Titano medžiagos savybės. Titano metalas. Įdomūs faktai apie titaną

Titaną oksido pavidalu (IV) 1791 m. Menakano miesto (Anglija) magnetiniame geležies smėlyje atrado anglų mineralogas mėgėjas W. Gregoras; 1795 metais vokiečių chemikas M. G. Klaprothas nustatė, kad mineralinis rutilas yra natūralus to paties metalo oksidas, kurį jis pavadino „titanu“ [graikų mitologijoje titanai yra Urano (Dangaus) ir Gajos (Žemės) vaikai]. Ilgą laiką nebuvo įmanoma išskirti gryno titano; tik 1910 metais amerikiečių mokslininkas M. A. Hanteris gavo metalinį titaną, jo chloridą kaitindamas natriu sandarioje plieninėje bomboje; jo gautas metalas buvo plastiškas tik aukštesnėje temperatūroje, o kambario temperatūroje – trapus dėl didelio priemaišų kiekio. Galimybė tirti gryno titano savybes atsirado tik 1925 m., kai olandų mokslininkai A. Van Arkelis ir I. de Boeras, termiškai disociuodami titano jodidą, žemoje temperatūroje gavo didelio grynumo metalinį plastiką.

Titano paplitimas gamtoje. Titanas yra vienas iš įprastų elementų, jo vidutinis kiekis žemės plutoje (clarke) yra 0,57% masės (tarp struktūrinių metalų užima 4 vietą pagal paplitimą, po geležies, aliuminio ir magnio). Daugiausia titano yra pagrindinėse vadinamojo „bazalto lukšto“ uolienose (0,9%), mažiau „granito lukšto“ uolienose (0,23%) ir dar mažiau ultrabazinėse uolienose (0,03%) ir kt. Į uolienas, praturtintas titanu, yra pagrindinių uolienų pegmatitai, šarminės uolienos, sienitai ir susiję pegmatitai ir kt. Yra žinomi 67 mineralai Titanas, daugiausia magminės kilmės; svarbiausi yra rutilas ir ilmenitas.

Titanas daugiausia yra pasklidęs biosferoje. Jūros vandenyje jo yra 10 -7%; Titanas yra silpnas migrantas.

Titano fizinės savybės. Titanas egzistuoja dviejų alotropinių modifikacijų pavidalu: esant žemesnei nei 882,5 °C temperatūrai, α forma su šešiakampe sandaria gardele yra stabili (a = 2,951Å, c = 4,679Å), o aukštesnėje temperatūroje β -forma su kubine kūno centre gardele a = 3,269 Å. Priemaišos ir priedai gali žymiai pakeisti α/β transformacijos temperatūrą.

α formos tankis 20°C temperatūroje yra 4,505 g/cm 3, o 870°C – 4,35 g/cm3; β-sudaro 900°C temperatūroje 4,32 g/cm3; atominis spindulys Ti 1,46 Å, joninis spindulys Ti + 0,94 A, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Lydymosi temperatūra 1668 °C, Tbp 3227 °C; šilumos laidumas 20-25°C diapazone 22,065 W/(m K); temperatūrinis tiesinio plėtimosi koeficientas esant 20°С 8,5·10 -6, 20-700°С diapazone 9,7·10 -6; šiluminė talpa 0,523 kJ/(kg K); varža elektrinė 42,1 10 -6 omų cm esant 20 °C temperatūrai; elektrinės varžos temperatūros koeficientas 0,0035 prie 20 °C; jo superlaidumas mažesnis nei 0,38 K. Titanas yra paramagnetinis, savitasis magnetinis jautrumas yra 3,2·10 -6 esant 20 °C temperatūrai. Tempiamasis stipris 256 MN / m 2 (25,6 kgf / mm 2), santykinis pailgėjimas 72%, Brinelio kietumas mažesnis nei 1000 MN / m 2 (100 kgf / mm 2). Normalaus tamprumo modulis yra 108 000 MN / m 2 (10 800 kgf / mm 2). Didelio grynumo metalo kalimas normalioje temperatūroje.

Pramonėje naudojamame techniniame titane yra deguonies, azoto, geležies, silicio ir anglies priemaišų, kurios padidina jo stiprumą, mažina plastiškumą ir įtakoja polimorfinės transformacijos temperatūrą, kuri vyksta 865-920 °C diapazone. Techninių titano klasių VT1-00 ir VT1-0 tankis yra apie 4,32 g/cm3, tempiamasis stipris 300-550 MN/m2 (30-55kgf/mm2), pailgėjimas ne mažesnis kaip 25%, Brinelio kietumas yra 1150 -1650 MN / m 2 (115-165 kgf / mm 2). Ti atomo išorinio elektroninio apvalkalo konfigūracija yra 3d 2 4s 2 .

Cheminės titano savybės. Grynas titanas yra chemiškai aktyvus pereinamasis elementas, junginiuose jo oksidacijos laipsniai yra +4, rečiau +3 ir +2. Esant įprastoms temperatūroms ir iki 500–550 ° C, jis yra atsparus korozijai, o tai paaiškinama tuo, kad ant jo paviršiaus yra plona, ​​bet stipri oksido plėvelė.

Jis pastebimai sąveikauja su atmosferos deguonimi aukštesnėje nei 600 ° C temperatūroje, sudarydamas TiO 2. Plonos titano drožlės su nepakankamu tepimu gali užsidegti apdirbimo metu. Esant pakankamai deguonies koncentracijai aplinkoje ir pažeidžiant oksido plėvelę smūgio ar trinties būdu, metalas gali užsidegti kambario temperatūroje ir santykinai dideliais gabalais.

Oksido plėvelė neapsaugo skysto titano nuo tolesnės sąveikos su deguonimi (skirtingai nei, pavyzdžiui, aliuminio), todėl jo lydymas ir suvirinimas turi būti atliekamas vakuume, neutralių dujų atmosferoje arba panardintas. Titanas turi savybę sugerti atmosferos dujas ir vandenilį, sudarydamas trapius lydinius, netinkamus praktiškai naudoti; esant aktyvuotam paviršiui, vandenilio absorbcija vyksta jau kambario temperatūroje mažu greičiu, kuri žymiai padidėja esant 400 °C ir aukštesnei temperatūrai. Vandenilio tirpumas titane yra grįžtamasis ir šios dujos gali būti beveik visiškai pašalintos vakuuminio atkaitinimo būdu. Titanas reaguoja su azotu aukštesnėje nei 700 °C temperatūroje ir gaunami TiN tipo nitridai; smulkių miltelių arba vielos pavidalu titanas gali degti azoto atmosferoje. Azoto ir deguonies difuzijos greitis Titane yra daug mažesnis nei vandenilio. Dėl sąveikos su šiomis dujomis gautam sluoksniui būdingas padidėjęs kietumas ir trapumas, todėl jis turi būti pašalintas nuo titano gaminių paviršiaus ėsdinant arba apdirbant. Titanas intensyviai reaguoja su sausais halogenais ir yra stabilus drėgnų halogenų atžvilgiu, nes drėgmė vaidina inhibitorių.

Metalas yra stabilus visų koncentracijų azoto rūgštyje (išskyrus raudoną rūkstančią rūgštį, kuri sukelia titano korozinį įtrūkimą, o reakcija kartais vyksta su sprogimu), silpnuose sieros rūgšties tirpaluose (iki 5% masės) . Su titanu reaguoja druskos, fluoro, koncentruota siera, taip pat karštos organinės rūgštys: oksalo, skruzdžių ir trichloracto rūgštys.

Titanas yra atsparus korozijai atmosferos ore, jūros vandenyje ir jūros atmosferoje, šlapiame chloro, chloro vandenyje, karštuose ir šaltuose chlorido tirpaluose, įvairiuose technologiniuose tirpaluose ir reagentuose, naudojamuose chemijos, naftos, popieriaus ir kitose pramonės šakose, taip pat hidrometalurgija. Titanas sudaro į metalą panašius junginius su C, B, Se, Si, kurie pasižymi ugniai atsparumu ir dideliu kietumu. TiC karbidas (lydymosi temperatūra t 3140 °C) gaunamas kaitinant TiO 2 mišinį su suodžiais 1900-2000 °C temperatūroje vandenilio atmosferoje; nitrido TiN (t pl 2950 °C) – kaitinant titano miltelius azote aukštesnėje nei 700 °C temperatūroje. Žinomi silicidai TiSi 2, TiSi ir boridai TiB, Ti 2 B 5, TiB 2. 400-600 °C temperatūroje titanas sugeria vandenilį, susidarant kietiems tirpalams ir hidridams (TiH, TiH 2). Kai TiO 2 lydomas su šarmais, meta- ir ortotitanatų titano rūgšties druskos (pavyzdžiui, Na 2 TiO 3 ir Na 4 TiO 4), taip pat polititanatai (pavyzdžiui, Na 2 Ti 2 O 5 ir Na 2 Ti 3 O 7) susidaro. Titanatai apima svarbiausius titano mineralus, pavyzdžiui, ilmenitą FeTiO 3 , perovskitą CaTiO 3 . Visi titanatai šiek tiek tirpsta vandenyje. Titano (IV) oksidas, titano rūgštys (nuosėdos) ir titanatai ištirpinami sieros rūgštyje, kad susidarytų tirpalai, kuriuose yra titanilo sulfato TiOSO 4 . Tirpalus skiedžiant ir kaitinant dėl ​​hidrolizės nusėda H 2 TiO 3, iš kurio gaunamas titano (IV) oksidas. Pridedant vandenilio peroksido į rūgštinius tirpalus, kuriuose yra Ti (IV) junginių, susidaro peroksido (pertitano) rūgštys, kurių sudėtis yra H 4 TiO 5 ir H 4 TiO 8 ir atitinkamos jų druskos; šie junginiai yra geltonos arba oranžinės-raudonos spalvos (priklausomai nuo titano koncentracijos), kuri naudojama analitiniam titano nustatymui.

Gauti Titaną. Dažniausias metalinio titano gavimo būdas yra magnio terminis metodas, ty titano tetrachlorido redukavimas metaliniu magniu (rečiau natriu):

TiCl4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl2.

Abiem atvejais titano oksido rūdos – rutilas, ilmenitas ir kitos – yra pradinė žaliava. Iš ilmenito tipo rūdų titanas šlako pavidalu atskiriamas nuo geležies lydant elektrinėse krosnyse. Šlakas (taip pat ir rutilas) chloruojamas esant anglies, kad susidarytų titano tetrachloridas, kuris po gryninimo patenka į redukcijos reaktorių su neutralia atmosfera.

Šio proceso metu titanas gaunamas kempinės pavidalo ir, sumalus, vakuuminėse lankinėse krosnyse perlydomas į luitus, pridedant legiruojančių priedų, jei reikia lydinio. Magnio-terminis metodas leidžia sukurti didelio masto pramoninę titano gamybą uždaru technologiniu ciklu, nes redukcijos metu susidaręs šalutinis produktas - magnio chloridas siunčiamas į elektrolizę, kad būtų gautas magnis ir chloras.

Kai kuriais atvejais gaminiams iš titano ir jo lydinių gaminti naudinga naudoti miltelinės metalurgijos metodus. Norint gauti ypač smulkius miltelius (pavyzdžiui, radijo elektronikai), titano (IV) oksidą galima redukuoti kalcio hidridu.

Titano panaudojimas. Pagrindiniai Titano pranašumai prieš kitus konstrukcinius metalus: lengvumo, stiprumo ir atsparumo korozijai derinys. Titano lydiniai absoliučiu, o juo labiau specifiniu stiprumu (t. y. stiprumu, susijusiu su tankiu) pranoksta daugumą lydinių, kurių pagrindą sudaro kiti metalai (pavyzdžiui, geležis arba nikelis), esant temperatūrai nuo -250 iki 550 °C, ir jie yra panašūs į koroziją. tauriųjų metalų lydiniams. Tačiau titanas buvo pradėtas naudoti kaip nepriklausoma konstrukcinė medžiaga tik XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje dėl didelių techninių sunkumų jį išgaunant iš rūdų ir apdorojant (todėl titanas tradiciškai buvo klasifikuojamas kaip retas metalas). Didžioji Titano dalis išleidžiama aviacijos ir raketų technologijų bei jūrų laivų statybos reikmėms. Titano ir geležies lydiniai, žinomi kaip „ferotitanas“ (20–50 % titano), aukštos kokybės plieno ir specialių lydinių metalurgijoje naudojami kaip legiravimo priedas ir deoksidatorius.

