Proprietățile fizico-chimice ale titanului. Proprietăți și aplicații ale titanului. Titan în construcție

Mulți sunt interesați de un titan ușor misterios și neînțeles pe deplin - un metal ale cărui proprietăți sunt oarecum ambigue. Metalul este atât cel mai puternic, cât și cel mai fragil.

Cel mai puternic și mai fragil metal

A fost descoperit de doi oameni de știință cu o diferență de 6 ani - englezul W. Gregor și germanul M. Klaproth. Numele titanului este asociat, pe de o parte, cu titanii mitici, supranaturali si neinfricati, pe de alta parte, cu Titania, regina zanelor.
Acesta este unul dintre cele mai comune materiale din natură, dar procesul de obținere a unui metal pur este deosebit de dificil.

22 element chimic al tabelului lui D. Mendeleev Titanul (Ti) aparține grupei a IV-a a perioadei a IV-a.

Culoarea titanului este alb argintiu, cu un luciu pronunțat. Evidențele sale strălucesc cu toate culorile curcubeului.

Este unul dintre metalele refractare. Se topește la +1660°C (±20°). Titanul este paramagnetic: nu este magnetizat într-un câmp magnetic și nu este împins afară din acesta.
Metalul se caracterizează prin densitate scăzută și rezistență ridicată. Dar particularitatea acestui material constă în faptul că chiar și impuritățile minime ale altor elemente chimice își schimbă radical proprietățile. În prezența unei fracțiuni nesemnificative din alte metale, titanul își pierde rezistența la căldură, iar un minim de substanțe nemetalice din compoziția sa fac aliajul fragil.
Această caracteristică determină prezența a 2 tipuri de material: pur și tehnic.

1. Titanul pur este utilizat acolo unde este necesară o substanță foarte ușoară, care poate rezista la sarcini grele și la temperaturi foarte ridicate.
2. Materialul tehnic este utilizat acolo unde sunt evaluați parametri precum ușurința, rezistența și rezistența la coroziune.

Substanța are proprietatea de anizotropie. Aceasta înseamnă că metalul își poate modifica caracteristicile fizice în funcție de forța aplicată. Această caracteristică trebuie luată în considerare atunci când planificați utilizarea materialului.

Titanul își pierde rezistența la cea mai mică prezență a impurităților altor metale în el.

Studiile efectuate asupra proprietăților titanului în condiții normale confirmă inerția acestuia. Substanța nu reacționează la elementele din atmosfera înconjurătoare.
Modificarea parametrilor începe atunci când temperatura crește la +400°C și mai mult. Titanul reacționează cu oxigenul, se poate aprinde în azot, absoarbe gaze.
Aceste proprietăți fac dificilă obținerea unei substanțe pure și a aliajelor acesteia. Producția de titan se bazează pe utilizarea unor echipamente scumpe de vid.

Titanul și competiția cu alte metale

Acest metal este în mod constant comparat cu aliajele de aluminiu și fier. Multe dintre proprietățile chimice ale titanului sunt semnificativ mai bune decât cele ale concurenților:

1. În ceea ce privește rezistența mecanică, titanul depășește fierul de 2 ori, iar aluminiul de 6 ori. Forța sa crește odată cu scăderea temperaturii, ceea ce nu se observă la concurenți.
   Caracteristicile anticorozive ale titanului sunt semnificativ mai mari decât cele ale altor metale.
2. La temperatura mediului ambiant, metalul este absolut inert. Dar când temperatura crește peste +200°C, substanța începe să absoarbă hidrogenul, schimbându-și caracteristicile.
3. La temperaturi mai ridicate, titanul reacţionează cu alte elemente chimice. Are o rezistență specifică ridicată, care este de 2 ori mai mare decât proprietățile celor mai bune aliaje de fier.
4. Proprietățile anticorozive ale titanului le depășesc semnificativ pe cele ale aluminiului și oțelului inoxidabil.
5. Substanța este un slab conductor de electricitate. Titanul are o rezistivitate de 5 ori mai mare decât cea a fierului, de 20 de ori mai mare decât cea a aluminiului și de 10 ori mai mare decât cea a magneziului.
6. Titanul se caracterizează printr-o conductivitate termică scăzută, aceasta se datorează coeficientului scăzut de dilatare termică. Este de 3 ori mai mică decât cea a fierului și de 12 ori mai mică decât cea a aluminiului.
   

