Propriétés physicochimiques du titane. Propriétés et applications du titane. Titane dans la construction

Beaucoup s'intéressent à un titane un peu mystérieux et mal compris - un métal dont les propriétés sont quelque peu ambiguës. Le métal est à la fois le plus solide et le plus fragile.

Le métal le plus solide et le plus cassant

Il a été découvert par deux scientifiques avec une différence de 6 ans - l'Anglais W. Gregor et l'Allemand M. Klaproth. Le nom du titan est associé, d'une part, aux titans mythiques, surnaturels et intrépides, d'autre part, à Titania, la reine des fées.
C'est l'un des matériaux les plus courants dans la nature, mais le processus d'obtention d'un métal pur est particulièrement difficile.

22 élément chimique du tableau de D. Mendeleïev Le titane (Ti) appartient au 4e groupe de la 4e période.

La couleur du titane est blanc argenté avec un éclat prononcé. Ses reflets scintillent de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.

Il fait partie des métaux réfractaires. Il fond à +1660°C (±20°). Le titane est paramagnétique : il n'est pas magnétisé dans un champ magnétique et n'en est pas expulsé.
Le métal se caractérise par une faible densité et une résistance élevée. Mais la particularité de ce matériau réside dans le fait que même des impuretés minimes d'autres éléments chimiques modifient radicalement ses propriétés. En présence d'une fraction insignifiante d'autres métaux, le titane perd sa résistance à la chaleur et un minimum de substances non métalliques dans sa composition rend l'alliage cassant.
Cette caractéristique détermine la présence de 2 types de matériaux : pur et technique.

1. Le titane pur est utilisé lorsqu'une substance très légère est requise, capable de supporter de lourdes charges et des plages de températures ultra-élevées.
2. Le matériau technique est utilisé là où des paramètres tels que la légèreté, la résistance et la résistance à la corrosion sont évalués.

La substance a la propriété d'anisotropie. Cela signifie que le métal peut modifier ses caractéristiques physiques en fonction de la force appliquée. Cette caractéristique doit être prise en compte lors de la planification de l'utilisation du matériau.

Le titane perd sa résistance à la moindre présence d'impuretés d'autres métaux.

Des études menées sur les propriétés du titane dans des conditions normales confirment son inertie. La substance ne réagit pas aux éléments de l'atmosphère environnante.
La modification des paramètres commence lorsque la température atteint +400°C et plus. Le titane réagit avec l'oxygène, peut s'enflammer dans l'azote, absorbe les gaz.
Ces propriétés rendent difficile l'obtention d'une substance pure et de ses alliages. La production de titane est basée sur l'utilisation d'équipements sous vide coûteux.

Le titane et la concurrence avec d'autres métaux

Ce métal est constamment comparé aux alliages d'aluminium et de fer. De nombreuses propriétés chimiques du titane sont nettement meilleures que celles des concurrents :

1. En termes de résistance mécanique, le titane surpasse le fer de 2 fois et l'aluminium de 6 fois. Sa résistance augmente avec la diminution de la température, ce qui n'est pas observé chez les concurrents.
   Les caractéristiques anticorrosion du titane sont nettement supérieures à celles des autres métaux.
2. A température ambiante, le métal est absolument inerte. Mais lorsque la température dépasse +200°C, la substance commence à absorber de l'hydrogène, modifiant ses caractéristiques.
3. À des températures plus élevées, le titane réagit avec d'autres éléments chimiques. Il a une résistance spécifique élevée, qui est 2 fois supérieure aux propriétés des meilleurs alliages de fer.
4. Les propriétés anti-corrosion du titane dépassent largement celles de l'aluminium et de l'acier inoxydable.
5. La substance est un mauvais conducteur d'électricité. Le titane a une résistivité 5 fois celle du fer, 20 fois celle de l'aluminium et 10 fois celle du magnésium.
6. Le titane se caractérise par une faible conductivité thermique, ceci est dû au faible coefficient de dilatation thermique. Elle est 3 fois inférieure à celle du fer et 12 fois inférieure à celle de l'aluminium.
   

Comment le titane est-il obtenu ?

Le matériau occupe la 10e place en termes de diffusion dans la nature. Il existe environ 70 minéraux contenant du titane sous forme d'acide titanique ou de son dioxyde. Les plus courants d'entre eux et contenant un pourcentage élevé de dérivés métalliques :

• ilménite;
• rutile;
• anatase;
• pérovskite;
• la brookite.

Les principaux gisements de minerais de titane sont situés aux États-Unis, en Grande-Bretagne, au Japon, de grands gisements ont été découverts en Russie, en Ukraine, au Canada, en France, en Espagne et en Belgique.

L'extraction du titane est un processus coûteux et à forte intensité de main-d'œuvre

Obtenir du métal d'eux coûte très cher. Les scientifiques ont développé 4 façons de produire du titane, dont chacune fonctionne et est utilisée efficacement dans l'industrie :

1. Méthode au magnésium. Les matières premières extraites contenant des impuretés de titane sont traitées et du dioxyde de titane est obtenu. Cette substance est soumise à une chloration dans des mines ou des électrolyseurs au sel à des températures élevées. Le procédé est très lent et s'effectue en présence d'un catalyseur au carbone. Dans ce cas, le dioxyde solide est converti en une substance gazeuse - le tétrachlorure de titane. Le matériau résultant est réduit par du magnésium ou du sodium. L'alliage formé lors de la réaction est soumis à un chauffage dans une unité sous vide à des températures ultra élevées. À la suite de la réaction, il se produit une évaporation du magnésium et de ses composés avec le chlore. A la fin du processus, un matériau semblable à une éponge est obtenu. Il est fondu et du titane de haute qualité est obtenu.
2. Méthode hydrure-calcium. Le minerai est soumis à une réaction chimique et l'hydrure de titane est obtenu. L'étape suivante est la séparation de la substance en composants. Le titane et l'hydrogène sont libérés lors du chauffage dans les installations sous vide. À la fin du processus, on obtient de l'oxyde de calcium, qui est lavé avec des acides faibles. Les deux premières méthodes concernent la production industrielle. Ils permettent d'obtenir du titane pur dans les plus brefs délais à des coûts relativement faibles.
3. méthode d'électrolyse. Les composés de titane sont soumis à un courant élevé. Selon la matière première, les composés sont divisés en composants : chlore, oxygène et titane.
4. Méthode à l'iodure ou raffinage. Le dioxyde de titane obtenu à partir de minéraux est aspergé de vapeur d'iode. À la suite de la réaction, de l'iodure de titane se forme, qui est chauffé à une température élevée - + 1300 ... + 1400 ° C et agit dessus avec un courant électrique. Dans le même temps, les composants sont isolés du matériau source : l'iode et le titane. Le métal obtenu par cette méthode ne contient ni impuretés ni additifs.

Domaines d'utilisation

L'utilisation du titane dépend du degré de sa purification des impuretés. La présence même d'une petite quantité d'autres éléments chimiques dans la composition d'un alliage de titane modifie radicalement ses caractéristiques physiques et mécaniques.

Le titane avec une certaine quantité d'impuretés est appelé technique. Il a des taux élevés de résistance à la corrosion, c'est un matériau léger et très durable. Son application dépend de ces indicateurs et d'autres.