Techninis titanas naudojamas cisternų, cheminių reaktorių, vamzdynų, jungiamųjų detalių, siurblių ir kitų gaminių, veikiančių agresyvioje aplinkoje, gamybai, pavyzdžiui, chemijos inžinerijoje. Titano įranga naudojama spalvotųjų metalų hidrometalurgijoje. Jis naudojamas plieno gaminiams padengti. Titano naudojimas daugeliu atvejų duoda didelį techninį ir ekonominį efektą ne tik dėl pailgėjusios įrangos eksploatacijos trukmės, bet ir dėl galimybės suintensyvinti procesus (kaip, pavyzdžiui, nikelio hidrometalurgijoje). Biologinis titano saugumas daro jį puikia medžiaga įrangai gaminti Maisto pramone ir rekonstrukcinėje chirurgijoje. Esant dideliam šalčiui, titano stiprumas didėja išlaikant gerą lankstumą, todėl jį galima naudoti kaip kriogeninės technologijos konstrukcinę medžiagą. Titanas puikiai tinka poliravimui, spalviniam anodavimui ir kitiems paviršiaus apdailos būdams, todėl yra naudojamas įvairių meno gaminių, įskaitant monumentaliąją skulptūrą, gamybai. Pavyzdys – paminklas Maskvoje, pastatytas pirmojo dirbtinio Žemės palydovo paleidimo garbei. Iš titano junginių praktinė vertė turėti oksidų, halogenidų, taip pat silicidų, naudojamų aukštos temperatūros technologijoje; boridai ir jų lydiniai, naudojami kaip moderatoriai branduolinėje pramonėje elektrinės dėl jų atsparumo ugniai ir didelio neutronų gaudymo skerspjūvio. Titano karbidas, kurio kietumas yra didelis, yra įrankio dalis kietieji lydiniai naudojamas pjovimo įrankių gamybai ir kaip abrazyvinė medžiaga.

Titano oksidas (IV) ir bario titanatas yra titano keramikos pagrindas, o bario titanatas yra svarbiausias feroelektrinis elementas.

Titanas kūne. Titano nuolat yra augalų ir gyvūnų audiniuose. Sausumos augaluose jo koncentracija yra apie 10 -4%, jūros augaluose - nuo 1,2 10 -3 iki 8 10 -2%, sausumos gyvūnų audiniuose - mažiau nei 2 10 -4%, jūriniuose - nuo 2 10 - nuo 4 iki 2 10 -2%. Stuburiniuose gyvūnuose kaupiasi daugiausia raginiuose dariniuose, blužnyje, antinksčiuose, skydliaukėje, placentoje; prastai absorbuojamas iš virškinimo trakto. Žmonėms kasdien su maistu ir vandeniu suvartojama 0,85 mg titano; išsiskiria su šlapimu ir išmatomis (atitinkamai 0,33 ir 0,52 mg).

Kosminis metalas, ateities medžiaga, svajonę paverčianti realybe – viskas apie titaną, sidabriškai balta, tvirta ir lengva. Užimdamas devintą vietą pagal paplitimą gamtoje, jis pasitvirtino aviacijos ir naftos chemijos pramonėje, mechanikos inžinerijoje ir medicinoje. Stebuklingas metalas netgi buvo atrastas neįprastu būdu, o jo savybių tyrimas padėjo žmonijai pasiekti naują išsivystymo lygį.

Metalo atradimų istorija

Viskas prasidėjo 1791 m., kai, nepriklausomai vienas nuo kito, tuo pačiu metu W. Gregoras (Anglija) ir M. G. Klaprothas (Vokietija) gavo titano dioksido, tačiau nepavyko iš jo išskirti grynos medžiagos. Mineralologas ir ne visą darbo dieną kaimo kunigas Gregoras tyrinėjo savo parapijos apylinkėse rastą juodą geležinį smėlį. Rezultatas buvo titano junginio išgavimas – blizgūs grūdeliai, kurių pavadinimas „menakinas“ (iš mineralo menakanitas) įamžino anglo gimtąsias vietas.

Maždaug tuo pačiu metu chemikas Klaprothas, tyrinėdamas iš Vengrijos atgabentą raudoną smėlį, mineraliniame rutile rado naują medžiagą ir pavadino jį „titanu“. Ir po kelerių metų jis įrodė, kad rutilas ir menaken žemė yra tie patys junginiai. 1825 m. švedų chemikas Berzelius gavo pirmąjį metalinio titano pavyzdys, tačiau tai neleido pažangos tiriant savybes, nes dėl priemaišų mėginys tapo trapus ir netinkamas apdirbimui.

Tik 1925 metais olandų chemikai van Arkelis ir de Boeras, panaudoję titano jodido terminį skaidymą, kuris nebuvo plačiai naudojamas, gavo 99,9% grynumo medžiagą. Toks metalas turėjo plastiškumą, jį buvo galima susukti į lakštus, vielą ir foliją. Tai leido pradėti plataus masto fizinių ir cheminių savybių tyrimą, atkreipti inžinierių ir statybininkų dėmesį bei apibūdinti taikymo sritis. O jau 1940 metais pasirodė Kroll procesas, skirtas titano tetrachlorido redukcijai magniu, kuris sėkmingai naudojamas iki šiol.

Vardų kilmės teorijos

Yra dvi teorijos apie vardo kilmę:

Titano radimas gamtoje

Titanas užima garbingą ketvirtą vietą pagal kiekį žemės plutoje tarp žmogui svarbių metalų nusileidžia tik geležiui, magniui ir aliuminiui. Didžiausias jo kiekis susikaupęs apatiniame, bazalto sluoksnyje, kiek mažiau – granite. Atsižvelgiant į didelį cheminį aktyvumą, neįmanoma rasti gryno titano. Labiausiai paplitę yra keturvalenčiai oksidai, kurie susitelkę atmosferos plutos rūdose ir jūriniame molyje.

Šiandien yra iki 75 titano mineralų, o mokslininkai periodiškai skelbia atradę vis daugiau naujų formų ir junginių. Pramoniniam perdirbimui svarbiausi yra šie:

Titanas yra silpnas migruojantis, jis gali būti gabenamas tik mechaninių uolienų fragmentų pavidalu arba judant koloidiniam dumblui vandens telkinių sluoksniai. Biosferai būdingas didžiausias šio metalo kiekis jūros dumbliuose, gyvūnų organizme jo yra vilnoje ir raginiuose audiniuose, žmogaus organizme jo yra skydliaukėje, blužnyje, antinksčiuose ir placentoje.

Kosminės medžiagos nuosėdos

Dažniausiai pasitaikantys telkiniai yra ilmenitas, jų yra apie 800 mln. Rutilo rūdų atsargos kur kas mažesnės, tačiau išlaikant produkcijos augimą, visos jos gali aprūpinti žmoniją dar 100 metų. Pagal titano atsargas Rusija nusileidžia tik Kinijai ir turi 20 ištirtų telkinių. Dauguma jų yra kompleksiniai, kuriuose taip pat kasama geležis, fosforas, vanadis ir cirkonis. Šiandien didžiausias gamintojas pasaulyje titanu laikoma Rusijos metalurgijos įmonė VSMPO-AVISMA.

Dideli telkiniai yra Pietų Afrikos, Ukrainos, Kanados, JAV, Brazilijos, Australijos, Švedijos, Norvegijos, Egipto, Kazachstano, Indijos ir Pietų Korėjos teritorijose. Jie skiriasi metalo kiekiu rūdose ir gamybos apimtimi, geologiniai tyrimai nesiliauja. Netgi Mėnulyje buvo aptiktos titano turinčių rūdų atsargos, kai kurios iš jų yra dešimtis kartų turtingesnės už didelius Žemės telkinius. Tai leidžia tikėtis metalo rinkos kainų mažėjimo ir panaudojimo galimybių išplėtimo.

Fizikinės elemento savybės

Titanas - cheminis Mendelejevo periodinės lentelės elementas, yra ketvirtojo laikotarpio IV grupėje. Jo atominis skaičius yra 22, molinė masė 47,867, žymima simboliu Ti ir jo oksidacijos laipsniai yra nuo 2 iki 4, jo keturvalenčiai junginiai yra stabiliausi. Esant normaliam slėgiui, titano lydymosi temperatūra yra 1670 ± 2 °C, jis priklauso spalvotiesiems ugniai atspariems metalams ir savo išvaizda primena plieną.

Kietumas, plastiškumas ir takumo riba- svarbūs bet kokio metalo parametrai, lemiantys taikymo sritį. Titanas yra 12 kartų stipresnis už aliuminį, 4 kartus už varį ir geležį. Be to, jis yra daug lengvesnis nei visi (titano tankis yra tik 4,54 g / cm 3) ir yra laisvai apdorojamas suvirinant, kniedijant, kaliant ir valcuojant. Svarbios savybės yra mažas šilumos laidumas ir elektros laidumas, kurie išlieka nepakitę net esant aukštai temperatūrai.

Titanas pasižymi paramagnetinėmis savybėmis: jis neįmagnetinamas magnetiniame lauke, kaip nikelis ir geležis, ir nėra išstumiamas, kaip sidabras ir auksas. Jo prastos antifrikcinės savybės atsiranda dėl prilipimo prie daugelio medžiagų. Atsparumo korozijai ir atsparumo mechaniniam poveikiui rodikliai yra unikalūs: dešimt metų jūros dugne gulėjusių titano plokščių išvaizda ir sudėtis nepasikeis, o geležis per tą laiką visiškai suirs.

Cheminės savybės

Didelis atsparumas korozijai paaiškinamas tuo, kad normaliomis sąlygomis ant metalinio paviršiaus yra oksido plėvelė. Tačiau miltelių, plonų drožlių ar vielos pavidalu jis gali savaime užsidegti ir sprogti. Titanas yra atsparus vandeniniams chloro tirpalams ir daugeliui atskiestų šarmų ir rūgščių, išskyrus vandenilio fluorido, ortofosforo ir sieros rūgštį. Suvirinimas ir lydymas vyksta vakuume, nes net ir nežymiai kaitinant pasireiškia viena iš pagrindinių titano savybių – aktyvus dujų sugėrimas iš supančios atmosferos.

Reakcija su vandeniliu, kuri prasideda 60 °C temperatūroje, yra grįžtama, susidarę hidridai vėl suyra kaitinant. 1200 °C ore titanas dega ryškiai balta liepsna, ir tik jis gali degti azoto atmosferoje aukštesnėje nei 400 ° C temperatūroje, susidarant nitridams. Sąveikai su halogenais būtinas sąlygas yra drėgmės nebuvimas ir katalizatoriaus buvimas - aukšta temperatūra. Reaguojant su anglimi, gaunamas itin kietas karbidas. Su daugeliu metalų titanas sudaro didelio stiprumo struktūrinius arba karščiui atsparius lydinius ir intermetalinius junginius ir dažnai naudojamas kaip svarbus legiravimo komponentas.

Gavimo iš žaliavų būdas

Pradinė žaliava yra titano dioksidas, kuriame yra nedaug pašalinių priemaišų. Tam reikalingas rutilo koncentratas, gaunamas sodrinant rūdą. Tačiau jo pasaulio atsargos yra mažos, o dažniau naudojamas titano šlakas (sintetinis rutilas), kuris gaunamas termiškai apdorojant - sodrinant ilmenito koncentratus elektros lanko krosnyje. Dėl to specialios vonios dugne surenkama ketaus pavidalo geležis, o lieka pilki milteliai – šlakas, kuriame yra titano oksido. Susmulkinama, sumaišoma su anglimi, briketuojama ir chloruojama krosnyse, kur 800 °C temperatūroje, esant anglies, susidaro titano tetrachlorido garai.

Tada jie išgryninami specialiuose reaktoriuose. redukuotas magniu 950 °C temperatūroje. Ant sienelių susidaro sukepinta porėta masė – titano kempinė, kuri kaitinama vakuume, kad atsiskirtų nuo magnio junginių. Norint pagaminti titano luitus, gauta kempinė lydoma vakuuminėse lankinėse krosnyse. Tai apsaugo metalą nuo oksidacijos ir prisideda prie galutinio priemaišų išsiskyrimo. Slėginiam apdorojimui (valcavimui, štampavimui, kalimui) naudojami gatavi luitai, kurių grynumas iki 99,7%.

Pagrindinės programos

Sunku apibūdinti visas gyvenimo sritis, kuriose buvo vieta titanui, tačiau tarp pagrindinių sričių galima paminėti:

Titano apimtis nuolat plečiasi, ją riboja grynos medžiagos gavimo proceso sudėtingumas ir energijos intensyvumas. Iš dalies dėl šios priežasties tradicinė geležis ir aliuminis tebėra tvirtai įsitvirtinę ir šiandien. Titanas yra brangus. Metalo kaina koncentrato pavidalu šimtus kartų mažesnė už savikainą gatavų gaminių, pavyzdžiui, lakštinis metalas. Šiandien tokios išlaidos yra toli gražu ne visiems prieinamos, todėl titano naudojimas lemia ekonomikos išsivystymo lygį ir valstybės gynybinį pajėgumą.

Titano fizinės ir cheminės savybės, titano gavimas

Titano naudojimas gryno pavidalo ir lydinių pavidalu, titano naudojimas junginių pavidalu, titano fiziologinis poveikis

1 skyrius. Titano istorija ir atsiradimas gamtoje.

Titanas -Tai ketvirtosios grupės antrinio pogrupio elementas, ketvirtasis laikotarpis periodinė sistema D. I. Mendelejevo cheminiai elementai, kurių atominis skaičius 22. Paprastoji medžiaga titanas (CAS numeris: 7440-32-6) yra šviesiai sidabriškai baltas metalas. Egzistuoja dvi kristalinės modifikacijos: α-Ti su šešiakampe sandaria gardele, β-Ti su kubiniu kūno centru, polimorfinės transformacijos α↔β temperatūra yra 883 °C. Lydymosi temperatūra 1660±20 °C.