Cum se obține titanul?

Materialul ocupă locul 10 în ceea ce privește distribuția în natură. Există aproximativ 70 de minerale care conțin titan sub formă de acid titanic sau dioxidul acestuia. Cele mai comune dintre ele și care conțin un procent ridicat de derivați metalici:

• ilmenit;
• rutil;
• anatază;
• perovskit;
• brookite.

Principalele zăcăminte de minereuri de titan sunt situate în SUA, Marea Britanie, Japonia, zăcăminte mari ale acestora sunt descoperite în Rusia, Ucraina, Canada, Franța, Spania, Belgia.

Exploatarea titanului este un proces costisitor și care necesită forță de muncă

Obținerea de metal de la ele este foarte costisitoare. Oamenii de știință au dezvoltat 4 moduri de a produce titan, fiecare dintre ele funcționând și utilizat eficient în industrie:

1. Metoda magneziului. Materiile prime extrase care conțin impurități de titan sunt prelucrate și se obține dioxid de titan. Această substanță este supusă clorării în clorinatoarele de mine sau de sare la temperaturi ridicate. Procesul este foarte lent și se desfășoară în prezența unui catalizator de carbon. În acest caz, dioxidul solid este transformat într-o substanță gazoasă - tetraclorura de titan. Materialul rezultat este redus cu magneziu sau sodiu. Aliajul format în timpul reacției este supus încălzirii într-o unitate de vid la temperaturi ultraînalte. Ca rezultat al reacției, are loc evaporarea magneziului și a compușilor săi cu clor. La sfârșitul procesului, se obține un material asemănător unui burete. Se topește și se obține titan de înaltă calitate.
2. Metoda hidruro-calciu. Minereul este supus unei reacții chimice și se obține hidrură de titan. Următoarea etapă este separarea substanței în componente. Titanul și hidrogenul sunt eliberate în timpul încălzirii în instalațiile de vid. La sfârșitul procesului se obține oxid de calciu care se spală cu acizi slabi. Primele două metode se referă la producția industrială. Acestea fac posibilă obținerea de titan pur în cel mai scurt timp posibil la costuri relativ mici.
3. metoda electroliza. Compușii de titan sunt supuși unui curent ridicat. În funcție de materie primă, compușii sunt împărțiți în componente: clor, oxigen și titan.
4. Metoda iodului sau rafinare. Dioxidul de titan obținut din minerale este stropit cu vapori de iod. Ca rezultat al reacției, se formează iodură de titan, care este încălzită la o temperatură ridicată - + 1300 ... + 1400 ° C și acționează asupra ei cu un curent electric. În același timp, componentele sunt izolate de materialul sursă: iod și titan. Metalul obtinut prin aceasta metoda nu are impuritati si aditivi.

Domenii de utilizare

Utilizarea titanului depinde de gradul de purificare a acestuia de impurități. Prezența chiar și a unei cantități mici de alte elemente chimice în compoziția unui aliaj de titan schimbă radical caracteristicile fizice și mecanice ale acestuia.

Titanul cu o anumită cantitate de impurități se numește tehnic. Are rate ridicate de rezistență la coroziune, este un material ușor și foarte durabil. Aplicarea sa depinde de acești indicatori și de alți indicatori.