• Dans l'industrie chimique le titane et ses alliages sont utilisés pour fabriquer des échangeurs de chaleur, des tuyaux de différents diamètres, des raccords, des boîtiers et des pièces de pompes à des fins diverses. La substance est indispensable dans les endroits où une résistance élevée et une résistance aux acides sont requises.
• Dans les transports le titane est utilisé pour la fabrication de pièces et d'assemblages de bicyclettes, de voitures, de wagons et de trains. L'utilisation du matériau réduit le poids du matériel roulant et des voitures, rend les pièces de vélo plus légères et plus solides.
• Le titane est important au département naval. Des pièces et éléments de coques de sous-marins, des hélices de bateaux et d'hélicoptères en sont fabriqués.
• Dans le BTP un alliage zinc-titane est utilisé. Il est utilisé comme matériau de finition pour les façades et les toits. Cet alliage très résistant possède une propriété importante : il peut être utilisé pour réaliser des détails architecturaux de la configuration la plus fantastique. Il peut prendre n'importe quelle forme.
• Au cours de la dernière décennie, le titane a été largement utilisé dans l'industrie pétrolière. Ses alliages sont utilisés dans la fabrication d'équipements de forage ultra-profond. Le matériau est utilisé pour la fabrication d'équipements pour la production de pétrole et de gaz sur les plateformes offshore.

Le titane a une très large gamme d'applications.

Le titane pur a ses utilisations. Il est nécessaire là où la résistance aux températures élevées est requise et en même temps la résistance du métal doit être maintenue.

Il est appliqué dans :

• l'industrie aéronautique et spatiale pour la fabrication de pièces de revêtement, de coques, de fixations, de châssis ;
• médicaments pour prothèses et fabrication de valves cardiaques et autres dispositifs;
• technique pour travailler dans la région cryogénique (ici, ils utilisent la propriété du titane - avec une diminution de la température, la résistance du métal augmente et sa plasticité n'est pas perdue).

En termes de pourcentage, l'utilisation du titane pour la production de divers matériaux ressemble à ceci :

• 60% est utilisé pour la fabrication de peinture ;
• le plastique en consomme 20 % ;
• 13 % sont utilisés dans la production de papier ;
• la construction mécanique consomme 7 % du titane ainsi obtenu et de ses alliages.

Les matières premières et le processus d'obtention du titane sont coûteux, les coûts de sa production sont compensés et amortis par la durée de vie des produits de cette substance, sa capacité à ne pas changer d'apparence pendant toute la durée de fonctionnement.

Dans le système périodique, l'élément chimique titane est désigné par Ti (titane) et se situe dans un sous-groupe latéral du groupe IV, dans la période 4 sous le numéro atomique 22. C'est un métal solide blanc argenté qui fait partie d'un grand nombre de minéraux. Vous pouvez acheter du titane sur notre site Web.

Le titane a été découvert à la fin du XVIIIe siècle par des chimistes d'Angleterre et d'Allemagne, William Gregor et Martin Klaproth, indépendamment l'un de l'autre avec une différence de six ans. C'est Martin Klaproth qui a donné le nom à l'élément en l'honneur des anciens caractères grecs des titans (créatures énormes, fortes et immortelles). Il s'est avéré que le nom est devenu prophétique, mais il a fallu encore plus de 150 ans à l'humanité pour se familiariser avec toutes les propriétés du titane. Seulement trois décennies plus tard, le premier échantillon de titane métallique a été obtenu. A cette époque, il n'était pratiquement pas utilisé en raison de sa fragilité. En 1925, après une série d'expériences, les chimistes Van Arkel et De Boer obtiennent du titane pur par la méthode de l'iodure.

En raison des propriétés précieuses du métal, les ingénieurs et les concepteurs ont immédiatement attiré l'attention sur lui. Ce fut une véritable percée. En 1940, Kroll a développé une méthode thermique au magnésium pour obtenir du titane à partir de minerai. Cette méthode est toujours d'actualité aujourd'hui.

Propriétés physiques et mécaniques

Le titane est un métal assez réfractaire. Son point de fusion est de 1668±3°C. Selon cet indicateur, il est inférieur à des métaux tels que le tantale, le tungstène, le rhénium, le niobium, le molybdène, le tantale, le zirconium. Le titane est un métal paramagnétique. Dans un champ magnétique, il n'est pas magnétisé, mais il n'en est pas expulsé. Image 2
Le titane a une faible densité (4,5 g/cm³) et une résistance élevée (jusqu'à 140 kg/mm²). Ces propriétés ne changent pratiquement pas à des températures élevées. Il est plus de 1,5 fois plus lourd que l'aluminium (2,7 g/cm³), mais 1,5 fois plus léger que le fer (7,8 g/cm³). En termes de propriétés mécaniques, le titane est bien supérieur à ces métaux. En termes de résistance, le titane et ses alliages sont comparables à de nombreuses nuances d'aciers alliés.

En termes de résistance à la corrosion, le titane n'est pas inférieur au platine. Le métal a une excellente résistance aux conditions de cavitation. Les bulles d'air formées dans un milieu liquide lors du mouvement actif d'une pièce en titane ne la détruisent pratiquement pas.

C'est un métal durable qui peut résister à la fracture et à la déformation plastique. Il est 12 fois plus dur que l'aluminium et 4 fois plus dur que le cuivre et le fer. Un autre indicateur important est la limite d'élasticité. Avec une augmentation de cet indicateur, la résistance des pièces en titane aux charges opérationnelles s'améliore.

Dans les alliages avec certains métaux (en particulier le nickel et l'hydrogène), le titane est capable de "mémoriser" la forme du produit créé à une certaine température. Un tel produit peut alors se déformer et il conservera longtemps cette position. Si le produit est chauffé à la température à laquelle il a été fabriqué, le produit reprendra sa forme d'origine. Cette propriété est appelée "mémoire".

La conductivité thermique du titane est relativement faible et le coefficient de dilatation linéaire aussi. Il en résulte que le métal est un mauvais conducteur d'électricité et de chaleur. Mais à basse température, c'est un supraconducteur de l'électricité, ce qui lui permet de transmettre de l'énergie sur des distances considérables. Le titane a également une résistance électrique élevée.
Le métal titane pur est soumis à divers types de traitement à froid et à chaud. Il peut être étiré et transformé en fil, forgé, roulé en bandes, feuilles et feuilles d'une épaisseur allant jusqu'à 0,01 mm. Les types de produits laminés suivants sont fabriqués à partir de titane : ruban de titane, fil de titane, tuyaux en titane, bagues en titane, cercle de titane, barre de titane.

Propriétés chimiques

Le titane pur est un élément réactif. Du fait qu'un film protecteur dense se forme à sa surface, le métal est très résistant à la corrosion. Il ne subit pas d'oxydation à l'air, dans l'eau de mer salée, n'évolue pas dans de nombreux environnements chimiques agressifs (par exemple : acide nitrique dilué et concentré, eau régale). À haute température, le titane interagit beaucoup plus activement avec les réactifs. Il s'enflamme dans l'air à une température de 1200°C. Lorsqu'il est allumé, le métal dégage une lueur brillante. Une réaction active se produit également avec l'azote, avec la formation d'un film de nitrure jaune-brun à la surface du titane.