Titano istorija ir buvimas gamtoje

Titanas buvo pavadintas senovės graikų simbolių Titanais vardu. Vokiečių chemikas Martinas Klaprothas taip jį pavadino dėl savo asmeninių priežasčių, skirtingai nei prancūzai, kurie bandė duoti pavadinimus pagal chemines elemento charakteristikas, tačiau kadangi tuo metu elemento savybės nebuvo žinomos, toks pavadinimas buvo sukurtas. pasirinktas.

Titanas yra 10-as elementas pagal jo skaičių mūsų planetoje. Titano kiekis žemės plutoje yra 0,57 % masės ir 0,001 miligramo 1 litre jūros vandens. Titano telkiniai yra: Pietų Afrikos Respublikos, Ukrainos, Rusijos, Kazachstano, Japonijos, Australijos, Indijos, Ceilono, Brazilijos ir Pietų Korėjos teritorijose.

Pagal fizines savybes titanas yra šviesiai sidabrinis metalas, be to, apdirbant jis pasižymi dideliu klampumu ir yra linkęs prilipti prie pjovimo įrankio, todėl šiam efektui pašalinti naudojami specialūs tepalai arba purškimas. Kambario temperatūroje jis yra padengtas permatoma TiO2 oksido plėvele, dėl kurios yra atsparus korozijai daugumoje agresyvių aplinkų, išskyrus šarmus. Titano dulkės gali sprogti, jų pliūpsnio temperatūra yra 400 °C. Titano drožlės yra degios.

Gryno titano ar jo lydinių gamybai dažniausiai naudojamas titano dioksidas su nedideliu skaičiumi į jį įtrauktų junginių. Pavyzdžiui, rutilo koncentratas, gaunamas sodrinant titano rūdas. Tačiau rutilo atsargos yra labai mažos, todėl naudojamas vadinamasis sintetinis rutilas arba titano šlakas, gaunamas apdorojant ilmenito koncentratus.

Titano atradėju laikomas 28 metų anglų vienuolis Williamas Gregoras. 1790 m., atlikdamas mineraloginius tyrimus savo parapijoje, jis atkreipė dėmesį į juodo smėlio paplitimą ir neįprastas savybes Menakeno slėnyje pietvakarių Anglijoje ir pradėjo jį tyrinėti. Smėlyje kunigas rado juodo blizgančio mineralo grūdelius, pritrauktus paprastu magnetu. 1925 m. Van Arkel ir de Boer jodidiniu metodu gautas gryniausias titanas pasirodė esąs kalus ir technologinis metalas, turintis daug vertingų savybių, patraukęs įvairiausių dizainerių ir inžinierių dėmesį. 1940 m. Croll pasiūlė magnio terminį titano išgavimo iš rūdų metodą, kuris ir šiuo metu yra pagrindinis. 1947 m. buvo pagaminti pirmieji 45 kg komerciškai gryno titano.

Mendelejevo periodinėje elementų sistemoje titanas turi 22 eilės numerį. Natūralaus titano atominė masė, apskaičiuota pagal jo izotopų tyrimų rezultatus, yra 47,926. Taigi neutralaus titano atomo branduolyje yra 22 protonai. Neutronų, tai yra neutralių neįkrautų dalelių, skaičius yra skirtingas: dažniau 26, bet gali svyruoti nuo 24 iki 28. Todėl titano izotopų skaičius yra skirtingas. Iš viso šiuo metu žinoma 13 izotopų elemento Nr.22. Natūralus titanas susideda iš penkių stabilių izotopų mišinio, plačiausiai atstovaujamas titanas-48, jo dalis natūraliose rūdose – 73,99%. Titanas ir kiti IVB pogrupio elementai savo savybėmis labai panašūs į IIIB pogrupio (skandio grupės) elementus, nors nuo pastarųjų skiriasi savo gebėjimu turėti didelį valentingumą. Titano panašumas su skandžiu, itriu, taip pat su VB pogrupio elementais – vanadžiu ir niobu, išreiškiamas ir tuo, kad titano dažnai randama natūraliuose mineraluose kartu su šiais elementais. Su vienavalenčiais halogenais (fluoru, bromu, chloru ir jodu) jis gali sudaryti di-tri ir tetra junginius, su siera ir jos grupės elementais (selenu, telūru) - mono- ir disulfidais, su deguonimi - oksidais, dioksidais ir trioksidais. .

Taip pat titanas sudaro junginius su vandeniliu (hidridais), azotu (nitridais), anglimi (karbidais), fosforu (fosfidais), arsenu (arsidais), taip pat junginius su daugeliu metalų – intermetalinius junginius. Titanas sudaro ne tik paprastų, bet ir daugybę sudėtingų junginių, žinomi daugelis jo junginių su organinėmis medžiagomis. Kaip matyti iš junginių, kuriuose gali dalyvauti titanas, sąrašo, jis chemiškai labai aktyvus. Ir tuo pačiu titanas yra vienas iš nedaugelio metalų, pasižymintis išskirtinai dideliu atsparumu korozijai: jis praktiškai amžinas ore, šaltame ir verdančiame vandenyje, labai atsparus jūros vandenyje, daugelio druskų, neorganinių ir organinių tirpaluose. rūgštys. Savo atsparumu korozijai jūros vandenyje jis lenkia visus metalus, išskyrus tauriuosius – auksą, platiną ir kt., daugumą nerūdijančio plieno rūšių, nikelio, vario ir kitų lydinių. Vandenyje, daugelyje agresyvių aplinkų, grynas titanas nėra veikiamas korozijos. Atspari titano ir erozijos korozijai, atsirandančiai dėl cheminio ir mechaninio poveikio metalui derinio. Šiuo atžvilgiu jis nenusileidžia geriausiems prekių ženklams. nerūdijančio plieno, vario lydiniai ir kitos konstrukcinės medžiagos. Titanas taip pat gerai atsparus nuovargio korozijai, kuri dažnai pasireiškia metalo vientisumo ir stiprumo pažeidimais (įtrūkimais, vietiniais korozijos centrais ir kt.). Titano elgesys daugelyje agresyvių aplinkų, tokių kaip azotas, druskos rūgštis, siera, „aqua regia“ ir kitos rūgštys bei šarmai, stebina ir kelia pasigėrėjimą šiuo metalu.

Titanas yra labai ugniai atsparus metalas. Ilgą laiką buvo manoma, kad jis tirpsta 1800 ° C temperatūroje, tačiau 50-ųjų viduryje. Anglų mokslininkai Diardorfas ir Hayesas nustatė gryno elementinio titano lydymosi temperatūrą. Ji siekė 1668 ± 3 ° C. Pagal savo atsparumą ugniai titanas nusileidžia tik tokiems metalams kaip volframas, tantalas, niobis, renis, molibdenas, platinoidai, cirkonis, o tarp pagrindinių konstrukcinių metalų yra pirmoje vietoje. Svarbiausia titano, kaip metalo, savybė – unikalios fizikinės ir cheminės savybės: mažas tankis, didelis stiprumas, kietumas ir t.t.. Svarbiausia, kad šios savybės aukštoje temperatūroje labai nepasikeistų.

Titanas yra lengvas metalas, jo tankis 0°C temperatūroje tik 4,517 g/cm8, o 100°C – 4,506 g/cm3. Titanas priklauso metalų, kurių savitasis sunkis mažesnis nei 5 g/cm3, grupei. Tai apima visus šarminius metalus (natris, kadis, litis, rubidis, cezis), kurių savitasis tankis yra 0,9–1,5 g/cm3, magnį (1,7 g/cm3), aliuminį (2,7 g/cm3) ir kt. Titanas yra daugiau nei 1,5 karto sunkesnis už aliuminį ir šiuo, žinoma, jam pralaimi, tačiau yra 1,5 karto lengvesnis už geležį (7,8 g/cm3). Tačiau užimdamas tarpinę padėtį tarp aliuminio ir geležies specifiniu tankiu titanas savo mechaninėmis savybėmis juos daug kartų lenkia.). Titanas pasižymi dideliu kietumu: jis yra 12 kartų kietesnis už aliuminį, 4 kartus už geležį ir varį. Kita svarbi metalo savybė yra jo takumo riba. Kuo jis didesnis, tuo iš šio metalo pagamintos dalys geriau atlaiko eksploatacines apkrovas. Titano takumo riba yra beveik 18 kartų didesnė nei aliuminio. Savitasis titano lydinių stiprumas gali būti padidintas 1,5–2 kartus. Aukštos jo mechaninės savybės gerai išsaugomos iki kelių šimtų laipsnių temperatūroje. Grynas titanas tinka visų tipų apdirbimui karštoje ir šaltoje būsenoje: jį galima kalti kaip geležį, tempti ir net padaryti vielą, susukti į lakštus, juostas, foliją iki 0,01 mm storio.

Skirtingai nuo daugelio metalų, titanas turi didelę elektrinę varžą: jei sidabro elektrinis laidumas yra 100, tai vario elektrinis laidumas yra 94, aliuminio - 60, geležies ir platinos -15, o titano - tik 3,8. Titanas yra paramagnetinis metalas, jis neįmagnetinamas kaip geležis magnetiniame lauke, bet ir neišstumiamas iš jo kaip varis. Jo magnetinis jautrumas labai silpnas, ši savybė gali būti panaudota statybose. Titano šilumos laidumas yra palyginti mažas, tik 22,07 W / (mK), kuris yra maždaug 3 kartus mažesnis už geležies šilumos laidumą, 7 kartus mažesnis už magnio, 17–20 kartų mažesnis nei aliuminio ir vario. Atitinkamai, titano linijinio šiluminio plėtimosi koeficientas yra mažesnis nei kitų konstrukcinių medžiagų: 20 C temperatūroje jis yra 1,5 karto mažesnis nei geležies, 2 - vario ir beveik 3 - aliuminio. Taigi titanas yra prastas elektros ir šilumos laidininkas.

Šiandien titano lydiniai plačiai naudojami aviacijos technologija. Titano lydiniai pirmą kartą buvo naudojami pramoniniu mastu orlaivių reaktyvinių variklių konstrukcijoje. Titano panaudojimas reaktyvinių variklių konstrukcijoje leidžia sumažinti jų svorį 10...25%. Visų pirma, kompresoriaus diskai ir mentės, oro įsiurbimo dalys, kreipiamosios mentės ir tvirtinimo detalės yra pagaminti iš titano lydinių. Titano lydiniai yra nepakeičiami viršgarsiniams orlaiviams. Skrydžio greičio augimas lėktuvas lėmė odos temperatūros padidėjimą, dėl ko aliuminio lydiniai nebeatitinka reikalavimų, kuriuos kelia aviacinė technologija esant viršgarsiniam greičiui. Odos temperatūra šiuo atveju siekia 246...316 °C. Tokiomis sąlygomis priimtiniausia medžiaga pasirodė titano lydiniai. Aštuntajame dešimtmetyje titano lydinių naudojimas civilinių orlaivių korpusams labai išaugo. Vidutinio nuotolio lėktuve TU-204 Bendras svoris detalių iš titano lydinių yra 2570 kg. Titano naudojimas sraigtasparniuose palaipsniui plečiasi, daugiausia pagrindinio rotoriaus sistemos, pavaros ir valdymo sistemos dalims. Svarbią vietą raketų moksle užima titano lydiniai.

Dėl didelio atsparumo korozijai jūros vandenyje titanas ir jo lydiniai naudojami laivų statyboje, gaminant sraigtus, laivų apkalą, povandeninius laivus, torpedas ir kt. Korpusai neprilimpa prie titano ir jo lydinių, kurie judant smarkiai padidina indo atsparumą. Pamažu titano panaudojimo sritys plečiasi. Titanas ir jo lydiniai naudojami chemijos, naftos chemijos, celiuliozės ir popieriaus bei maisto pramonėje, spalvotosios metalurgijos, energetikos, elektronikos, branduolinės technologijos, galvanizavimo, ginklų gamyboje, šarvų plokščių, chirurginių instrumentų gamybai, chirurginiai implantai, gėlinimo įrenginiai, lenktyninių automobilių dalys, sporto įranga (golfo klubai, laipiojimo įranga), dalys rankinis laikrodis ir net papuošalų. Azotuojant titaną, ant jo paviršiaus susidaro auksinė plėvelė, kuri savo grožiu nenusileidžia tikro aukso.

TiO2 atrado beveik vienu metu ir nepriklausomai anglas W. Gregoras ir vokiečių chemikas M. G. Klaprothas. W. Gregoras, tyrinėdamas magnetinio geležinio smėlio sudėtį (Creed, Cornwall, England, 1791), išskyrė naują nežinomo metalo „žemę“ (oksidą), kurį pavadino menakenu. 1795 metais vokiečių chemikas Klaprothas mineraliniame rutile atrado naują elementą ir pavadino jį titanu. Po dvejų metų Klaprothas nustatė, kad rutilas ir menaken žemė yra to paties elemento oksidai, už kurių liko Klaproto pasiūlytas pavadinimas „titanas“. Po 10 metų titano atradimas įvyko trečią kartą. Prancūzų mokslininkas L. Vauquelinas atrado titaną anatazėje ir įrodė, kad rutilas ir anatazė yra identiški titano oksidai.

