Kovy Profil a vlastnosti titanu

Titan je silný a lehký žáruvzdorný kov. Slitiny titanu jsou rozhodující pro letecký průmysl, ale díky svým četným jedinečným vlastnostem se používají také v lékařských, chemických a vojenských aplikacích i ve sportovním zboží.

Vlastnosti:

• Atomový symbol: Ti
• Atomové číslo: 22
• Element Kategorie: Přechodový kov
• Hustota: 4. 506 / cm3
• )
• Bod varu: 5949 ° F (3287 ° C)

• Tvrdost Moh: 6

Charakteristika:

Slitiny obsahující titan jsou známé díky vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a výjimečné odolnosti proti korozi.

Přes to, že je tak silný jako ocel, titan má o 40% lehčí hmotnost, což spolu s jeho odolností proti kavitaci a erozi činí z konstrukčního kovu nezbytný konstruktér pro leteckou techniku.

Titan je také obtížný ve své odolnosti proti korozi jak vodou, tak chemickými médii. To dělá tím, že na jeho povrchu vytváří tenkou vrstvu oxidu titaničitého (TiO2), což je pro tyto materiály extrémně obtížné proniknout.

Díky nízkému modulu pružnosti se titan příliš nepružuje, ale po ohýbání se vrací do původního tvaru, což má za následek jeho význam pro tvarování slitin paměti.

Titan je nemagnetický a biokompatibilní (netoxický, nealergenní), což vedlo k jeho rostoucímu využití v oblasti medicíny.

Historie:

Použití titanového kovu v jakékoliv formě se opravdu rozvinulo až po druhé světové válce.

Titan nebyl ve skutečnosti izolován jako kov, dokud ho americký chemik Matthew Hunter neprodukoval snížením chloridu titaničitého (TiCl4) sodíkem v roce 1910; Metoda nyní známá jako Hunterův proces.

Komerční výroba však nepřišla až poté, co William Justin Kroll ukázal, že titan může být také redukován z chloridu pomocí hořčíku ve třicátých letech.

Proces Kroll zůstává dodnes nejdůležitější komerční výrobní metodou.

Po vyvinutí nákladově efektivního způsobu výroby byl první použití titanu ve vojenských letadlech. Obě sovětské a americké vojenské letadla a ponorky (například sovětské ponorky třídy Alfa a Mike a USAF F100 Super Saber a Lockheed A-12) navržené v padesátých a šedesátých letech začaly používat slitiny titanu. Počátkem šedesátých let začaly slitiny titanu používat i výrobci komerčních letadel.

Lékařská oblast, zejména zubní implantáty a protetika, se probudila užitnost titanu po tom, co švédský doktor Per-Ingvar Brånemark studie datuje do padesátých lét ukázaly, že titan nespouštěje žádnou negativní imunitní odpověď u lidí, dovolovat kovu integrovat se do našeho těla proces nazývaný osseointegrace .

Výroba:

Přestože titan je čtvrtý nejčastější kovový prvek v zemské kůře (za hliníkem, železem a hořčíkem), výroba titanového kovu je extrémně citlivá na kontaminaci, zejména kyslíkem, vývoj a vysoké náklady.

Hlavní rudy používané v primární výrobě titanu jsou ilmenit, který tvoří přibližně 90% produkce a rutil, který představuje zbývajících 10%.

Asi 6. 3 miliony tun koncentrátu minerálního titanu bylo vyrobeno v roce 2010, ačkoli jen malá frakce (asi 5%) titanového koncentrátu vyrobeného každý rok nakonec skončí v kovovém titanu. Místo toho se nejvíce používá při výrobě oxidu titaničitého (TiO2), bílého pigmentu používaného v barvách, potravinách, lécích a kosmetice.

V prvním kroku procesu Kroll se titanová ruda rozdrtí a zahřeje se koksovatelným uhlím v atmosféře chloru za vzniku chloridu titaničitého (TiCl4). Chlorid je pak zachycen a odeslán přes kondenzátor, který produkuje kapalný chlorid titanu, který je čistý více než 99%.

Chlorid titaničitý je potom odeslán přímo do nádob obsahujících roztavený hořčík. Aby se zabránilo kontaminaci kyslíkem, je to inertním přídavkem argonového plynu.

Během následného destilačního procesu, který může trvat několik dní, se nádoba zahřeje na teplotu 1000 ° C (1832 ° F). Hořčík reaguje s chloridem titanu, zbaví chloridu a produkuje elementární titan a chlorid hořečnatý.

Výsledný vláknitý titan se označuje jako titanová houba. Pro výrobu slitin titanu a ingotů titanu s vysokou čistotou lze titanovou houbu roztavit různými legovacími prvky za použití elektronového paprsku, plazmového oblouku nebo tavení vakuového oblouku.

V naději na snížení nákladů na extrakci titanu jsou stále aktivně zkoumány elektrolytické a další procesy výroby titanového kovu.

Vzhledem ke své strategické povaze může být obtížné získat statistiky o výrobě titanového kovu. Odhaduje se však, že celková světová produkce houbiček byla v roce 2010 zhruba 150 000 tun. Největšími producentskými zeměmi jsou Čína, Japonsko, Rusko, Kazachstán a Spojené státy. Mezi velké výrobce houbiček titanu patří VSMPO (Rusko), Titanium Metals Corp. (USA), RTI Intl. (USA), Fushun Jinming Titanium Industry (Čína), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Čína) a Osaka Titanium Technology Co. (Japonsko).

Aplikace:

Slitiny titanu se používají především v následujících odvětvích:

• Letectví
• Vojenské
• Lékařské
• Chemické
• Sportovní zboží

výrobci se stále více obracejí na titan jako klíčovou stavební složku. Od svého prvního použití na počátku šedesátých let se průměrný obsah titanu v leteckých společnostech společnosti Boeing zvýšil z přibližně 2% tělesné hmotnosti na přibližně 15%. Více …

Zdroje:

TIMET Video: Proces Kroll.K dispozici na webových stránkách Mezinárodní asociace titanu: // www. titan. org
Americký geologický průzkum: Titanium. // minerály. usgs. gov / nerosty / hospody / komodita / titan /
Vulcan, Tom. 2010. Titanium: Kůň bohů . Hardassetinvestor. com.

Sledujte Terence na Google+