Les réactions avec les acides chlorhydrique et sulfurique à température ambiante sont faibles, mais lorsqu'il est chauffé, le métal se dissout fortement. À la suite de la réaction, des chlorures inférieurs et du monosulfate sont formés. De faibles interactions avec les acides phosphorique et nitrique se produisent également. Le métal réagit avec les halogènes. La réaction avec le chlore se produit à 300°C.
La réaction active avec l'hydrogène se déroule à une température légèrement supérieure à la température ambiante. Le titane absorbe activement l'hydrogène. 1 g de titane peut absorber jusqu'à 400 cm³ d'hydrogène. Le métal chauffé décompose le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. L'interaction avec la vapeur d'eau se produit à des températures supérieures à 800°C. À la suite de la réaction, un oxyde métallique se forme et de l'hydrogène s'échappe. À des températures plus élevées, le titane chaud absorbe le dioxyde de carbone et forme du carbure et de l'oxyde.

Comment avoir

Le titane est l'un des éléments les plus courants sur Terre. Son contenu dans les entrailles de la planète en poids est de 0,57%. La concentration la plus élevée du métal est observée dans la "coquille de basalte" (0,9%), dans les roches granitiques (0,23%) et dans les roches ultrabasiques (0,03%). Il existe environ 70 minéraux de titane qui en contiennent sous forme d'acide titanique ou de dioxyde. Les principaux minéraux des minerais de titane sont : l'ilménite, l'anatase, le rutile, la brookite, la loparite, le leucoxène, la pérovskite et le sphène. Les principaux producteurs mondiaux de titane sont la Grande-Bretagne, les États-Unis, la France, le Japon, le Canada, l'Italie, l'Espagne et la Belgique.
Il existe plusieurs façons d'obtenir du titane. Tous sont appliqués dans la pratique et sont assez efficaces.

1. Procédé thermique au magnésium.

Le minerai contenant du titane est extrait et transformé en dioxyde, qui est soumis lentement et à des températures très élevées à une chloration. La chloration est réalisée en milieu carboné. Le chlorure de titane formé à la suite de la réaction est ensuite réduit avec du magnésium. Le métal résultant est chauffé dans un équipement sous vide à haute température. En conséquence, le magnésium et le chlorure de magnésium s'évaporent, laissant le titane avec de nombreux pores et vides. Le titane spongieux est refondu pour produire un métal de haute qualité.

2. Méthode hydrure-calcium.

Tout d'abord, l'hydrure de titane est obtenu, puis il est séparé en composants : titane et hydrogène. Le processus se déroule dans un espace sans air à haute température. De l'oxyde de calcium se forme, qui est lavé avec des acides faibles.
Les méthodes thermiques à l'hydrure de calcium et au magnésium sont couramment utilisées à l'échelle industrielle. Ces méthodes permettent d'obtenir une quantité importante de titane en peu de temps, avec des coûts monétaires minimes.

3. Méthode d'électrolyse.

Le chlorure ou le dioxyde de titane est exposé à un courant élevé. En conséquence, les composés sont décomposés.

4. Méthode à l'iodure.

Le dioxyde de titane interagit avec la vapeur d'iode. Ensuite, l'iodure de titane est exposé à une température élevée, ce qui donne du titane. Cette méthode est la plus efficace, mais aussi la plus coûteuse. Le titane est d'une très grande pureté sans impuretés ni additifs.

Application de titane

En raison de ses bonnes propriétés anti-corrosion, le titane est utilisé pour la fabrication d'équipements chimiques. La haute résistance à la chaleur du métal et de ses alliages contribue à son utilisation dans la technologie moderne. Les alliages de titane sont un excellent matériau pour les avions, les fusées et la construction navale.

Les monuments sont en titane. Et les cloches faites de ce métal sont connues pour leur sonorité extraordinaire et très belle. Le dioxyde de titane est un composant de certains médicaments, par exemple : les pommades contre les maladies de la peau. Les composés métalliques avec du nickel, de l'aluminium et du carbone sont également très demandés.

Le titane et ses alliages ont trouvé des applications dans des domaines tels que les industries chimiques et alimentaires, la métallurgie des métaux non ferreux, l'électronique, la technologie nucléaire, l'ingénierie énergétique, la galvanoplastie. Les armes, les plaques de blindage, les instruments et implants chirurgicaux, les systèmes d'irrigation, les équipements sportifs et même les bijoux sont fabriqués à partir de titane et de ses alliages. Au cours du processus de nitruration, un film doré se forme à la surface du métal, qui n'est pas inférieur en beauté même à l'or véritable.

Le titane occupe la 4ème place en termes de distribution dans la production, mais une technologie efficace pour son extraction n'a été développée que dans les années 40 du siècle dernier. C'est un métal de couleur argentée, caractérisé par une faible densité et des caractéristiques uniques. Pour analyser le degré de distribution dans l'industrie et dans d'autres domaines, il est nécessaire d'exprimer les propriétés du titane et la portée de ses alliages.

Caractéristiques principales

Le métal a une faible densité - seulement 4,5 g/cm³. Les propriétés anti-corrosion sont dues à un film d'oxyde stable formé sur la surface. De par cette qualité, le titane ne change pas ses propriétés lors d'une exposition prolongée à l'eau, à l'acide chlorhydrique. Les zones endommagées ne se produisent pas en raison du stress, qui est le principal problème de l'acier.

Dans sa forme pure, le titane possède les qualités et caractéristiques suivantes :

• point de fusion nominal — 1660°С ;
• sous influence thermique +3 227 ° С bout;
• résistance à la traction - jusqu'à 450 MPa;
• caractérisé par un faible indice d'élasticité - jusqu'à 110,25 GPa;
• sur l'échelle HB, la dureté est de 103 ;
• la limite d'élasticité est l'une des plus optimales parmi les métaux - jusqu'à 380 MPa;
• conductivité thermique du titane pur sans additifs - 16,791 W / m * C;
• coefficient minimal de dilatation thermique ;
• cet élément est un paramagnétique.

A titre de comparaison, la résistance de ce matériau est 2 fois celle du fer pur et 4 fois celle de l'aluminium. Le titane a également deux phases polymorphes - basse température et haute température.

Pour les besoins industriels, le titane pur n'est pas utilisé en raison de son coût élevé et des performances requises. Pour augmenter la rigidité, des oxydes, des hybrides et des nitrures sont ajoutés à la composition. Modifiez rarement les caractéristiques du matériau pour améliorer la résistance à la corrosion. Les principaux types d'additifs pour l'obtention d'alliages : acier, nickel, aluminium. Dans certains cas, il remplit les fonctions d'un composant supplémentaire.

Domaines d'utilisation

En raison de sa faible gravité spécifique et de ses paramètres de résistance, le titane est largement utilisé dans les industries aéronautique et spatiale. Il est utilisé comme matériau structurel principal dans sa forme pure. Dans des cas particuliers, en réduisant la résistance à la chaleur, des alliages moins chers sont fabriqués. Dans le même temps, sa résistance à la corrosion et sa résistance mécanique restent inchangées.