Pirmąjį metalinio titano pavyzdį 1825 m. gavo J. Ya. Berzelius. Dėl didelio titano cheminio aktyvumo ir jo gryninimo sudėtingumo olandai A. van Arkelis ir I. de Boeras 1925 m. gavo gryno Ti mėginį termiškai skaidydami titano jodidą TiI4 garus.

Titanas yra 10 pagal gausumą gamtoje. Žemės plutoje yra 0,57 masės%, jūros vandenyje - 0,001 mg / l. Ultrabazinėse uolienose 300 g/t, bazinėse uolienose 9 kg/t, rūgštinėse uolienose 2,3 kg/t, moliuose ir skalūnuose 4,5 kg/t. Žemės plutoje titanas beveik visada yra keturvalentinis ir jo yra tik deguonies junginiuose. Laisva forma neatsiranda. Atmosferos ir kritulių sąlygomis titanas turi geocheminį giminingumą Al2O3. Jis telkiasi atmosferos plutos boksituose ir jūrinėse molingose ​​nuosėdose. Titano pernešimas atliekamas mechaninių mineralų fragmentų ir koloidų pavidalu. Kai kuriuose moliuose susikaupia iki 30 % TiO2 pagal masę. Titano mineralai yra atsparūs atmosferos poveikiui ir formuoja dideles koncentracijas įdėklose. Yra žinoma daugiau nei 100 mineralų, kurių sudėtyje yra titano. Svarbiausi iš jų: rutilas TiO2, ilmenitas FeTiO3, titanomagnetitas FeTiO3 + Fe3O4, perovskitas CaTiO3, titanitas CaTiSiO5. Yra pirminės titano rūdos - ilmenitas-titanomagnetitas ir placer - rutilas-ilmenitas-cirkonis.

Pagrindinės rūdos: ilmenitas (FeTiO3), rutilas (TiO2), titanitas (CaTiSiO5).

2002 m. 90 % išgaunamo titano buvo panaudota titano dioksido TiO2 gamybai. Pasaulyje titano dioksido pagaminama 4,5 mln. tonų per metus. Patvirtintos titano dioksido atsargos (be Rusijos) yra apie 800 mln.t.. 2006 m., JAV geologijos tarnybos duomenimis, skaičiuojant titano dioksidu ir neįskaitant Rusijos, ilmenito rūdų atsargos siekia 603-673 mln.t, o rutilo. - 49,7- 52,7 mln.t.Taigi, esant dabartiniam gamybos tempui, pasaulyje įrodytų titano atsargų (išskyrus Rusiją) užteks daugiau nei 150 metų.

Rusija turi antrą pagal dydį titano atsargas pasaulyje po Kinijos. Titano mineralinių išteklių bazę Rusijoje sudaro 20 telkinių (iš kurių 11 pirminių ir 9 aliuvinių), gana tolygiai paskirstytų visoje šalyje. Didžiausias iš tyrinėtų telkinių (Jaregskoje) yra 25 km nuo Uchtos miesto (Komi Respublika). Apskaičiuota, kad telkinio atsargos yra 2 milijardai tonų rūdos, kurioje vidutinis titano dioksido kiekis yra apie 10%.

Didžiausias pasaulyje titano gamintojas - Rusijos įmonė„VSMPO-AVISMA“.

Paprastai pradinė medžiaga titano ir jo junginių gamybai yra titano dioksidas su palyginti nedideliu kiekiu priemaišų. Visų pirma, tai gali būti rutilo koncentratas, gautas sodrinant titano rūdas. Tačiau rutilo atsargos pasaulyje labai ribotos, dažniau naudojamas vadinamasis sintetinis rutilo arba titano šlakas, gaunamas apdorojant ilmenito koncentratus. Norint gauti titano šlaką, ilmenito koncentratas redukuojamas elektrinėje lankinėje krosnyje, o geležis atskiriama į metalinę fazę (ketaus), o ne redukuoti titano oksidai ir priemaišos sudaro šlako fazę. Turtingi šlakai apdorojami chlorido arba sieros rūgšties metodu.

Gryna forma ir lydinių pavidalu

Titaninis paminklas Gagarinui Leninsko prospekte Maskvoje

Metalas naudojamas: chemijos pramonėje (reaktoriuose, vamzdynuose, siurbliuose, vamzdynų priedai), karinė pramonė (šarvai, šarvai ir priešgaisrinės užtvaros aviacijoje, povandeninių laivų korpusai), pramoniniai procesai (gėlinimo įrenginiai, celiuliozės ir popieriaus procesai), automobilių pramonė, žemės ūkio pramonė, maisto pramonė, papuošalų vėrimas, medicinos pramonė (protezai, osteoprotezai) , dantų ir endodontiniai instrumentai, dantų implantai, sporto prekės, juvelyriniai dirbiniai (Aleksandras Chomovas), mobilieji telefonai, lengvieji lydiniai ir kt. Tai svarbiausia konstrukcinė medžiaga orlaivių, raketų ir laivų statyboje.

Titano liejimas atliekamas vakuuminėse krosnyse grafito formose. Taip pat naudojamas vakuuminis investicinis liejimas. Dėl technologinių sunkumų meniniame liejinyje jis naudojamas ribotai. Pirmoji pasaulyje monumentali titano skulptūra yra paminklas Jurijui Gagarinui jo vardu pavadintoje aikštėje Maskvoje.

Titanas yra daugelio legiruotų plienų ir daugumos specialiųjų lydinių legiravimo priedas.

Nitinolis (nikelis-titanas) yra formos atminties lydinys, naudojamas medicinoje ir technologijose.

Titano aliuminidai yra labai atsparūs oksidacijai ir karščiui, o tai savo ruožtu lėmė jų naudojimą aviacijos ir automobilių pramonėje kaip konstrukcines medžiagas.

Titanas yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, naudojamų didelio vakuumo siurbliuose.

Baltasis titano dioksidas (TiO2) naudojamas dažuose (pvz., titano baltuosiuose), taip pat popieriaus ir plastiko gamyboje. Maisto priedas E171.

Organotitano junginiai (pvz., tetrabutoksititanas) naudojami kaip katalizatorius ir kietiklis chemijos ir dažų pramonėje.

Neorganiniai titano junginiai naudojami chemijos, elektronikos, stiklo pluošto pramonėje kaip priedai ar dangos.

Titano karbidas, titano diboridas, titano karbonitridas yra svarbūs ypač kietų metalo apdirbimo medžiagų komponentai.

Titano nitridas naudojamas įrankiams, bažnyčių kupolams dengti ir bižuterijos gamyboje, nes. turi panašią į aukso spalvą.

Bario titanatas BaTiO3, švino titanatas PbTiO3 ir daugelis kitų titanatų yra feroelektrikai.

Yra daug titano lydinių su skirtingais metalais. Legiravimo elementai skirstomi į tris grupes, priklausomai nuo jų poveikio polimorfinės transformacijos temperatūrai: beta stabilizatoriai, alfa stabilizatoriai ir neutralūs kietikliai. Pirmieji sumažina transformacijos temperatūrą, antrieji ją padidina, o antrieji jai nedaro įtakos, bet lemia matricos sukietėjimą tirpale. Alfa stabilizatorių pavyzdžiai: aliuminis, deguonis, anglis, azotas. Beta stabilizatoriai: molibdenas, vanadis, geležis, chromas, nikelis. Neutralūs kietikliai: cirkonis, alavas, silicis. Beta stabilizatoriai, savo ruožtu, skirstomi į beta izomorfinius ir beta eutektoidus formuojančius. Labiausiai paplitęs titano lydinys yra Ti-6Al-4V lydinys (rusų klasifikacijoje - VT6).

60% - dažai;

20% - plastikas;

13% - popierius;

7% - mechaninė inžinerija.

15-25 USD už kilogramą, priklausomai nuo grynumo.

Neapdoroto titano (titano kempinės) grynumą ir klasę dažniausiai lemia jo kietumas, kuris priklauso nuo priemaišų kiekio. Labiausiai paplitę prekių ženklai yra TG100 ir TG110.

Ferotitano (mažiausiai 70 % titano) kaina 2010-12-22 yra 6,82 USD už kilogramą. 2010 01 01 kaina buvo 5,00 USD už kilogramą.

Rusijoje titano kainos 2012 metų pradžioje buvo 1200-1500 rublių/kg.

Privalumai:

mažas tankis (4500 kg / m3) padeda sumažinti naudojamos medžiagos masę;

didelis mechaninis stiprumas. Reikia pažymėti, kad esant aukštesnei temperatūrai (250–500 °C), titano lydiniai yra pranašesni už didelio stiprumo aliuminio ir magnio lydinius;

neįprastai didelis atsparumas korozijai, dėl titano gebėjimo ant paviršiaus suformuoti plonas (5-15 mikronų) ištisines TiO2 oksido plėveles, tvirtai surištas su metalo mase;

geriausių titano lydinių savitasis stipris (stiprumo ir tankio santykis) siekia 30-35 ir daugiau, o tai beveik du kartus viršija legiruotų plienų savitąjį stiprumą.

Trūkumai:

didelės gamybos sąnaudos, titanas yra daug brangesnis nei geležis, aliuminis, varis, magnis;

aktyvi sąveika aukštoje temperatūroje, ypač skystoje būsenoje, su visomis atmosferą sudarančiomis dujomis, dėl ko titanas ir jo lydiniai gali būti išlydyti tik vakuume arba inertinių dujų aplinkoje;

sunkumai, susiję su titano atliekų gamyba;

prastos antifrikcinės savybės dėl titano prilipimo prie daugelio medžiagų, titanas suporuotas su titanu negali veikti trinčiai;

didelis titano ir daugelio jo lydinių polinkis į vandenilio trapumą ir druskų koroziją;

prastas apdirbamumas, panašus į austenitinio nerūdijančio plieno;

didelis reaktyvumas, polinkis į grūdelių augimą aukštoje temperatūroje ir fazių virsmai suvirinimo ciklo metu sukelia sunkumų suvirinant titaną.

Didžioji titano dalis išleidžiama aviacijos ir raketų technologijų bei jūrų laivų statybos reikmėms. Titanas (ferotitanas) naudojamas kaip legiruojantis priedas prie aukštos kokybės plieno ir kaip deoksidatorius. Techninis titanas naudojamas cisternų, cheminių reaktorių, vamzdynų, jungiamųjų detalių, siurblių, vožtuvų ir kitų gaminių, veikiančių agresyvioje aplinkoje, gamybai. Aukštoje temperatūroje veikiančių elektrovakuuminių prietaisų tinkleliai ir kitos dalys gaminamos iš kompaktiško titano.

Pagal panaudojimą kaip konstrukcinę medžiagą titanas yra 4 vietoje ir nusileidžia tik Al, Fe ir Mg. Titano aliuminidai yra labai atsparūs oksidacijai ir karščiui, o tai savo ruožtu lėmė jų naudojimą aviacijos ir automobilių pramonėje kaip konstrukcines medžiagas. Dėl biologinio titano saugumo jis yra puiki medžiaga maisto pramonei ir rekonstrukcinei chirurgijai.

Titanas ir jo lydiniai plačiai naudojami inžinerijoje dėl didelio mechaninio stiprumo, kuris išlaikomas aukštoje temperatūroje, atsparumo korozijai, atsparumo karščiui, specifinio stiprumo, mažo tankio ir kt. naudingų savybių. Didelę titano ir jo lydinių kainą daugeliu atvejų kompensuoja didesnis jų našumas, o kai kuriais atvejais jie yra vienintelė medžiaga, iš kurios galima pagaminti įrangą ar konstrukcijas, galinčias veikti tam tikromis sąlygomis.

Titano lydiniai vaidina svarbų vaidmenį aviacijos technologijose, kur siekiama išgauti lengviausią konstrukciją kartu su reikiamu stiprumu. Titanas yra lengvas, palyginti su kitais metalais, tačiau tuo pat metu gali dirbti aukštoje temperatūroje. Iš titano lydinių gaminama odelė, tvirtinimo detalės, maitinimo komplektas, važiuoklės dalys ir įvairūs mazgai. Taip pat šios medžiagos naudojamos gaminant orlaivių reaktyvinius variklius. Tai leidžia sumažinti jų svorį 10-25%. Titano lydiniai naudojami kompresoriaus diskams ir mentėms, oro įsiurbimo ir kreipiamųjų mentelių dalims bei tvirtinimo detalėms gaminti.

Titanas ir jo lydiniai taip pat naudojami raketų moksle. Atsižvelgiant į trumpalaikį variklių veikimą ir greitą tankių atmosferos sluoksnių perėjimą raketų moksle, nuovargio stiprumo, statinės ištvermės ir iš dalies šliaužimo problemos iš esmės pašalinamos.

