni 1832 ° F (1000 ° C). Magneesium reageerib titaankloriidiga, eemaldades kloriidi ja toodavad elementaarset titaani ja magneesiumkloriidi.
Selle tulemusena toodetud kiudainete titaani nimetatakse titaanist käsnaks. Titaani sulamite ja kõrge puhtusastmega titaani valuplokkide valmistamiseks võib titaanist käsn sulatada mitmesuguste legeerivate elementidega, kasutades elektronkiire, plasmakaare või vaakumkaare sulamist.
Titaani ekstraheerimiskulude vähendamise lootuses jätkatakse aktiivse uurimisega elektrolüüsi ja muid titaanist metalli tootmise protsesse.
Oma strateegilise iseloomu tõttu võib titaani metallitootmise statistika olla raske saavutada. Hinnanguliselt on kogu maailma titaanist käsnade tootmine 2010. aastal umbes 150 000 tonni. Suurimad tootvad riigid on Hiina, Jaapan, Venemaa, Kasahstan ja Ameerika Ühendriigid. Suurte titaanist käsnade tootjad on VSMPO (Venemaa), Titanium Metals Corp (USA), RTI Intl. (USA), Fushun Jinming Titanium Industry (Hiina), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Hiina) ja Osaka Titanium Technology Co. (Jaapan).
Taotlused
Titaaniumisulamit kasutatakse peamiselt järgmistes tööstustes:
- Kosmosetööstus
- Sõjavägi
- Meditsiiniline
- Keemiline
- Spordikaubad
Viimase paari aastakümne jooksul on õhusõidukite tootjad üha enam pöördunud titaani kui peamise struktuurilise komponendina. Alates 1960. aastate alguses kasutasid esimesed kasutused Boeingu kommertslendude lennuettevõtjate keskmist titaanisisaldust umbes 2% -st kehakaalust kuni ligikaudu 15%. Veel ...
Allikad
> TIMET Video: Krolli protsess. Saadaval International Titanium Association veebilehel: http://www.titanium.org
USA geoloogiline uuring: titaan. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titaan: Jumalate metall . Hardassetinvestor.com.
> Järgige Terencei teenuses Google+