De plus, le matériau avec des additifs en titane a trouvé une application dans les domaines suivants :

• Industrie chimique. Sa résistance à presque tous les milieux agressifs, à l'exception des acides organiques, permet de fabriquer des équipements complexes avec de bons indicateurs de durée de vie sans entretien.
• Fabrication de véhicules. La raison en est la faible gravité spécifique et la résistance mécanique. Des cadres ou des éléments structurels porteurs en sont fabriqués.
• La médecine. À des fins spéciales, un alliage spécial de nitinol (titane et nickel) est utilisé. Sa particularité est la mémoire de forme. Pour réduire la charge des patients et minimiser la probabilité d'effets négatifs sur le corps, de nombreuses attelles médicales et dispositifs similaires sont en titane.
• Dans l'industrie, le métal est utilisé pour la fabrication de boîtiers et d'éléments individuels d'équipement.
• Les bijoux en titane ont un aspect et une sensation uniques.

Dans la plupart des cas, le matériau est traité en usine. Mais il existe un certain nombre d'exceptions - connaissant les propriétés de ce matériau, une partie du travail visant à modifier l'apparence du produit et ses caractéristiques peut être effectuée dans l'atelier à domicile.

Fonctionnalités de traitement

Pour donner au produit la forme souhaitée, il est nécessaire d'utiliser un équipement spécial - un tour et une fraiseuse. La coupe ou le fraisage manuel du titane n'est pas possible en raison de sa dureté. Outre le choix de la puissance et des autres caractéristiques de l'équipement, il est nécessaire de choisir les bons outils de coupe : fraises, fraises, alésoirs, perceuses, etc.

Cela prend en compte les nuances suivantes:

• Les copeaux de titane sont hautement inflammables. Il est nécessaire de forcer le refroidissement de la surface de la pièce et de travailler à des vitesses minimales.
• Le cintrage du produit n'est effectué qu'après le chauffage préalable de la surface. Sinon, des fissures risquent d'apparaître.
• Soudage. Des conditions particulières doivent être respectées.

Le titane est un matériau unique avec de bonnes performances et des propriétés techniques. Mais pour son traitement, vous devez connaître les spécificités de la technologie et, surtout, les précautions de sécurité.

1941 Température d'ébullition 3560 Oud. température de fusion 18,8 kJ/mole Oud. chaleur d'évaporation 422,6 kJ/mol Capacité calorifique molaire 25,1 J/(K mol) Volume molaire 10,6 cm³/mole Réseau cristallin d'une substance simple La structure en treillis hexagonal
compact (α-Ti) Paramètres de réseau a=2,951 c=4,697 (α-Ti) Attitude c/un 1,587 Température Au revoir 380 Autres caractéristiques Conductivité thermique (300 K) 21,9 W/(m·K) Non CAS 7440-32-6

YouTube encyclopédique

1 / 5

✪ Titane / Titane. La chimie est facile

✪ Le titane est le MÉTAL LE PLUS SOLIDE SUR TERRE !

✪ Chimie 57. L'élément est le titane. Élément mercure - Académie des sciences du divertissement

✪ Production de titane. Le titane est l'un des métaux les plus solides au monde !

✪ Iridium - Le métal le plus RARE sur Terre !

Les sous-titres

Salut tout le monde! Alexander Ivanov est avec vous et c'est le projet "La chimie est simple" Et maintenant nous allons l'éclairer un peu avec du titane ! Voici à quoi ressemblent quelques grammes de titane pur, qui ont été obtenus il y a longtemps à l'Université de Manchester, quand ce n'était même pas encore une université. Cet échantillon provient de ce même musée. Voici à quoi ressemble le principal minéral dont le titane est extrait ressemble C'est du rutile contient du titane En 1867, tout ce que les gens savaient sur le titane tenait dans un manuel sur 1 page Au début du 20e siècle, rien n'a vraiment changé En 1791, le chimiste et minéralogiste anglais William Gregor a découvert un nouvel élément dans le minéral menakinite et l'a appelé "menakin" Un peu plus tard, en 1795, le chimiste allemand Martin Klaproth a découvert un nouvel élément chimique dans un autre minéral - le rutile.Le titane tire son nom de Klaproth, qui l'a nommé en l'honneur du reine des elfes Titania Cependant, selon une autre version, le nom de l'élément vient des titans, les puissants fils de la déesse de la terre - Gays Cependant, en 1797, il s'est avéré que Gregor et Klaproth ont découvert le même élément chimique .Mais le nom celui que Klaproth a donné est resté. Mais, ni Gregor ni Klaproth n'ont pu obtenir de titane métallique. Ils ont obtenu une poudre cristalline blanche, qui était du dioxyde de titane. Pour la première fois, du titane métallique a été obtenu par le scientifique russe D.K. Kirilov en 1875 Mais comme cela se produit sans couverture adéquate, son travail n'a pas été remarqué. Après cela, le titane pur a été obtenu par les Suédois L. Nilsson et O. Peterson, ainsi que par le Français Moissan. Et seulement en 1910, le chimiste américain M. Hunter a amélioré les méthodes précédentes d'obtention du titane et a reçu plusieurs grammes de titane pur à 99%, c'est pourquoi dans la plupart des livres c'est Hunter qui indique comment le scientifique qui a reçu du titane métallique Personne n'a prédit un grand avenir au titane, puisque la moindre impureté dans sa composition le rendait très fragile et fragile, ce qui ne permettait pas un traitement mécanique Par conséquent, certains composés de titane ont trouvé leur utilisation généralisée avant le métal lui-même.Le tétrachlorure de titane a été utilisé pendant la première guerre mondiale pour créer des écrans de fumée.À l'air libre, le titane le tétrachlorure s'hydrolyse pour former des oxychlorures de titane et de l'oxyde de titane La fumée blanche que l'on voit ce sont les particules d'oxychlorures et d'oxyde de titane Quelles sont exactement ces particules Nous pouvons confirmer si nous laissons tomber quelques gouttes de tétrachlorure de titane dans l'eau. Le tétrachlorure de titane est actuellement utilisé pour obtenir du titane métallique. La méthode pour obtenir du titane pur n'a pas changé depuis cent ans. Tout d'abord, le dioxyde de titane est converti avec du chlore en tétrachlorure de titane. , dont nous avons parlé plus tôt. Ensuite, à l'aide de magnésiumthermia, le titane métallique est obtenu à partir de tétrachlorure de titane, qui se présente sous la forme d'une éponge. Ce processus est effectué à une température de 900 ° C dans des cornues en acier. les conditions de réaction difficiles, nous n'avons malheureusement pas l'occasion de montrer ce processus.En conséquence, une éponge de titane est obtenue, qui est fondue en un métal compact.Pour obtenir du titane ultrapur, une méthode de raffinage à l'iodure est utilisée, que nous allons discutez en détail dans la vidéo sur le zirconium.Comme vous l'avez déjà remarqué, le tétrachlorure de titane est un liquide transparent et incolore dans des conditions normales.Mais si nous prenons du trichlorure de titane, c'est une chose violette solide. sité Juste un atome de chlore en moins dans la molécule, et déjà un état différent Le trichlorure de titane est hygroscopique. Par conséquent, vous ne pouvez travailler avec lui que dans une atmosphère inerte. Le trichlorure de titane se dissout bien dans l'acide chlorhydrique. Vous observez maintenant ce processus. Un ion complexe 3 se forme dans la solution. Que sont les ions complexes, je vous le dirai une autre fois la prochaine fois. En attendant, soyez horrifié :) Si vous ajoutez un peu d'acide nitrique à la solution résultante, du nitrate de titane se forme et un gaz brun est libéré, ce que nous voyons réellement. Il y a une réaction qualitative aux ions de titane. Nous laissons tomber du peroxyde d'hydrogène Comme vous pouvez le voir, une réaction se produit avec la formation d'un composé de couleur vive C'est l'acide pertitanique.En 1908, le dioxyde de titane a été utilisé aux États-Unis pour la production de blanc, qui a remplacé le blanc, qui était à base de plomb et de zinc Le blanc de titane était de qualité bien supérieure à ses homologues au plomb et au zinc. De plus, l'oxyde de titane était utilisé pour produire de l'émail, qui était utilisé pour les revêtements de métal et de bois dans la construction navale. Actuellement, le dioxyde de titane est utilisé dans l'industrie alimentaire comme colorant blanc - ce est un additif E171, que l'on trouve dans les bâtonnets de crabe, les céréales du petit-déjeuner, la mayonnaise, le chewing-gum, les produits laitiers, etc. De plus, le dioxyde de titane est utilisé dans les cosmétiques - il entre dans le sos avoir de la crème solaire "Tout ce qui brille n'est pas or" - nous connaissons ce dicton depuis l'enfance Et par rapport à l'église moderne et au titane, cela fonctionne au sens littéral Et il semble que ce qui peut être en commun entre l'église et le titane? Et voici quoi: tous les dômes d'églises modernes qui scintillent d'or, en fait, n'ont rien à voir avec l'or. En fait, tous les dômes sont recouverts de nitrure de titane. De plus, les forets métalliques sont recouverts de nitrure de titane. Seulement en 1925, haute -du titane de pureté a été obtenu, ce qui a permis de l'étudier. propriétés physiques et chimiques Et ils se sont avérés fantastiques. Il s'est avéré que le titane, étant presque deux fois plus léger que le fer, surpasse de nombreux aciers en résistance. De plus, bien que le titane est une fois et demie plus lourd que l'aluminium, il est six fois plus résistant que lui et conserve sa résistance jusqu'à 500 ° C. - en raison de sa conductivité électrique élevée et de son amagnétisme, le titane est d'un grand intérêt pour l'électrotechnique Le titane a un haute résistance à la corrosion En raison de ses propriétés, le titane est devenu un matériau pour la technologie spatiale En Russie, à Verkhnyaya Salda, il existe une société VSMPO-AVISMA, qui produit du titane pour l'industrie aérospatiale mondiale Du titane Verkhne Salda fabrique des Boeing, des Airbus, des Rolls -Ro glaçons, divers équipements chimiques et bien d'autres rebuts coûteux Cependant, chacun de vous peut acheter une pelle ou un pied de biche en titane pur ! Et ce n'est pas une blague ! Et c'est ainsi que la poudre de titane finement dispersée réagit avec l'oxygène atmosphérique Grâce à une telle combustion colorée, le titane a trouvé une application dans la pyrotechnie Et c'est tout, abonnez-vous, mettez votre doigt en l'air, n'oubliez pas de soutenir le projet et d'en parler à vos amis ! Au revoir!