Techninis titanas netinka aviacijoje dėl savo nepakankamai didelio atsparumo karščiui, tačiau dėl išskirtinai didelio atsparumo korozijai kai kuriais atvejais yra nepamainomas chemijos pramonėje ir laivų statyboje. Taigi jis naudojamas gaminant kompresorius ir siurblius, skirtus tokioms agresyvioms terpėms kaip sieros ir vandenilio chlorido rūgštis ir jų druskos, vamzdynai, stabdymo vožtuvai, autoklavas, įvairios talpos, filtrai ir kt. Tik titanas pasižymi atsparumu korozijai tokioje aplinkoje kaip šlapias chloras, vandeniniai ir rūgštiniai chloro tirpalai, todėl nuo duotas metalas gamina įrangą chloro pramonei. Titanas naudojamas šilumokaičiams, kurie veikia korozinėje aplinkoje, pavyzdžiui, azoto rūgštyje (nerūkstanti), gaminti. Laivų statyboje titanas naudojamas sraigtų gamybai, laivų, povandeninių laivų, torpedų dengimui ir kt. Korpusai neprilimpa prie titano ir jo lydinių, kurie judant smarkiai padidina indo atsparumą.

Titano lydiniai yra perspektyvūs naudoti daugelyje kitų programų, tačiau jų naudojimą technologijose riboja didelė titano kaina ir trūkumas.

Titano junginiai taip pat plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Titano karbidas turi didelį kietumą ir yra naudojamas pjovimo įrankių ir abrazyvinių medžiagų gamyboje. Baltasis titano dioksidas (TiO2) naudojamas dažuose (pvz., titano baltuosiuose), taip pat popieriaus ir plastiko gamyboje. Organotitano junginiai (pvz., tetrabutoksititanas) naudojami kaip katalizatorius ir kietiklis chemijos ir dažų pramonėje. Neorganiniai titano junginiai naudojami chemijos, elektronikos, stiklo pluošto pramonėje kaip priedas. Titano diboridas yra svarbus ypač kietų metalo apdirbimo medžiagų komponentas. Titano nitridas naudojamas įrankiams padengti.

Esant aukštoms titano kainoms, jis daugiausia naudojamas karinės įrangos gamybai, kur pagrindinis vaidmuo tenka ne kainai, o Techninės specifikacijos. Nepaisant to, yra žinomi unikalių titano savybių panaudojimo civiliniams poreikiams atvejai. Mažėjant titano kainai ir augant jo gamybai, šio metalo panaudojimas kariniams ir civiliniams tikslams vis labiau plėsis.

Aviacija. Titano ir jo lydinių mažas savitasis sunkis ir didelis stiprumas (ypač aukštesnėje temperatūroje) daro juos labai vertingomis aviacinėmis medžiagomis. Lėktuvų statybos ir gamybos srityje lėktuvų varikliai titanas vis dažniau pakeičia aliuminį ir nerūdijantį plieną. Kylant temperatūrai aliuminis greitai praranda savo stiprumą. Kita vertus, titanas turi aiškų stiprumo pranašumą esant temperatūrai iki 430°C, o tokios eilės pakilusios temperatūros atsiranda esant dideliam greičiui dėl aerodinaminio kaitinimo. Plieno pakeitimo titanu pranašumas aviacijoje yra sumažinti svorį neprarandant jėgos. Bendras svorio sumažėjimas ir didesnis našumas aukštesnėje temperatūroje leidžia padidinti orlaivio naudingąją apkrovą, atstumą ir manevringumą. Tai paaiškina pastangas, kuriomis siekiama plėsti titano naudojimą orlaivių konstrukcijoje, gaminant variklius, fiuzeliažų konstrukciją, odų ir net tvirtinimo detalių gamybą.

Reaktyvinių variklių konstrukcijoje titanas daugiausia naudojamas kompresorių mentėms, turbinų diskams ir daugeliui kitų štampuotų detalių gaminti. Čia titanas pakeičia nerūdijantį ir termiškai apdorotą legiruotą plieną. Vieno kilogramo variklio svorio sutaupymas leidžia sutaupyti iki 10 kg bendro orlaivio svorio dėl lengvesnio fiuzeliažo. Ateityje titano lakštą planuojama naudoti variklių degimo kamerų korpusų gamybai.

Orlaivių konstrukcijoje titanas plačiai naudojamas fiuzeliažo dalims, veikiančioms aukštesnėje temperatūroje. Lakštinis titanas naudojamas visų rūšių korpusams, apsauginiams kabelių apvalkalams ir sviedinių kreiptuvams gaminti. Iš legiruoto titano lakštų gaminami įvairūs standinimo elementai, fiuzeliažo rėmai, briaunos ir kt.

Gaubtai, sklendės, kabelių apvalkalai ir sviedinių kreiptuvai yra pagaminti iš nelegiruoto titano. Legiruotasis titanas naudojamas fiuzeliažo rėmo, rėmų, vamzdynų ir priešgaisrinių barjerų gamybai.

Titanas vis dažniau naudojamas F-86 ir F-100 lėktuvų konstrukcijoms. Ateityje iš titano bus gaminamos važiuoklės durys, hidrauliniai vamzdynai, išmetimo vamzdžiai ir antgaliai, tarpikliai, sklendės, sulankstomi statramsčiai ir kt.

Iš titano galima gaminti šarvų plokštes, sraigtų mentes ir apvalkalų dėžes.

Šiuo metu titanas naudojamas gaminant karinius orlaivius Douglas X-3 for skin, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 ir Boeing B-52.

Titanas taip pat naudojamas statant civilinius orlaivius DC-7. „Douglas“ kompanija, gamindama variklio projektorių ir priešgaisrinius barjerus, aliuminio lydinius ir nerūdijantį plieną pakeisdama titanu, jau sutaupė apie 90 kg lėktuvo konstrukcijos svorį. Šiuo metu titano dalių svoris šiame orlaivyje siekia 2 proc., o šį skaičių tikimasi padidinti iki 20 proc. viso orlaivio svorio.

Titano naudojimas leidžia sumažinti sraigtasparnių svorį. Titano lakštai naudojami grindims ir durims. Sraigtasparnio svoris (apie 30 kg) buvo žymiai sumažintas pakeitus legiruotą plieną titanu, kad būtų apdengtos jo rotorių mentes.

Karinis jūrų laivynas. Titano ir jo lydinių atsparumas korozijai daro juos labai vertinga medžiaga jūroje. JAV karinio jūrų laivyno departamentas nuodugniai tiria titano atsparumą korozijai nuo išmetamųjų dujų, garų, naftos ir jūros vandens poveikio. Didelis specifinis titano stiprumas yra beveik toks pat svarbus jūrų reikalams.

Mažas savitasis metalo sunkumas kartu su atsparumu korozijai padidina laivų manevringumą ir nuotolią, taip pat sumažina materialinės dalies išlaikymo ir remonto išlaidas.

Titano panaudojimas laivyne apima išmetimo duslintuvus povandeniniams dyzeliniams varikliams, prietaisų diskus, plonasienius kondensatorių ir šilumokaičių vamzdžius. Pasak ekspertų, titanas, kaip joks kitas metalas, gali pailginti povandeninių laivų išmetimo duslintuvų tarnavimo laiką. Matuoklio diskams, veikiamiems sūraus vandens, benzino ar alyvos, titanas bus patvaresnis. Tiriama galimybė šilumokaičio vamzdžiams gaminti panaudoti titaną, kuris turėtų būti atsparus korozijai jūros vandenyje, plaunantis vamzdžius iš išorės, ir tuo pačiu atlaikyti jų viduje tekančio išmetamojo kondensato poveikį. Svarstoma galimybė iš titano gaminti antenas ir radarų įrenginių komponentus, kurie turi būti atsparūs išmetamųjų dujų ir jūros vandens poveikiui. Titanas taip pat gali būti naudojamas gaminant tokias dalis kaip vožtuvai, sraigtai, turbinos dalys ir kt.

Artilerija. Matyt didžiausias potencialus vartotojas Titanas gali būti artilerija, kur šiuo metu vyksta intensyvūs įvairių prototipų tyrimai. Tačiau šioje srityje standartizuota tik atskirų dalių ir detalių iš titano gamyba. Gana ribotas titano panaudojimas artilerijoje su daugybe tyrimų paaiškinamas didelėmis jo sąnaudomis.

Įvairios artilerijos įrangos dalys buvo tiriamos atsižvelgiant į galimybę pakeisti įprastas medžiagas titanu, sumažėjus titano kainoms. Didžiausias dėmesys buvo skiriamas detalėms, kurioms būtinas svorio mažinimas (detalėms, nešiojamoms rankomis ir gabenamoms oru).

Skiedinio pagrindo plokštė pagaminta iš titano, o ne iš plieno. Tokiu pakeitimu ir šiek tiek pakeitus, vietoj plieninės plokštės iš dviejų pusių, kurių bendras svoris 22 kg, buvo galima sukurti vieną 11 kg sveriančią dalį. Dėl šio pakeitimo galima sumažinti aptarnaujančio personalo skaičių nuo trijų iki dviejų. Svarstoma galimybė panaudoti titaną ginklų liepsnos slopintuvams gaminti.

Bandomi iš titano pagaminti ginklų laikikliai, vežimų kryželiai ir atatrankos cilindrai. Titanas gali būti plačiai naudojamas valdomų sviedinių ir raketų gamyboje.

Pirmieji titano ir jo lydinių tyrimai parodė galimybę iš jų pagaminti šarvų plokštes. Plieninius šarvus (12,7 mm storio) pakeitus tokio paties sviedinio atsparumo (16 mm storio) titaniniais šarvais, remiantis šiais tyrimais, galima sutaupyti iki 25% svorio.

Titano lydiniai aukštos kokybės leidžia tikėtis galimybės plienines plokštes pakeisti vienodo storio titano plokštėmis, taip sutaupant iki 44% svorio. Pramoninis titano naudojimas užtikrins didesnį manevringumą, padidins transportavimo diapazoną ir ginklo patvarumą. Dabartinis oro transporto išsivystymo lygis akivaizdžiai išryškina lengvųjų šarvuotų automobilių ir kitų transporto priemonių, pagamintų iš titano, pranašumus. Artilerijos skyrius ateityje ketina aprūpinti pėstininkus iš titano pagamintais šalmais, durtuvais, granatsvaidžiais ir rankiniais liepsnosvaidžiais. Titano lydinys pirmą kartą buvo naudojamas artilerijoje gaminant kai kurių automatinių ginklų stūmoklius.

Transportas. Daugelis titano naudojimo šarvuotų medžiagų gamyboje privalumų galioja ir transporto priemonėms.

Šiuo metu transporto inžinerijos įmonėse sunaudojamas konstrukcines medžiagas pakeitus titanu, turėtų sumažėti degalų sąnaudos, padidėti naudingoji apkrova, padidėti alkūninių mechanizmų dalių nuovargio riba ir kt. geležinkeliai būtina sumažinti negyvąjį svorį. Ženkliai sumažinus bendrą riedmenų svorį dėl titano naudojimo, sutaupoma trauka, sumažės kaklų ir ašidėžių matmenys.

Priekaboms taip pat svarbus svoris. Transporto priemonė. Čia plieną pakeitus titanu ašių ir ratų gamyboje taip pat padidėtų naudingoji apkrova.

Visas šias galimybes būtų galima realizuoti sumažinus titano kainą nuo 15 iki 2-3 dolerių už titano pusgaminių svarą.

Chemijos pramonė. Gaminant chemijos pramonei skirtus įrenginius, metalo atsparumas korozijai yra itin svarbus. Taip pat būtina sumažinti svorį ir padidinti įrangos stiprumą. Logiškai mąstant, reikėtų manyti, kad titanas galėtų suteikti nemažai naudos gaminant rūgščių, šarmų ir neorganinių druskų iš jo transportavimo įrangą. Papildomos titano panaudojimo galimybės atsiveria gaminant tokią įrangą kaip cisternos, kolonos, filtrai ir visų rūšių cilindrai. aukštas spaudimas.

Titano vamzdynų naudojimas gali pagerinti šildymo gyvatukų efektyvumą laboratoriniuose autoklavuose ir šilumokaičiuose. Titano pritaikymą gaminant balionus, kuriuose dujos ir skysčiai ilgą laiką laikomi esant slėgiui, liudija degimo produktų mikroanalizėje panaudojimas vietoj sunkesnio stiklo vamzdžio (pavaizduota viršutinėje paveikslėlio dalyje). Dėl mažo sienelės storio ir mažo specifinė gravitacijašį vamzdelį galima sverti ant mažesnių, jautresnių analitinių svarstyklių. Čia lengvumo ir atsparumo korozijai derinys pagerina cheminės analizės tikslumą.

Kitos programos. Titaną tikslinga naudoti maisto, naftos ir elektros pramonėje, taip pat chirurginių instrumentų gamyboje ir pačioje chirurgijoje.

Maisto ruošimo stalai, garinimo stalai iš titano yra pranašesni už plieno gaminius.

Naftos ir dujų gręžimo pramonėje kova su korozija turi didelę reikšmę, todėl titano naudojimas leis rečiau keisti rūdijančios įrangos strypus. Katalizinėje gamyboje ir naftotiekių gamyboje pageidautina naudoti titaną, kuris išlaiko mechanines savybes aukštoje temperatūroje ir turi gerą atsparumą korozijai.

Elektros pramonėje titanas gali būti naudojamas šarvuoti kabelius dėl gero specifinio stiprumo, didelės elektrinės varžos ir nemagnetinių savybių.

Įvairiose pramonės šakose pradedamos naudoti vienokios ar kitokios formos tvirtinimo detalės iš titano. Galima toliau plėsti titano panaudojimą chirurginių instrumentų gamyboje, daugiausia dėl jo atsparumo korozijai. Titano instrumentai šiuo atžvilgiu yra pranašesni už įprastinius chirurginius instrumentus, kai jie pakartotinai verdami arba autoklave.