• În industria chimică titanul și aliajele sale sunt utilizate pentru fabricarea schimbătoarelor de căldură, țevilor de diferite diametre, fitingurilor, carcaselor și piese pentru pompe pentru diverse scopuri. Substanța este indispensabilă în locurile în care sunt necesare rezistență ridicată și rezistență la acizi.
• La transport titanul este utilizat pentru fabricarea pieselor și ansamblurilor de biciclete, mașini, vagoane de cale ferată și trenuri. Utilizarea materialului reduce greutatea materialului rulant și a mașinilor, face piesele de biciclete mai ușoare și mai puternice.
• Titanul este important în departamentul naval. Din el sunt realizate părți și elemente de carene pentru submarine, elice pentru bărci și elicoptere.
• În industria construcțiilor se folosește aliaj de zinc-titan. Este folosit ca material de finisare pentru fațade și acoperișuri. Acest aliaj foarte puternic are o proprietate importantă: poate fi folosit pentru a realiza detalii arhitecturale cu cea mai fantastică configurație. Poate lua orice formă.
• În ultimul deceniu, titanul a fost utilizat pe scară largă în industria petrolului. Aliajele sale sunt folosite la fabricarea de echipamente pentru foraj ultra-profund. Materialul este utilizat pentru fabricarea de echipamente pentru producția de petrol și gaze pe rafturile offshore.

Titanul are o gamă foarte largă de aplicații.

Titanul pur are utilizările sale. Este necesar acolo unde se cere rezistenta la temperaturi ridicate si in acelasi timp trebuie mentinuta rezistenta metalului.

Se aplica in :

• industria aeronautică și spațială pentru fabricarea de piese de piele, carene, elemente de fixare, șasiu;
• medicamente pentru protezare și fabricarea valvelor cardiace și a altor dispozitive;
• tehnică de lucru în regiunea criogenică (aici folosesc proprietatea titanului - cu o scădere a temperaturii, rezistența metalului crește și plasticitatea acestuia nu se pierde).

În termeni procentuali, utilizarea titanului pentru producerea diferitelor materiale arată astfel:

• 60% este folosit pentru fabricarea vopselei;
• plasticul consumă 20%;
• 13% este folosit în producția de hârtie;
• ingineria mecanică consumă 7% din titanul rezultat și aliajele sale.

Materiile prime și procesul de obținere a titanului sunt costisitoare, costurile producției sale sunt compensate și plătite de durata de viață a produselor din această substanță, capacitatea sa de a nu-și schimba aspectul pe întreaga perioadă de funcționare.

În sistemul periodic, elementul chimic titan este desemnat Ti (Titan) și este situat într-un subgrup lateral al grupului IV, în perioada 4 sub numărul atomic 22. Este un metal solid alb-argintiu care face parte dintr-un număr mare. de minerale. Puteți cumpăra titan de pe site-ul nostru.

Titanul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea de către chimiști din Anglia și Germania, William Gregor și Martin Klaproth, independent unul de celălalt, cu o diferență de șase ani. Martin Klaproth a fost cel care a dat numele elementului în onoarea personajelor grecești antice ale titanilor (creaturi uriașe, puternice, nemuritoare). După cum s-a dovedit, numele a devenit profetic, dar omenirii i-a luat chiar mai mult de 150 de ani pentru a se familiariza cu toate proprietățile titanului. Doar trei decenii mai târziu, a fost obținută prima probă de titan metalic. La acea vreme, practic nu era folosit din cauza fragilității sale. În 1925, după o serie de experimente, chimiștii Van Arkel și De Boer au obținut titan pur folosind metoda iodurii.

Datorită proprietăților valoroase ale metalului, inginerii și designerii au atras imediat atenția asupra acestuia. A fost o adevărată descoperire. În 1940, Kroll a dezvoltat o metodă termică de magneziu pentru obținerea titanului din minereu. Această metodă este valabilă și astăzi.