Histoire

La découverte de TiO 2 a été faite presque simultanément et indépendamment par un Anglais W. Gregor ?! et le chimiste allemand M. G. Klaproth. W. Gregor, étudiant la composition du sable ferrugineux magnétique (Creed, Cornouailles, Angleterre,), a isolé une nouvelle "terre" (oxyde) d'un métal inconnu, qu'il a appelé menaken. En 1795, le chimiste allemand Klaproth découvrit un nouvel élément dans le minéral rutile et le nomma titane. Deux ans plus tard, Klaproth a établi que la terre rutile et la terre menaken sont des oxydes du même élément, derrière lesquels le nom "titane" proposé par Klaproth est resté. Après 10 ans, la découverte du titane a eu lieu pour la troisième fois. Le scientifique français L. Vauquelin a découvert le titane dans l'anatase et a prouvé que le rutile et l'anatase sont des oxydes de titane identiques.

Le premier échantillon de titane métallique a été obtenu en 1825 par J. Ya. Berzelius. En raison de la forte activité chimique du titane et de la complexité de sa purification, les hollandais A. van Arkel et I. de Boer ont obtenu un échantillon pur de Ti en 1925 par décomposition thermique de vapeur d'iodure de titane TiI 4 .

origine du nom

Le métal tire son nom en l'honneur des titans, les personnages de la mythologie grecque antique, les enfants de Gaïa. Le nom de l'élément a été donné par Martin Klaproth conformément à ses vues sur la nomenclature chimique, par opposition à l'école française de chimie, où ils ont essayé de nommer l'élément par ses propriétés chimiques. Comme le chercheur allemand a lui-même constaté l'impossibilité de déterminer les propriétés d'un nouvel élément uniquement par son oxyde, il lui a choisi un nom tiré de la mythologie, par analogie avec l'uranium découvert par lui plus tôt.

Être dans la nature

Le titane est le 10e plus abondant dans la nature. La teneur dans la croûte terrestre est de 0,57% en masse, dans l'eau de mer - 0,001 mg / l. 300 g/t en roches ultrabasiques, 9 kg/t en roches basiques, 2,3 kg/t en roches acides, 4,5 kg/t en argiles et schistes. Dans la croûte terrestre, le titane est presque toujours tétravalent et n'est présent que dans les composés oxygénés. Il ne se produit pas sous forme libre. Le titane dans des conditions d'altération et de précipitation a une affinité géochimique pour Al 2 O 3 . Il est concentré dans les bauxites de la croûte altérée et dans les sédiments argileux marins. Le transfert de titane s'effectue sous forme de fragments mécaniques de minéraux et sous forme de colloïdes. Jusqu'à 30 % de TiO 2 en poids s'accumulent dans certaines argiles. Les minéraux de titane résistent aux intempéries et forment de grandes concentrations dans les placers. Plus de 100 minéraux contenant du titane sont connus. Les plus importants d'entre eux sont : le rutile TiO 2 , l'ilménite FeTiO 3 , la titanomagnétite FeTiO 3 + Fe 3 O 4 , la pérovskite CaTiO 3 , la titanite CaTiSiO 5 . Il existe des minerais de titane primaires - ilménite-titanomagnétite et placer - rutile-ilménite-zircon.

Lieu de naissance

Les gisements de titane sont situés sur le territoire de l'Afrique du Sud, de la Russie, de l'Ukraine, de la Chine, du Japon, de l'Australie, de l'Inde, de Ceylan, du Brésil, de la Corée du Sud et du Kazakhstan. Dans les pays de la CEI, la Fédération de Russie (58,5%) et l'Ukraine (40,2%) occupent la première place en termes de réserves explorées de minerais de titane. Le plus grand gisement de Russie est Yaregskoye.

Réserves et production

En 2002, 90 % du titane extrait était utilisé pour la production de dioxyde de titane TiO 2 . La production mondiale de dioxyde de titane était de 4,5 millions de tonnes par an. Les réserves confirmées de dioxyde de titane (sans la Russie) sont d'environ 800 millions de tonnes. Pour 2006, selon l'US Geological Survey, en termes de dioxyde de titane et hors Russie, les réserves de minerais d'ilménite s'élèvent à 603-673 millions de tonnes et de rutile - 49, 7-52,7 millions de tonnes. Ainsi, au rythme de production actuel, les réserves mondiales prouvées de titane (hors Russie) suffiront pour plus de 150 ans.