Chirurgijos srityje titanas pasirodė esąs geresnis už vitaliją ir nerūdijantį plieną. Titano buvimas organizme yra gana priimtinas. Iš titano pagaminta plokštelė ir varžtai kaulams tvirtinti gyvūno kūne buvo kelis mėnesius, o kaulas įaugo į varžtų sriegius ir į plokštelėje esančią skylutę.

Titano pranašumas slypi ir tame, kad lėkštėje formuojasi raumenų audinys.

Maždaug pusė pasaulyje pagamintų titano gaminių dažniausiai siunčiami į civilinių orlaivių pramonę, tačiau jos nuosmukis po žinomų tragiškų įvykių daugelį pramonės dalyvių verčia ieškoti naujų titano pritaikymų. Ši medžiaga yra pirmoji dalis iš užsienio metalurgijos spaudos publikacijų, skirtų titano perspektyvoms šiuolaikinėmis sąlygomis. Pasak vieno iš pirmaujančių Amerikos titano RT1 gamintojų, iš bendros titano gamybos apimties pasauliniu mastu 50-60 tūkst. sudaro 34, o karinėje srityje 16, ir apie 10 sudarė titano naudojimą plataus vartojimo gaminiuose. Pramoninis titano panaudojimas apima cheminius procesus, energiją, naftos ir dujų pramonė, gėlinimo įrenginiai. Kariniai ne aeronautikos tikslai pirmiausia apima naudojimą artilerijoje ir kovinėse transporto priemonėse. Sektoriai, kuriuose daug titano naudojamas, yra automobilių pramonė, architektūra ir statyba, sporto prekės ir juvelyriniai dirbiniai. Beveik visi titano luitai gaminami JAV, Japonijoje ir NVS šalyse – Europai tenka tik 3,6 viso pasaulio. Regioninės galutinio titano panaudojimo rinkos labai skiriasi – ryškiausias originalumo pavyzdys yra Japonija, kur civilinės aviacijos ir kosmoso sektorius sudaro tik 2–3, naudojant 30 viso titano suvartojimo chemijos gamyklų įrangoje ir konstrukcijų elementuose. Maždaug 20 % visos Japonijos poreikio sudaro atominės ir kietojo kuro jėgainės, likusi dalis – architektūrai, medicinai ir sportui. Priešingas vaizdas stebimas JAV ir Europoje, kur suvartojimas aviacijos ir kosmoso sektoriuje yra išskirtinės reikšmės – atitinkamai 60-75 ir 50-60 kiekvienam regionui. JAV tradiciškai stiprios galutinės rinkos yra cheminės medžiagos, medicinos įranga, pramoninė įranga, tuo tarpu Europoje didžiausią dalį užima naftos ir dujų pramonė ir statybos pramone. Didelė priklausomybė nuo aviacijos ir kosmoso pramonės jau seniai kėlė susirūpinimą titano pramonei, kuri bando plėsti titano naudojimą, ypač dabartinio nuosmukio metu. Civiline aviacija pasauliniu mastu. JAV geologijos tarnybos duomenimis, pirmąjį 2003 metų ketvirtį titano kempinės importas smarkiai sumažėjo – tik 1319 tonų, tai yra 62 tonomis mažiau nei 3431 tonomis per tą patį 2002 metų laikotarpį. Aviacijos ir kosmoso sektorius visada bus viena iš pirmaujančių titano rinkų, tačiau mes, titano pramonės atstovai, turime priimti iššūkį ir padaryti viską, ką galime, kad įsitikintume, jog mūsų pramonėje aviacijos ir kosmoso sektoriuje nekiltų plėtros ir recesijos ciklų. Kai kurie pirmaujantys titano pramonės gamintojai mato augančias galimybes esamose rinkose, viena iš jų yra povandeninės įrangos ir medžiagų rinka. Pasak Martino Proko, RT1 pardavimų ir paskirstymo vadovo, titanas buvo naudojamas energijos gamyboje ir povandeniniuose įrenginiuose ilgą laiką, nuo devintojo dešimtmečio pradžios, tačiau tik per pastaruosius penkerius metus šios sritys nuolat vystėsi ir atitinkamai išaugo rinkos niša. Povandeniniame sektoriuje augimą pirmiausia skatina gręžimo operacijos didesniame gylyje, kur titanas yra tinkamiausia medžiaga. Jos, taip sakant, po vandeniu gyvenimo ciklas yra penkiasdešimt metų, o tai atitinka įprastą povandeninių projektų trukmę. Jau išvardinome sritis, kuriose tikėtinas titano naudojimo padidėjimas. Howmet Ti-Cast pardavimų vadovas Bobas Funnellas pažymi, kad dabartinę rinkos būklę galima vertinti kaip augimo galimybes naujose srityse, tokiose kaip besisukančios sunkvežimių turbokompresorių, raketų ir siurblių dalys.

Vienas iš mūsų vykdomų projektų – 155 mm kalibro lengvosios artilerijos sistemų BAE Butitzer XM777 kūrimas. „Newmet“ tieks 17 iš 28 konstrukcinių titano mazgų kiekvienam ginklo laikikliui, o JAV jūrų pėstininkų korpusui pristatys 2004 m. rugpjūčio mėn. Bendras ginklo svoris yra 9800 svarų ir apytiksliai 4,44 tonos, o titano konstrukcija sudaro apie 2600 svarų ir maždaug 1,18 tonų titano – naudojamas 6A14U lydinys su daugybe liejinių. BAE Sy81et8. Ši XM777 sistema turi pakeisti dabartinę M198 Newitzer sistemą, kuri sveria apie 17 000 svarų ir maždaug 7,71 tonos. Masinė gamyba planuojama nuo 2006 iki 2010 metų – iš pradžių numatomi pristatymai į JAV, Didžiąją Britaniją ir Italiją, tačiau programa gali būti išplėsta ir į NATO šalis. Johnas Barberis iš Timet nurodo tuos pavyzdžius karinė įranga, kurio konstrukcijoje naudojamas didelis kiekis titano, yra tankas Abramé ir kovos mašina Bradley. Pastaruosius dvejus metus vykdoma bendra NATO, JAV ir JK programa, skirta intensyvinti titano naudojimą ginkluose ir gynybos sistemose. Kaip jau ne kartą buvo pažymėta, titanas labai tinkamas naudoti automobilių pramonėje, tačiau šios krypties dalis gana kukli – apie 1 viso suvartojamo titano kiekio, arba 500 tonų per metus, pasak italo. bendrovė Poggipolini, gaminanti titano komponentus ir detales Formulės-1 ir lenktyniniams motociklams. Šios bendrovės tyrimų ir plėtros vadovas Daniele Stoppolini mano, kad šiuo metu titano paklausa šiame rinkos segmente siekia 500 tonų, masiškai naudojant šią medžiagą vožtuvų, spyruoklių, išmetimo sistemų, transmisijos konstrukcijoms. velenų, varžtų, potencialiai galėtų pakilti iki beveik ne 16 000 tonų per metus. Jis pridūrė, kad jo įmonė dar tik pradeda plėtoti automatizuotą titaninių varžtų gamybą, siekdama sumažinti gamybos kaštus. Jo nuomone, ribojantys veiksniai, dėl kurių titano panaudojimas automobilių pramonėje labai nesiplečia, yra paklausos nenuspėjamumas ir neapibrėžtumas su žaliavų pasiūla. Tuo pačiu metu automobilių pramonėje išlieka didelė potenciali titano niša, derinant optimalias spyruoklių ir išmetamųjų dujų sistemų svorio ir stiprumo charakteristikas. Deja, Amerikos rinkoje platų titano panaudojimą šiose sistemose pažymi tik gana išskirtinis pusiau sportinis modelis Chevrolet Corvette Z06, kuris niekaip negali pretenduoti į masinį automobilį. Tačiau dėl nuolatinių degalų taupymo ir atsparumo korozijai iššūkių titano perspektyvos šioje srityje išlieka. Norint patvirtinti ne aviacijos ir ne karinės paskirties taikomųjų programų rinkas, neseniai buvo sukurta bendra įmonė UNITI, pavadinta jos pavadinimu, žodis unity - vienybė ir Ti - titano žymėjimas periodinėje lentelėje kaip pasaulio dalis. pirmaujantys titano gamintojai – Amerikos Allegheny Technologies ir Rusijos VSMPO-Avisma. Kaip sakė naujosios bendrovės prezidentas Carlas Moultonas, šios rinkos buvo sąmoningai pašalintos – ketiname nauja įmonė pirmaujanti tiekėja pramonės šakoms, naudojančioms titano dalis ir mazgus, visų pirma naftos chemijos ir energijos gamybos. Be to, ketiname aktyviai prekiauti gėlinimo įrenginių, transporto priemonių, plataus vartojimo prekių ir elektronikos srityse. Tikiu, kad mūsų gamybinės patalpos puikiai papildo viena kitą – VSMPO turi išskirtinių pajėgumų gaminant galutinius produktus, Allegheny turi puikias tradicijas šalto ir karšto titano valcavimo gaminių gamyboje. Numatoma, kad UNITI dalis pasaulinėje titano gaminių rinkoje sudarys 45 milijonus svarų, maždaug 20 411 tonų. Medicininės įrangos rinką galima laikyti stabiliai besivystančia rinka – britų „Titanium International Group“ duomenimis, metinis titano kiekis visame pasaulyje įvairiuose implantuose ir protezuose siekia apie 1000 tonų, ir šis skaičius didės, nes chirurginės galimybės pakeisti. žmogaus sąnariai po nelaimingų atsitikimų ar traumų. Be akivaizdžių lankstumo, stiprumo, lengvumo privalumų, titanas labai suderinamas su kūnu biologine prasme, nes žmogaus organizme nėra korozijos į audinius ir skysčius. Odontologijoje protezų ir implantų naudojimas taip pat sparčiai auga – tris kartus per pastaruosius dešimt metų, Amerikos odontologų asociacijos duomenimis, daugiausia dėl titano savybių. Nors titanas architektūroje naudojamas daugiau nei 25 metus, plačiai jo naudojimas šioje srityje prasidėjo tik pastaraisiais metais. Abu Dabio oro uosto JAE plėtrai, kurią planuojama baigti 2006 m., bus sunaudota iki 1,5 milijono svarų maždaug 680 tonų titano. Gana daug įvairių architektūrinių ir statybinių projektų naudojant titaną planuojama įgyvendinti ne tik išsivysčiusiose JAV, Kanados, Didžiosios Britanijos, Vokietijos, Šveicarijos, Belgijos, Singapūro šalyse, bet ir Egipte bei Peru.

Vartojimo prekių rinkos segmentas šiuo metu yra greičiausiai augantis titano rinkos segmentas. Jei prieš 10 metų šis segmentas užėmė tik 1-2 titano rinkos, šiandien jis išaugo iki 8-10 rinkos. Apskritai titano suvartojimas plataus vartojimo prekių pramonėje išaugo maždaug dvigubai greičiau nei visoje titano rinkoje. Titano naudojimas sporte yra ilgiausias ir užima didžiausią titano naudojimo dalį plataus vartojimo gaminiuose. Titano populiarumo sporto įrangoje priežastis paprasta – jis leidžia išgauti pranašesnį svorio ir stiprumo santykį už bet kurį kitą metalą. Titanas dviračiuose pradėtas naudoti maždaug prieš 25-30 metų ir buvo pirmasis titano panaudojimas sporto įrangoje. Dažniausiai naudojami Ti3Al-2.5V ASTM 9 klasės lydinio vamzdžiai. Kitos iš titano lydinių pagamintos dalys yra stabdžiai, žvaigždutės ir sėdynių spyruoklės. Titaną golfo lazdų gamyboje pradėjo naudoti 80-ųjų pabaigoje ir 90-ųjų pradžioje lazdų gamintojai Japonijoje. Iki 1994–1995 m. toks titano panaudojimas JAV ir Europoje buvo beveik nežinomas. Tai pasikeitė, kai Callaway pristatė savo „Ruger Titanium“ titano lazdelę, vadinamą „Great Big Bertha“. Dėl akivaizdžių privalumų ir gerai apgalvotos Callaway rinkodaros, titano lazdelės tapo akimirksniu hitu. Per trumpą laiką titano lazdos iš išskirtinės ir brangios nedidelės golfo žaidėjų grupės įrangos tapo plačiai naudojamos daugumos golfo žaidėjų, tačiau vis dar yra brangesnės nei plieninės lazdos. Norėčiau paminėti pagrindines, mano nuomone, golfo rinkos raidos tendencijas, kurios per trumpą 4-5 metų laikotarpį nuo aukštųjų technologijų peraugo į masinę gamybą, sekdama kitų pramonės šakų, kuriose dirba daug darbo jėgos. tokių išlaidų kaip drabužių, žaislų ir plataus vartojimo elektronikos gamyba, golfo lazdų gamyba nukeliavo į šalis, kuriose pigiausia darbo jėga iš pradžių į Taivaną, paskui į Kiniją, o dabar gamyklos statomos dar pigesnės darbo jėgos šalyse, pvz., Vietname. ir Tailande titanas neabejotinai naudojamas vairuotojams, kur jo aukščiausios savybės suteikia aiškų pranašumą ir pateisina daugiau auksta kaina. Tačiau titanas dar nebuvo labai plačiai naudojamas vėlesniuose klubuose, nes reikšmingas sąnaudų padidėjimas nėra paremtas atitinkamu žaidimo patobulinimu. Šiuo metu vairuotojai daugiausia gaminami su kaltu smūginiu paviršiumi, kaltu arba išlietu viršumi ir išlietas dugnas Neseniai Profesionali golfo asociacija ROA leido padidinti vadinamojo grąžos koeficiento viršutinę ribą, dėl kurios visi klubų gamintojai stengsis padidinti smūgio paviršiaus spyruoklines savybes. Tam reikia sumažinti smūginio paviršiaus storį ir naudoti tam tvirtesnius lydinius, tokius kaip SP700, 15-3-3-3 ir VT-23. Dabar sutelkime dėmesį į titano ir jo lydinių naudojimą kitoje sporto įrangoje. Lenktynių dviračių vamzdžiai ir kitos dalys yra pagamintos iš ASTM 9 klasės Ti3Al-2.5V lydinio. Stebėtinai daug titano lakštų sunaudojama gaminant nardymo peilius. Dauguma gamintojų naudoja Ti6Al-4V lydinį, tačiau šis lydinys neužtikrina ašmenų briaunos patvarumo, kaip kiti stipresni lydiniai. Kai kurie gamintojai pereina prie BT23 lydinio.