Proprietăți fizice și mecanice

Titanul este un metal destul de refractar. Punctul său de topire este de 1668±3°C. Conform acestui indicator, este inferior unor metale precum tantal, wolfram, reniu, niobiu, molibden, tantal, zirconiu. Titanul este un metal paramagnetic. Într-un câmp magnetic, nu este magnetizat, dar nu este împins afară din el. Poza 2
Titanul are o densitate scăzută (4,5 g/cm³) și o rezistență ridicată (până la 140 kg/mm²). Aceste proprietăți practic nu se schimbă la temperaturi ridicate. Este de peste 1,5 ori mai greu decât aluminiul (2,7 g/cm³), dar de 1,5 ori mai ușor decât fierul (7,8 g/cm³). În ceea ce privește proprietățile mecanice, titanul este cu mult superior acestor metale. În ceea ce privește rezistența, titanul și aliajele sale sunt la egalitate cu multe clase de oțeluri aliate.

În ceea ce privește rezistența la coroziune, titanul nu este inferior platinei. Metalul are o rezistență excelentă la condițiile de cavitație. Bulele de aer formate într-un mediu lichid în timpul mișcării active a unei piese de titan practic nu o distrug.

Este un metal durabil care poate rezista la rupere și deformare plastică. Este de 12 ori mai dur decât aluminiul și de 4 ori mai dur decât cuprul și fierul. Un alt indicator important este puterea de curgere. Odată cu creșterea acestui indicator, rezistența pieselor din titan la sarcinile operaționale se îmbunătățește.

În aliajele cu anumite metale (în special nichel și hidrogen), titanul este capabil să „amintească” forma produsului creat la o anumită temperatură. Un astfel de produs poate fi apoi deformat și își va păstra această poziție mult timp. Dacă produsul este încălzit la temperatura la care a fost făcut, atunci produsul își va lua forma inițială. Această proprietate se numește „memorie”.

Conductivitatea termică a titanului este relativ scăzută și, respectiv, coeficientul de dilatare liniară este de asemenea. De aici rezultă că metalul este un slab conductor de electricitate și căldură. Dar la temperaturi scăzute, este un supraconductor al electricității, ceea ce îi permite să transmită energie pe distanțe considerabile. Titanul are, de asemenea, o rezistență electrică ridicată.
Metalul de titan pur este supus diferitelor tipuri de prelucrare la rece și la cald. Poate fi trasă și transformată în sârmă, forjată, rulată în benzi, foi și folii cu o grosime de până la 0,01 mm. Următoarele tipuri de produse laminate sunt fabricate din titan: bandă de titan, fir de titan, țevi de titan, bucșe din titan, cerc de titan, bară de titan.

Proprietăți chimice

Titanul pur este un element reactiv. Datorită faptului că pe suprafața sa se formează o peliculă densă de protecție, metalul este foarte rezistent la coroziune. Nu suferă oxidare în aer, în apa de mare sărată, nu se modifică în multe medii chimice agresive (de exemplu: acid azotic diluat și concentrat, aqua regia). La temperaturi ridicate, titanul interacționează mult mai activ cu reactivii. Se aprinde în aer la o temperatură de 1200°C. Când este aprins, metalul emană o strălucire strălucitoare. O reacție activă are loc și cu azotul, cu formarea unei pelicule de nitrură galben-maro pe suprafața titanului.

Reacțiile cu acizii clorhidric și sulfuric la temperatura camerei sunt slabe, dar când este încălzit, metalul este puternic dizolvat. Ca rezultat al reacției, se formează cloruri inferioare și monosulfat. De asemenea, apar interacțiuni slabe cu acizii fosforic și azotic. Metalul reacţionează cu halogenii. Reacția cu clorul are loc la 300°C.
Reacția activă cu hidrogenul are loc la o temperatură puțin peste temperatura camerei. Titanul absoarbe activ hidrogenul. 1 g de titan poate absorbi până la 400 cm³ de hidrogen. Metalul încălzit descompune dioxidul de carbon și vaporii de apă. Interacțiunea cu vaporii de apă are loc la temperaturi peste 800°C. Ca rezultat al reacției, se formează oxid de metal și hidrogenul scapă. La temperaturi mai ridicate, titanul fierbinte absoarbe dioxidul de carbon și formează carbură și oxid.