La Russie possède les deuxièmes réserves mondiales de titane après la Chine. La base de ressources minérales de titane en Russie est constituée de 20 gisements (dont 11 primaires et 9 alluvionnaires), assez uniformément répartis sur tout le territoire. Le plus grand des gisements explorés (Yaregskoye) est situé à 25 km de la ville d'Ukhta (République des Komis). Les réserves du gisement sont estimées à 2 milliards de tonnes de minerai avec une teneur moyenne en dioxyde de titane d'environ 10 %.

Le plus grand producteur de titane au monde est la société russe VSMPO-AVISMA.

Reçu

En règle générale, le matériau de départ pour la production de titane et de ses composés est le dioxyde de titane avec une quantité relativement faible d'impuretés. En particulier, il peut s'agir d'un concentré de rutile obtenu lors de la valorisation des minerais de titane. Cependant, les réserves de rutile dans le monde sont très limitées et le laitier dit de rutile synthétique ou de titane, obtenu lors du traitement des concentrés d'ilménite, est plus souvent utilisé. Pour obtenir du laitier de titane, le concentré d'ilménite est réduit dans un four à arc électrique, tandis que le fer est séparé en une phase métallique (fonte), et les oxydes de titane non réduits et les impuretés forment une phase de laitier. Les scories riches sont traitées par la méthode au chlorure ou à l'acide sulfurique.

Le concentré de minerais de titane est soumis à un traitement à l'acide sulfurique ou pyrométallurgique. Le produit du traitement à l'acide sulfurique est la poudre de dioxyde de titane TiO 2 . En utilisant la méthode pyrométallurgique, le minerai est fritté avec du coke et traité avec du chlore, obtenant une paire de tétrachlorure de titane TiCl 4 :

T je O 2 + 2 C + 2 C l 2 → T je C l 4 + 2 C O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2C+2Cl_(2)\rightarrow TiCl_(4)+2CO)))

Les vapeurs de TiCl 4 formées à 850°C sont réduites avec du magnésium :

T je C l 4 + 2 M g → 2 M g C l 2 + T je (\displaystyle (\mathsf (TiCl_(4)+2Mg\rightarrow 2MgCl_(2)+Ti)))

De plus, le soi-disant processus FFC Cambridge, du nom de ses développeurs Derek Frey, Tom Farthing et George Chen, et de l'Université de Cambridge, où il a été créé, commence maintenant à gagner en popularité. Ce processus électrochimique permet une réduction continue directe du titane à partir d'oxyde dans un mélange fondu de chlorure de calcium et de chaux vive. Ce procédé utilise un bain électrolytique rempli d'un mélange de chlorure de calcium et de chaux, avec une anode sacrificielle (ou neutre) en graphite et une cathode en oxyde à réduire. Lorsqu'un courant traverse le bain, la température atteint rapidement ~1000–1100°C, et l'oxyde de calcium fondu se décompose à l'anode en oxygène et calcium métallique :

2 C une O → 2 C une + O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CaO\rightarrow 2Ca+O_(2))))

L'oxygène résultant oxyde l'anode (dans le cas de l'utilisation de graphite), et le calcium migre en fusion vers la cathode, où il restitue le titane à partir d'oxyde :

O 2 + C → C O 2 (\displaystyle (\mathsf (O_(2)+C\rightarrow CO_(2)))) T je O 2 + 2 C une → T je + 2 C une O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2Ca\rightarrow Ti+2CaO)))

L'oxyde de calcium résultant se dissocie à nouveau en oxygène et calcium métal, et le processus est répété jusqu'à la transformation complète de la cathode en une éponge de titane, ou l'épuisement de l'oxyde de calcium. Le chlorure de calcium dans ce procédé est utilisé comme électrolyte pour conférer une conductivité électrique à la masse fondue et la mobilité des ions calcium et oxygène actifs. Lors de l'utilisation d'une anode inerte (par exemple, de l'oxyde d'étain), au lieu de dioxyde de carbone, de l'oxygène moléculaire est libéré à l'anode, ce qui pollue moins l'environnement, mais le processus dans ce cas devient moins stable et, en outre, dans certaines conditions , la décomposition du chlorure devient plus énergétiquement favorable, plutôt que l'oxyde de calcium, entraînant la libération de chlore moléculaire.

L'"éponge" de titane résultante est fondue et purifiée. Le titane est affiné par la méthode de l'iodure ou par électrolyse en séparant Ti de TiCl 4 . Pour obtenir des lingots de titane, un traitement à l'arc, au faisceau d'électrons ou au plasma est utilisé.

Propriétés physiques

Le titane est un métal blanc argenté léger. Il existe en deux modifications cristallines : α-Ti avec un réseau compact hexagonal (a=2,951 Å ; c=4,679 Å ; z=2 ; space group C6mmc), β-Ti avec un garnissage cubique centré (a=3,269 Å ; z=2 ; groupe d'espace Im3m), température de transition α↔β 883 °C, transition ΔH 3,8 kJ/mol. Point de fusion 1660 ± 20 °C, point d'ébullition 3260 °C, densité de α-Ti et β-Ti est respectivement de 4,505 (20 °C) et 4,32 (900 °C) g/cm³, densité atomique 5,71⋅10 22 at/ cm³ [ ] . Plastique, soudé sous atmosphère inerte. Résistivité 0,42 µOhm·mà 20 ans °C

Il a une viscosité élevée, lors de l'usinage, il a tendance à coller à l'outil de coupe, et il est donc nécessaire d'appliquer des revêtements spéciaux sur l'outil, divers lubrifiants.

A température normale, il est recouvert d'un film protecteur passivant d'oxyde de TiO 2 , grâce auquel il résiste à la corrosion dans la plupart des environnements (sauf alcalins).

La poussière de titane a tendance à exploser. Point d'éclair - 400 °C. Les copeaux de titane sont inflammables.

Le titane, avec l'acier, le tungstène et le platine, est très résistant au vide, ce qui, avec sa légèreté, le rend très prometteur dans la conception d'engins spatiaux.

Propriétés chimiques

Le titane est résistant aux solutions diluées de nombreux acides et alcalis (sauf H 3 PO 4 et H 2 SO 4 concentré).

Réagit facilement même avec des acides faibles en présence d'agents complexants, par exemple avec l'acide fluorhydrique, il interagit en raison de la formation d'un anion complexe 2−. Le titane est le plus sensible à la corrosion dans les milieux organiques, car, en présence d'eau, un film passif dense d'oxydes et d'hydrure de titane se forme à la surface d'un produit en titane. L'augmentation la plus notable de la résistance à la corrosion du titane est perceptible avec une augmentation de la teneur en eau dans un environnement agressif de 0,5 à 8,0%, ce qui est confirmé par des études électrochimiques des potentiels d'électrode du titane dans des solutions d'acides et d'alcalis dans de l'eau mélangée - médias organiques.

Lorsqu'il est chauffé à l'air à 1200°C, le Ti s'enflamme avec une flamme blanche brillante avec formation de phases d'oxyde de composition variable TiO x . L'hydroxyde TiO(OH) 2 ·xH 2 O précipite à partir de solutions de sels de titane, par calcination soigneuse dont on obtient l'oxyde TiO 2 . L'hydroxyde de TiO(OH) 2 xH 2 O et le dioxyde de TiO 2 sont amphotères.