Titano akvalanginių peilių mažmeninė kaina yra maždaug 70–80 USD. Lietos titano pasagos žymiai sumažina svorį, palyginti su plienu, ir suteikia reikiamą stiprumą. Deja, toks titano panaudojimas nepasitvirtino, nes titano pasagos kibirkščiavo ir gąsdino arklius. Tik nedaugelis sutiks naudoti titanines pasagas po pirmųjų nesėkmingų eksperimentų. Titanium Beach, esantis Niuport Biče, Kalifornijoje, Niuport Biče, Kalifornijoje, sukūrė Ti6Al-4V lydinio riedučių mentes. Deja, čia vėlgi problema yra ašmenų krašto patvarumas. Manau, kad šis gaminys turi šansų gyvuoti, jei gamintojai naudos stipresnius lydinius, tokius kaip 15-3-3-3 ar BT-23. Titanas labai plačiai naudojamas alpinizmui ir žygiams pėsčiomis, beveik visiems daiktams, kuriuos alpinistai ir žygeiviai nešiojasi kuprinėse, buteliai, puodeliai, kainuojantys 20–30 USD mažmeninė prekyba, maisto ruošimo rinkiniai apie 50 USD mažmeninė prekyba, indai dažniausiai gaminami iš komerciškai gryno 1 ir 2 klasės titano. Kiti pavyzdžiai Laipiojimo ir žygių įrangos dalis yra kompaktiškos krosnys, lentynos ir palapinių laikikliai, ledo kirviai ir ledo varžtai. Ginklų gamintojai neseniai pradėjo gaminti titano pistoletus tiek sportiniam šaudymui, tiek teisėsaugos reikmėms.

Buitinė elektronika yra gana nauja ir sparčiai auganti titano rinka. Daugeliu atvejų plataus vartojimo elektronikoje titanas naudojamas ne tik dėl puikių jo savybių, bet ir dėl patrauklios gaminių išvaizdos. Komerciniu požiūriu grynas 1 klasės titanas naudojamas nešiojamųjų kompiuterių dėklams gaminti, Mobilieji telefonai, plazminiai plokščiaekraniai televizoriai ir kt Elektroninė įranga. Titano naudojimas garsiakalbių konstrukcijoje užtikrina geresnes akustines savybes, nes titanas yra lengvesnis už plieną, todėl padidėja akustinis jautrumas. Titano laikrodžiai, kuriuos pirmą kartą rinkai pristatė Japonijos gamintojai, dabar yra vienas iš labiausiai prieinamų ir pripažintų vartotojų titano gaminių. Pasaulinis titano suvartojimas tradicinių ir taip vadinamų nešiojamų papuošalų gamyboje matuojamas keliomis dešimtimis tonų. Vis dažniau galima pamatyti titaninius vestuvinius žiedus ir, žinoma, papuošalus ant kūno nešiojantys žmonės tiesiog privalo naudoti titaną. Titanas plačiai naudojamas jūrinių tvirtinimo detalių ir jungiamųjų detalių gamyboje, kur labai svarbus aukšto atsparumo korozijai ir stiprumo derinys. Atlas Ti, įsikūrusi Los Andžele, gamina didelė įvairovėšie gaminiai iš VTZ-1 lydinio. Pirmą kartą titanas įrankių gamyboje pradėtas naudoti Sovietų Sąjungoje devintojo dešimtmečio pradžioje, kai valdžios nurodymu buvo gaminami lengvi ir patogūs įrankiai, palengvinantys darbininkų darbą. Sovietinis titano gamybos milžinas Verchne-Saldinskoye metalo apdirbimo gamybinis susivienijimas tuo metu gamino titaninius kastuvus, vinių traukiklius, stovus, kirvelius ir raktus.

Vėliau Japonijos ir Amerikos įrankių gamintojai savo gaminiuose pradėjo naudoti titaną. Ne taip seniai VSMPO pasirašė sutartį su „Boeing“ dėl titano plokščių tiekimo. Ši sutartis neabejotinai turėjo labai teigiamą poveikį titano gamybos plėtrai Rusijoje. Titanas jau daugelį metų plačiai naudojamas medicinoje. Privalumai – tvirtumas, atsparumas korozijai, o svarbiausia – kai kurie žmonės yra alergiški nikeliui – būtinam nerūdijančio plieno komponentui, o titanui – niekas. Naudojami komerciškai gryno titano ir Ti6-4Eli lydiniai. Titanas naudojamas chirurginių instrumentų, vidinių ir išorinių protezų gamyboje, įskaitant svarbius, tokius kaip širdies vožtuvas. Ramentai ir vežimėliai pagaminti iš titano. Titano panaudojimas mene prasidėjo 1967 m., kai Maskvoje buvo pastatytas pirmasis titano paminklas.

Šiuo metu beveik visuose žemynuose yra pastatyta nemažai titano paminklų ir pastatų, tarp jų ir tokie garsūs kaip Gugenheimo muziejus, kurį Bilbao pastatė architektas Frankas Gehry. Medžiaga labai mėgstama meno žmonių dėl savo spalvos, išvaizdos, tvirtumo ir atsparumo korozijai. Dėl šių priežasčių titanas naudojamas suvenyrų ir bižuterijos galanterijoje, kur sėkmingai konkuruoja su tokiais tauriaisiais metalais kaip sidabras ir net auksas. Kaip pažymi RTi Martin Proko, JAV Vidutinė kaina titano kempinė kainuoja 3,80 už svarą, Rusijoje - 3,20 už svarą. Be to, metalo kaina labai priklauso nuo komercinės aviacijos ir kosmoso pramonės cikliškumo. Daugelio projektų plėtra galėtų labai paspartėti, jei būtų rasta būdų, kaip sumažinti titano gamybos ir perdirbimo, laužo perdirbimo ir lydymo technologijų išlaidas, sakė Markusas Holzas, Vokietijos „Deutshe Titan“ generalinis direktorius. „British Titanium“ sutinka, kad titano gamybos plėtrą stabdo didelės gamybos sąnaudos, todėl norint pradėti masinę titano gamybą, reikia padaryti daug pažangos dabartinėse technologijose.

Vienas iš žingsnių šia kryptimi yra vadinamojo FFC proceso sukūrimas – tai naujas elektrolitinis metalinio titano ir lydinių gamybos procesas, kurio savikaina yra žymiai mažesnė. Daniele Stoppolini teigimu, bendra titano pramonės strategija reikalauja kiekvienai naujai rinkai sukurti tinkamiausius lydinius, gamybos technologiją ir titano pritaikymą.

Šaltiniai

Vikipedija – nemokama enciklopedija, Vikipedija

metotech.ru – Metotechnika

housetop.com – namų viršus

atomsteel.com – Atom technologija

domremstroy.ru – DomRemStroy

Titanas – metalas laumės. Bent jau elementas pavadintas šių mitinių būtybių karalienės vardu. Titanija, kaip ir visi jos artimieji, išsiskyrė orumu.

Fėjos gali skristi ne tik su sparnais, bet ir su mažu svoriu. Titanas taip pat lengvas. Elemento tankis yra mažiausias tarp metalų. Čia baigiasi panašumas į fėjas ir prasideda grynasis mokslas.

Cheminės ir fizines savybes titano

Titanas yra elementas sidabriškai baltos spalvos, su ryškiu blizgesiu. Metalo akcentuose galite pamatyti rožinę, mėlyną ir raudoną. Mirksi visomis vaivorykštės spalvomis - ryškus bruožas 22-as elementas.

Jo spindesys visada ryškus, nes atsparus titanuiį koroziją. Medžiaga nuo jo apsaugota. oksido plėvelė. Jis susidaro ant paviršiaus standartinėje temperatūroje.

Dėl to metalo korozija nėra baisi nei ore, nei vandenyje, nei, pavyzdžiui, daugumoje agresyvios aplinkos. Taigi chemikai vadino koncentrato ir rūgščių mišinį.

22-asis elementas tirpsta 1660 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Paaiškėja, titanas – spalvotasis metalas ugniai atspari grupė. Medžiaga pradeda degti dar nesuminkštėjusi.

Balta liepsna pasirodo esant 1200 laipsnių. Medžiaga verda 3260 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Išlydžius elementą, jis tampa klampus. Turite naudoti specialius reagentus, kurie apsaugo nuo prilipimo.

Jei skysta metalo masė yra klampi ir lipni, tai miltelių pavidalo titanas yra sprogus. Kad „bomba“ veiktų, pakanka pašildyti iki 400 laipsnių Celsijaus. Elementas, priimdamas šiluminę energiją, blogai ją perduoda.

Titanas taip pat nenaudojamas kaip elektros laidininkas. Tačiau medžiaga vertinama dėl savo stiprumo. Dėl mažo tankio ir svorio jis yra naudingas daugelyje pramonės šakų.

Chemiškai titanas yra gana aktyvus. Vienaip ar kitaip metalas sąveikauja su dauguma elementų. Išimtys: - inertinės dujos, , natris, kalis, , kalcis ir .

Toks nedidelis titanui neabejingų medžiagų kiekis apsunkina gryno elemento gavimo procesą. Nelengva gaminti ir titano metalo lydiniai. Tačiau pramonininkai išmoko tai padaryti. Praktinis mišinių, kurių pagrindą sudaro 22 medžiaga, naudojimas yra per didelis.

Titano panaudojimas

Lėktuvų ir raketų surinkimas – čia jis pirmiausia praverčia titano. Pirkite metalą būtina padidinti korpuso atsparumą karščiui ir atsparumą karščiui. Atsparumas karščiui – atsparumas aukštai temperatūrai.

Pavyzdžiui, jie yra neišvengiami greitinant raketą atmosferoje. Atsparumas karščiui – tai daugumos lydinio mechaninių savybių išsaugojimas „ugninėmis“ aplinkybėmis. Tai yra, naudojant titaną, dalių eksploatacinės charakteristikos nesikeičia priklausomai nuo aplinkos sąlygų.

Taip pat praverčia 22-ojo metalo atsparumas korozijai. Ši savybė svarbi ne tik mašinų gamyboje. Elementas patenka į kolbas ir kitus chemijos laboratorijų reikmenis, tampa žaliava papuošalams.

Žaliavos nėra pigios. Tačiau visose pramonės šakose išlaidas atperka titano gaminių tarnavimo laikas, jų gebėjimas išlaikyti pirminę išvaizdą.

Taigi, Sankt Peterburgo kompanijos patiekalų serija „Neva“ „Metalinis titanas PK“ leidžia kepti naudoti metalinius šaukštus. Jie sunaikintų tefloną, subraižytų jį. Titano dangai nedaro įtakos plieno ir aliuminio atakos.

Beje, tai galioja ir papuošalams. Iš aukso pagamintą žiedą lengva subraižyti. Titano modeliai išlieka lygūs dešimtmečius. Todėl 22-asis elementas buvo pradėtas laikyti vestuvinių žiedų žaliava.

Pan "Titan Metal" lengvi, kaip indai su teflonu. 22-asis elementas yra tik šiek tiek sunkesnis už aliuminį. Tai įkvėpė ne tik atstovus lengvoji pramonė bet ir automobilių specialistai. Ne paslaptis, kad automobiliuose yra daug aliuminio detalių.

Jų reikia norint sumažinti transporto masę. Bet titanas yra stipresnis. Kalbant apie reprezentacinius automobilius, automobilių pramonė beveik visiškai perėjo prie 22-ojo metalo naudojimo.

Detalės iš titano ir jo lydinių sumažina vidaus degimo variklio masę 30%. Korpusas taip pat lengvėja, tačiau kaina auga. Aliuminis vis dar pigesnis.

Firma „Neva Metal Titan“, atsiliepimai apie kurį paliekama, kaip taisyklė, su pliuso ženklu, gamina indus. Automobilių prekės ženklai naudoja titaną automobiliams. suteikti elementui žiedų, auskarų ir apyrankių formą. Šioje pervedimų serijoje nėra pakankamai medicinos įmonių.

22-asis metalas yra protezų ir chirurginių instrumentų žaliava. Produktai beveik neturi porų, todėl yra lengvai sterilizuojami. Be to, titanas, būdamas lengvas, gali atlaikyti milžiniškas apkrovas. Ko dar reikia, jei, pavyzdžiui, vietoj kelio raiščių dedama svetima dalis?

Porų nebuvimas medžiagoje vertinamas sėkmingų restoranų. Svarbu chirurgo skalpelių švara. Tačiau svarbu ir virėjų darbinių paviršių švara. Kad maistas būtų saugus, jis pjaustomas ir garinamas ant titano stalų.

Jie nebraižo ir yra lengvai valomi. Vidutinio lygio įstaigose, kaip taisyklė, naudojami plieniniai indai, tačiau jie yra prastesnės kokybės. Todėl restoranuose su „Michelin“ žvaigždutėmis įranga yra titaninė.

Titano kasyba

Elementas yra tarp 20 labiausiai paplitusių Žemėje ir yra tiksliai reitingo viduryje. Pagal planetos plutos masę titano kiekis yra 0,57%. Viename litre jūros vandens yra 0,001 miligramo 24-ojo metalo. Elemento skalūnuose ir moliuose yra 4,5 kilogramo tonoje.

Rūgščiose uolienose, tai yra, turinčiose daug silicio dioksido, titano yra 2,3 kilogramo tūkstančiui. Pagrindiniuose telkiniuose, susidariusiuose iš magmos, 22-asis metalas yra apie 9 kilogramus tonoje. Mažiausiai titano slypi ultramafinėse uolienose, kuriose yra 30% silicio dioksido – 300 gramų 1000 kilogramų žaliavos.

Nepaisant paplitimo gamtoje, gryno titano jame nerasta. Medžiaga 100% metalui gauti buvo jo joditas. Medžiagos terminį skaidymą atliko Arkel ir De Boer. Tai olandų chemikai. Eksperimentas buvo sėkmingas 1925 m. 1950-aisiais buvo pradėta masinė gamyba.

Amžininkai, kaip taisyklė, išgauna titaną iš jo dioksido. Tai mineralas, vadinamas rutilu. Jame yra mažiausiai pašalinių priemaišų. Jie atrodo kaip titanitas ir.

Apdorojant ilmenito rūdas, lieka šlako. Būtent jis yra medžiaga 22-ajam elementui gauti. Prie išėjimo jis yra akytas. Turime atlikti antrinį perlydymą vakuuminėse krosnyse, pridedant.

Dirbant su titano dioksidu, į jį pridedama magnio ir chloro. Mišinys kaitinamas vakuuminėse krosnyse. Temperatūra keliama tol, kol išgaruos visi pertekliniai elementai. Lieka konteinerių apačioje grynas titanas. Metodas vadinamas terminiu magnio.

Taip pat buvo sukurtas hidrido-kalcio metodas. Jis pagrįstas elektrolizės būdu. Didelė srovė leidžia metalo hidridą atskirti į titaną ir vandenilį. Elemento išgavimo joditinis metodas, sukurtas 1925 m., ir toliau naudojamas. Tačiau XXI amžiuje tai yra daugiausiai laiko ir brangiausia, todėl pradedama pamiršti.

Titano kaina

Ant metalo titano kaina rinkinys kilogramui. 2016 metų pradžioje tai yra apie 18 JAV dolerių. Pasaulinė 22-ojo elemento rinka per pastaruosius metus pasiekė 7 000 000 tonų. Pagrindiniai tiekėjai– Rusija ir Kinija.

Taip yra dėl juose išžvalgytų ir plėtrai tinkamų rezervatų. 2015 metų antrąjį pusmetį titano ir lakštų paklausa pradėjo mažėti.

Metalas taip pat parduodamas vielos, įvairių dalių, pavyzdžiui, vamzdžių, pavidalu. Jie yra daug pigesni nei akcijų kainos. Tačiau reikia atsižvelgti į tai, kas yra taurėje grynas titanas, o gaminiuose naudojami jo pagrindu pagaminti lydiniai.

Titanas
atominis skaičius	22
Išvaizda paprasta medžiaga
Atomo savybės
Atominė masė (molinė masė)	47,88 a. e.m. (/mol)
Atomo spindulys	147 val
Jonizacijos energija (pirmasis elektronas)	657,8 (6,82) kJ/mol (eV)
Elektroninė konfigūracija	3d 2 4s 2
Cheminės savybės
kovalentinis spindulys	132 val
Jonų spindulys	(+4e)68 (+2e)94 val
Elektronegatyvumas (pagal Paulingą)	1,54
Elektrodo potencialas	-1,63
Oksidacijos būsenos	4, 3
Paprastos medžiagos termodinaminės savybės
Tankis	4,54 g/cm?
Molinė šiluminė talpa	25,1 J/(K mol)
Šilumos laidumas	21,9 W/(m K)
Lydymosi temperatūra	1933 m. K
Lydymosi karštis	18,8 kJ/mol
Virimo temperatūra	3560 tūkst
Garavimo šiluma	422,6 kJ/mol
Molinis tūris	10,6 cm 3 / mol
Paprastos medžiagos kristalinė gardelė
Grotelių struktūra	šešiakampė supakuotas (?-Ti)
Grotelių parametrai	a = 2,951 c = 4,697 (a-Ti) A
c/a santykis	1,587
Debye temperatūra	380 tūkst

Ti	22
47,88
3d 2 4s 2
Titanas

Titanas- ketvirtosios grupės, ketvirtojo periodinės cheminių elementų sistemos periodo, pogrupio elementas, kurio atominis skaičius 22. Jis žymimas simboliu Ti (lot. Titanas). Paprasta medžiaga titanas (CAS numeris: 7440-32-6) yra sidabriškai baltos spalvos lengvas metalas. Egzistuoja dvi kristalinės modifikacijos: α-Ti su šešiakampe sandaria gardele, -Ti su kubiniu korpuso centru, pereinamoji temperatūra α↔β 883 °C

Titano elemento atradimo istorija

TiO2 atrado beveik vienu metu ir nepriklausomai anglas W. Gregoras ir vokiečių chemikas M. G. Klaprothas. W. Gregoras, tyrinėdamas magnetinio geležinio smėlio sudėtį (Creed, Cornwall, Anglija, 1789), išskyrė naują nežinomo metalo „žemę“ (oksidą), kurį pavadino menakenu. 1795 metais vokiečių chemikas Klaprothas mineraliniame rutile atrado naują elementą ir pavadino jį titanu. Po dvejų metų Klaprothas nustatė, kad rutilas ir menaken žemė yra to paties elemento oksidai, už kurių liko Klaproto pasiūlytas pavadinimas „titanas“. Po 10 metų titano atradimas įvyko trečią kartą. Prancūzų mokslininkas L. Vauquelinas atrado titaną anatazėje ir įrodė, kad rutilas ir anatazė yra identiški titano oksidai.

Pirmąjį metalinio titano pavyzdį 1825 m. gavo J. Ya. Berzelius. Dėl didelio cheminio titano aktyvumo ir sunkumo jį išvalyti, olandai A. van Arkel ir I. de Boer 1925 metais gavo gryno Ti mėginį termiškai skaidydami titano jodidą TiI4 garus.

vardo kilmė

Metalas gavo savo pavadinimą titanų, senovės graikų mitologijos veikėjų, Gajos vaikų garbei. Elemento pavadinimą davė Martinas Klaprothas, remdamasis savo požiūriu į cheminę nomenklatūrą, priešingai nei prancūzų chemijos mokyklai, kur jie bandė pavadinti elementą pagal jo pavadinimą. cheminės savybės. Kadangi pats vokiečių tyrinėtojas pastebėjo, kad naujo elemento savybių nustatyti neįmanoma tik pagal jo oksidą, jis pasirinko jam pavadinimą iš mitologijos, pagal analogiją su anksčiau jo atrastu uranu.

Tačiau pagal kitą versiją, paskelbtą žurnale „Tekhnika-Molodezhi“ devintojo dešimtmečio pabaigoje, naujai atrastas metalas savo vardą skolingas ne galingiems titanams iš senovės graikų mitų, o Titanijai, germanų mitologijos fėjų karalienei (Oberono žmona Šekspyro „Vasarvidžio nakties sapne“). Šis pavadinimas siejamas su nepaprastu metalo „lengvumu“ (mažu tankiu).

Buvimas gamtoje

Titanas yra 10 pagal gausumą gamtoje. Žemės plutoje yra 0,57% masės. Laisva forma neatsiranda. Yra žinoma daugiau nei 100 mineralų, kurių sudėtyje yra titano. Svarbiausi iš jų: rutilas TiO 2 , ilmenitas FeTiO 3 , titanomagnetitas FeTiO 3 + Fe 3 O 4 , perovskitas CaTiO 3 , titanitas CaTiOSiO 4 , tantalitas (Fe,Mn) 2+ Ta 2 O 6 ir manganotalitas . Yra pirminės titano rūdos - ilmenitas-titanomagnetitas ir aliuvinės - rutilas-ilmenitas-cirkonis.

Atsargos ir gamyba

2002 m. 90 % išgaunamo titano buvo panaudota titano dioksido TiO 2 gamybai. Pasaulyje titano dioksido pagaminama 4,5 mln. tonų per metus. Įrodytos titano dioksido atsargos (be Rusijos) yra apie 800 mln. 2006 m., JAV geologijos tarnybos duomenimis, skaičiuojant titano dioksidu ir neįskaitant Rusijos, ilmenito rūdos atsargos sudaro 603–673 mln. tonų, o rutilo – 49,7–52,7 mln. titano (neatsižvelgiant į Rusiją) x vatite daugiau nei 150 metų.

Rusija turi antrą pagal dydį titano atsargas pasaulyje po Kinijos. Titano mineralinių išteklių bazę Rusijoje sudaro 20 telkinių (iš kurių 11 pirminių ir 9 aliuvinių), gana tolygiai paskirstytų visoje šalyje. Didžiausias iš tyrinėtų telkinių yra 25 km nuo Uchtos miesto (Komi Respublika). Apskaičiuota, kad telkinio atsargos siekia 2 mlrd. tonų.

Didžiausia pasaulyje titano gamintoja yra Rusijos įmonė VSMPO-AVISMA.

Kvitas

Kristalinio titano strypas (grynumas 99,995%, svoris? 283 g, ilgis? 14 cm, skersmuo? 25 mm), pagamintas Uralredmet gamykloje van Arkel ir de Boer jodido metodu

Titano rūdos koncentratas yra apdorojamas sieros rūgštimi arba pirometalurginiu būdu. Sieros rūgšties apdorojimo produktas yra titano dioksido milteliai TiO 2 . Taikant pirometalurginį metodą, rūda sukepinama koksu ir apdorojama chloru, gaunama pora titano tetrachlorido TiCl 4: TiO 2 + 2C + 2Cl 2 \u003d TiCl 4 + 2CO

850 °C temperatūroje susidarę TiCl 4 garai sumažina Mg: TiCl 4 + 2Mg = 2MgCl 2 + Ti

Gauta titano „kempinė“ išlydoma ir išvaloma. Ilmenito koncentratai redukuojami elektrinėse lankinėse krosnyse, vėliau chloruojant susidariusius titano šlakus. Titanas rafinuojamas jodido metodu arba elektrolizės būdu, atskiriant Ti nuo TiCl 4 . Norint gauti titano luitus, naudojamas lanko, elektronų pluošto arba plazmos apdorojimas.

Fizinės savybės

Titanas yra lengvas, sidabriškai baltas metalas. Egzistuoja dvi kristalinės modifikacijos: α-Ti su šešiakampe sandaria gardele (a = 2,951 Å; c = 4,697 Å; z = 2; erdvės grupė C6mmc), α-Ti su kubiniu korpuso centru (a = 3,269 Å; z = 2; erdvės grupė Im3m), sankryžos temperatūra?-? 883 °C, ?H perėjimas 3,8 kJ/mol. Lydymosi temperatūra 1671 °C, virimo temperatūra 3260 °C, α-Ti ir α-Ti tankis atitinkamai yra 4,505 (20 °C) ir 4,32 (900 °C) g/cm ?, atomo tankis 5,71 × 1022 esant / cm³. Plastikas, suvirintas inertinėje atmosferoje.

Jis pasižymi dideliu klampumu, apdirbant yra linkęs prilipti prie pjovimo įrankio, todėl įrankį reikia padengti specialiomis dangomis, įvairiais tepalais.

Esant normaliai temperatūrai, jis yra padengtas apsaugine pasyvinančia TiO 2 oksido plėvele, dėl kurios yra atspari korozijai daugelyje aplinkų (išskyrus šarminę).

Titano dulkės linkusios sprogti. Pliūpsnio temperatūra 400°C.

Cheminės savybės

Titanas yra atsparus atskiestų daugelio rūgščių ir šarmų tirpalams (išskyrus H 3 PO 4 ir koncentruotus