Application

Sous forme pure et sous forme d'alliages

• Le titane sous forme d'alliages est le matériau de structure le plus important dans la construction d'avions, de fusées et de navires.
• Le métal est utilisé dans : l'industrie chimique (réacteurs, pipelines, pompes, raccords de pipeline), l'industrie militaire (armures corporelles, blindages et barrières coupe-feu dans l'aviation, coques de sous-marins), les processus industriels (usines de dessalement, procédés de fabrication de pâtes et papiers), l'industrie automobile , industrie agricole, industrie alimentaire, bijoux piercing, industrie médicale (prothèses, ostéoprothèses), instruments dentaires et endodontiques, implants dentaires, articles de sport, bijoux, téléphones portables, alliages légers, etc.
• La coulée du titane est réalisée dans des fours sous vide dans des moules en graphite. La coulée de précision sous vide est également utilisée. En raison des difficultés technologiques du casting artistique, il est utilisé dans une mesure limitée. La première sculpture monumentale en titane coulé au monde est le monument à Youri Gagarine sur la place qui porte son nom à Moscou.
• Le titane est un ajout d'alliage dans de nombreux aciers alliés et la plupart des alliages spéciaux [ quelle?] .
• Le nitinol (nickel-titane) est un alliage à mémoire de forme utilisé en médecine et en technologie.
• Les aluminures de titane sont très résistants à l'oxydation et à la chaleur, ce qui, à son tour, a déterminé leur utilisation dans l'industrie aéronautique et automobile en tant que matériaux de structure.
• Le titane est l'un des matériaux getter les plus couramment utilisés dans les pompes à vide poussé.

Sous forme de liens

• Le dioxyde de titane blanc (TiO 2 ) est utilisé dans les peintures (comme le blanc de titane) ainsi que dans la fabrication de papier et de plastique. Additif alimentaire E171 .
• Les composés organotitanes (par exemple, le tétrabutoxytitane) sont utilisés comme catalyseur et durcisseur dans les industries chimiques et de la peinture.
• Les composés de titane inorganiques sont utilisés dans les industries chimiques, électroniques et de la fibre de verre comme additifs ou revêtements.
• Le carbure de titane, le diborure de titane, le carbonitrure de titane sont des composants importants des matériaux extra-durs pour le traitement des métaux.
• Le nitrure de titane est utilisé pour recouvrir les outils, les dômes d'église et dans la fabrication de bijoux, car il a une couleur similaire à l'or.
• Le titanate de baryum BaTiO 3, le titanate de plomb PbTiO 3 et un certain nombre d'autres titanates sont des ferroélectriques.

Il existe de nombreux alliages de titane avec différents métaux. Les éléments d'alliage sont divisés en trois groupes, en fonction de leur effet sur la température de transformation polymorphe : les stabilisants bêta, les stabilisants alpha et les durcisseurs neutres. Les premiers abaissent la température de transformation, les seconds l'augmentent et les seconds ne l'affectent pas, mais conduisent à un durcissement en solution de la matrice. Exemples de stabilisants alpha : aluminium, oxygène, carbone, azote. Bêta-stabilisants : molybdène, vanadium, fer, chrome, nickel. Durcisseurs neutres : zirconium, étain, silicium. Les stabilisateurs bêta, à leur tour, sont divisés en bêta-isomorphes et bêta-eutectoïdes.

L'alliage de titane le plus courant est l'alliage Ti-6Al-4V (dans la classification russe - VT6).

Analyse des marchés de consommation

La pureté et la qualité du titane brut (éponge de titane) sont généralement déterminées par sa dureté, qui dépend de la teneur en impuretés. Les marques les plus courantes sont TG100 et TG110 [ ] .

Action physiologique

Comme mentionné ci-dessus, le titane est également utilisé en dentisterie. Une particularité de l'utilisation du titane réside non seulement dans la résistance, mais également dans la capacité du métal lui-même à croître avec l'os, ce qui permet d'assurer la quasi-solidité de la base de la dent.

isotopes

Le titane naturel est constitué d'un mélange de cinq isotopes stables : 46 Ti (7,95 %), 47 Ti (7,75 %), 48 Ti (73,45 %), 49 Ti (5,51 %), 50 Ti (5, 34 %).

Les isotopes radioactifs artificiels 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) et d'autres sont connus.

Remarques

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (Anglais) // Pure and Applied Chimie. - 2013. - Vol. 85, non. 5 . - P. 1047-1078. - DOI :10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Rédaction : Zefirov N. S. (rédacteur en chef). Encyclopédie chimique : en 5 volumes - Moscou : Encyclopédie soviétique, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 p. - 20 000 exemplaires. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titane- article de l'Encyclopédie Physique
4. J.P. Riley et Skirrow G. Océanographie chimique V. 1, 1965
5. Dépôt titane.
6. Dépôt titane.
7. Ilménite, rutile, titanomagnétite - 2006
8. Titane (indéfini) . Centre d'information et d'analyse "Mineral". Récupéré le 19 novembre 2010. Archivé de l'original le 21 août 2011.
9. Corporation VSMPO-AVISMA
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) pp.368-369
11. Titane - métal du futur (Russe).
12. Titane - article de l'encyclopédie chimique
13. Influence de l'eau sur le procédé la passivation du titane - 26 février 2015 - la chimie et la technologie chimique dans la vie (indéfini) . www.chemfive.ru Récupéré le 21 octobre 2015.
14. Moulage d'art au XX siècle
15. Sur le marché mondial du titane depuis les deux derniers mois les prix sont stabilisés (bilan)

Liens

• Le titane dans la bibliothèque populaire des éléments chimiques

H Il Li Être B C N O F Ne N / A mg Al Si P S

La combinaison de résistance et de légèreté dans une substance est un paramètre si précieux que d'autres qualités et caractéristiques du matériau peuvent être complètement ignorées. cher en , résistant aux températures uniquement sous forme ultrapure, difficile à utiliser, mais tout cela s'avère secondaire par rapport à la combinaison d'un faible poids et d'une grande résistance.

Cet article vous parlera de l'utilisation du titane dans l'aviation militaire, l'industrie, la médecine, la fabrication d'avions, pour la fabrication de bijoux, d'alliages de titane et d'applications domestiques.

Le champ d'application du métal serait beaucoup plus large s'il n'y avait pas le coût élevé de sa production. Pour cette raison, le titane n'est utilisé que dans les domaines où l'utilisation d'une substance aussi coûteuse est économiquement justifiée. Il détermine l'utilisation non seulement de la résistance et de la légèreté, mais également de la résistance à la corrosion, comparable à la résistance des métaux précieux et à la durabilité.

Les propriétés du métal dépendent exceptionnellement fortement de la pureté, de sorte que l'utilisation de titane technique et pur est considérée comme 2 problèmes distincts.

À propos des propriétés du titane si largement utilisées dans l'industrie, cette vidéo vous dira :

métal technique

Le titane technique peut contenir une variété d'impuretés qui n'affectent pas les propriétés chimiques de la substance, mais ont un impact sur la physique. Le titane technique perd une qualité aussi précieuse que la résistance à la chaleur et la capacité de travailler à des températures supérieures à 500-600 C. Mais sa résistance à la corrosion ne diminue en rien.

• C'est la raison de son utilisation - dans l'industrie chimique et dans tout autre domaine où il est nécessaire d'assurer la résistance des produits dans des environnements agressifs. Le titane est utilisé pour fabriquer des réservoirs de stockage, des raccords, des pièces de réacteurs, des canalisations et des pompes, dont le but est le mouvement des acides et des bases inorganiques et organiques. La plupart des alliages de titane ont les mêmes propriétés.
• La légèreté, associée à la résistance à la corrosion, offre une autre application - dans la fabrication d'équipements de transport, en particulier le transport ferroviaire. L'utilisation de tôles et de tiges de titane dans la fabrication des wagons et des trains permet de réduire la masse des trains, et donc de réduire la taille des boîtes d'essieux et des collets, rendant la traction plus efficace.

Dans les voitures ordinaires, les systèmes d'échappement et les ressorts hélicoïdaux sont en titane. Dans les voitures de course, les unités motrices en titane peuvent considérablement alléger la voiture et améliorer ses propriétés.

• Le titane est indispensable dans la production de véhicules blindés : c'est là que l'alliance de la résistance et de la légèreté est décisive.
• La résistance élevée à la corrosion et la légèreté rendent le matériau attrayant également pour les affaires navales. Le titane est utilisé dans la fabrication de tuyaux et d'échangeurs de chaleur à paroi mince, de silencieux d'échappement sous-marins, de vannes, d'hélices, de composants de turbine, etc.

Produits en titane (photo)

Metal pur

Le métal pur présente une résistance à la chaleur très élevée, la capacité de travailler sous une charge élevée et à haute température. Et, compte tenu de son faible poids, l'utilisation du métal dans l'industrie des fusées et des avions est évidente.

• Le métal et ses alliages sont utilisés pour fabriquer des attaches, des garnitures, des pièces de châssis, un groupe motopropulseur, etc. De plus, le matériau est utilisé dans la construction de moteurs d'avions, ce qui permet de réduire leur poids de 10 à 25 %.
• Les fusées qui traversent les couches denses de l'atmosphère subissent des charges monstrueuses. L'utilisation du titane et de ses alliages permet de résoudre le problème de l'endurance statique de l'appareil, de la résistance à la fatigue et, dans une certaine mesure, du fluage.
• Une autre application du titane pur est la fabrication de pièces pour appareils à électrovide destinés à fonctionner dans des conditions de surcharge.
• Le métal est indispensable dans la production de la technologie cryogénique : la résistance du titane n'augmente que lorsque la température diminue, mais une certaine plasticité est conservée.
• Le titane est peut-être la substance la plus biologiquement inerte. Le métal commercialement pur est utilisé pour fabriquer toutes sortes de prothèses externes et internes jusqu'aux valves cardiaques. Le titane est compatible avec les tissus biologiques et n'a causé aucun cas d'allergie. De plus, le matériau est utilisé pour les instruments chirurgicaux, les béquilles pour fauteuils roulants, les fauteuils roulants, etc.

Cependant, malgré toute sa résistance aux températures et sa durabilité, le métal n'est pas utilisé dans la fabrication de roulements, de bagues et d'autres pièces où des frottements sont attendus. Le titane a de faibles propriétés antifriction et ce problème ne peut pas être résolu à l'aide d'additifs.

Le titane est bien poli, anodisé - anodisation de couleur, il est donc souvent utilisé dans les œuvres d'art et dans l'architecture. Un exemple est un monument au premier satellite terrestre artificiel ou un monument. Y. Gagarine.

Nous décrirons ci-dessous le marquage des produits en titane, les instructions d'utilisation et d'autres points importants concernant l'utilisation du métal dans la construction.

La vidéo ci-dessous montre le processus d'andonisation du titane :

Son utilisation dans la construction

Bien sûr, la part du lion du titane est utilisée dans l'industrie aéronautique et dans l'industrie des transports, où la combinaison de résistance et de légèreté est particulièrement importante. Cependant, le matériau est également utilisé dans la construction et serait utilisé plus largement si ce n'était pour son coût élevé.

Revêtement en titane

Cette technologie n'est pas encore très répandue, mais, par exemple, au Japon, les feuilles de titane sont très largement utilisées pour la finition des toits et même des intérieurs. La part des matériaux utilisés dans la construction est bien supérieure à celle utilisée dans le secteur aéronautique.

Cela tient à la fois à la solidité d'un tel revêtement, et à ses étonnantes possibilités décoratives. Par oxydation anodique, une couche d'oxydes de différentes épaisseurs peut être obtenue à la surface de la feuille. La couleur change alors. En modifiant le temps et l'intensité du recuit, vous pouvez obtenir des couleurs jaune, turquoise, bleu, rose, vert.

Lors de l'anodisation sous atmosphère d'azote, les tôles sont réalisées avec une couche de nitrure de titane. Ainsi, une grande variété de nuances d'or sont obtenues. Cette technologie est utilisée dans la restauration de monuments architecturaux - la restauration d'églises, par exemple.

Toits à joints

Cette option est déjà très répandue. Mais, c'est vrai, ce n'est pas le titane lui-même qui lui sert de base, mais son alliage avec.

Les toits à joints eux-mêmes sont connus depuis très longtemps, mais ne sont plus populaires depuis longtemps. Cependant, aujourd'hui, grâce à la mode des styles hi-tech et hi-tech, il y a un besoin de surfaces brisées et splines, en particulier celles qui pénètrent dans la façade du bâtiment. Et cela offre une telle opportunité.

Sa capacité à se former est presque illimitée. Et l'utilisation de l'alliage offre à la fois une résistance exceptionnelle et l'apparence la plus inhabituelle. Bien qu'en toute équité, la couleur de base en acier mat est considérée comme la plus respectable.

Étant donné que le zinc-titane a une malléabilité assez décente, une variété de détails décoratifs complexes sont fabriqués à partir de l'alliage: faîtes de toit, reflux imperméables, corniches, etc.

Un tel domaine d'application du titane comme revêtement de façade est brièvement discuté ci-dessous.

Revêtement de façade

Dans la fabrication des panneaux de parement, le zinc-titane est également utilisé. Les panneaux sont utilisés à la fois pour le revêtement de façade et pour la décoration intérieure. La raison est la même - une combinaison de force, de légèreté exceptionnelle et de décoration.

Des panneaux de différentes formes sont produits - sous forme de lamelles, de losanges, de modules, d'échelles, etc. La chose la plus intéressante est que les panneaux peuvent ne pas être plats, mais prendre presque n'importe quelle forme tridimensionnelle. En conséquence, une telle finition est possible sur les murs et les bâtiments de toutes les configurations les plus impensables.

La légèreté du produit conduit à une autre application tout à fait unique. Une façade ventilée classique implique également un vide entre le bardage et l'isolant. Cependant, des panneaux légers en zinc-titane peuvent être montés sur des mécanismes d'ouverture mobiles, formant un système similaire aux stores. Les plaques, si nécessaire, peuvent s'écarter du plan d'un angle de 90 degrés.

Le titane possède une combinaison unique de résistance, de légèreté et de résistance à la corrosion. Ces qualités déterminent son utilisation, malgré le coût élevé du matériau.

Cette vidéo vous expliquera comment fabriquer une bague en titane :