Cum să obțineți

Titanul este unul dintre cele mai comune elemente de pe Pământ. Conținutul său în intestinele planetei în greutate este de 0,57%. Cea mai mare concentrație a metalului se observă în „cochilia de bazalt” (0,9%), în rocile granitice (0,23%) și în rocile ultrabazice (0,03%). Există aproximativ 70 de minerale de titan care îl conțin sub formă de acid titan sau dioxid. Principalele minerale ale minereurilor de titan sunt: ​​ilmenitul, anataza, rutilul, brookita, loparitul, leucoxenul, perovskitul și sfena. Principalii producători mondiali de titan sunt Marea Britanie, SUA, Franța, Japonia, Canada, Italia, Spania și Belgia.
Există mai multe moduri de a obține titan. Toate sunt aplicate în practică și sunt destul de eficiente.

1. Procesul termic cu magneziu.

Minereul care conține titan este extras și procesat în dioxid, care este supus lent și la temperaturi foarte ridicate clorării. Clorarea se realizează într-un mediu de carbon. Clorura de titan formată ca rezultat al reacției este apoi redusă cu magneziu. Metalul rezultat este încălzit într-un echipament de vid la o temperatură ridicată. Ca rezultat, magneziul și clorura de magneziu se evaporă, lăsând titanul cu mulți pori și goluri. Burete de titan este topit pentru a produce metal de înaltă calitate.

2. Metoda hidruro-calciu.

În primul rând, se obține hidrură de titan, apoi este separată în componente: titan și hidrogen. Procesul are loc într-un spațiu fără aer la temperatură ridicată. Se formează oxid de calciu, care se spală cu acizi slabi.
Metodele termice cu hidrură de calciu și magneziu sunt utilizate în mod obișnuit la scară industrială. Aceste metode fac posibilă obținerea unei cantități semnificative de titan într-o perioadă scurtă de timp, cu costuri bănești minime.

3. Metoda electrolizei.

Clorura sau dioxidul de titan este expus la un curent ridicat. Ca rezultat, compușii sunt descompuși.

4. Metoda iodurii.

Dioxidul de titan interacționează cu vaporii de iod. Apoi, iodura de titan este expusă la temperaturi ridicate, rezultând titan. Această metodă este cea mai eficientă, dar și cea mai scumpă. Titanul are o puritate foarte mare, fără impurități și aditivi.

Aplicarea titanului

Datorită proprietăților sale bune anticorozive, titanul este utilizat pentru fabricarea echipamentelor chimice. Rezistența ridicată la căldură a metalului și a aliajelor sale contribuie la utilizarea în tehnologia modernă. Aliajele de titan sunt un material excelent pentru avioane, rachete și construcții navale.

Monumentele sunt realizate din titan. Iar clopotele din acest metal sunt cunoscute pentru sunetul lor extraordinar și foarte frumos. Dioxidul de titan este o componentă a unor medicamente, de exemplu: unguente împotriva bolilor de piele. Compușii metalici cu nichel, aluminiu și carbon sunt, de asemenea, la mare căutare.

Titanul și aliajele sale și-au găsit aplicații în domenii precum industria chimică și alimentară, metalurgia neferoasă, electronică, tehnologia nucleară, inginerie energetică, galvanizare. Armele, plăcile de blindaj, instrumentele și implanturile chirurgicale, sistemele de irigare, echipamentele sportive și chiar bijuteriile sunt fabricate din titan și aliajele sale. În procesul de nitrurare, pe suprafața metalului se formează o peliculă aurie, care nu este inferioară ca frumusețe chiar și aurul real.

Titanul ocupă locul 4 în ceea ce privește distribuția în producție, dar o tehnologie eficientă pentru extracția sa a fost dezvoltată abia în anii 40 ai secolului trecut. Este un metal de culoare argintie, caracterizat printr-o greutate specifică scăzută și caracteristici unice. Pentru a analiza gradul de distribuție în industrie și în alte domenii, este necesar să se pronunțe proprietățile titanului și domeniul de aplicare al aliajelor sale.

Principalele caracteristici

Metalul are o greutate specifică scăzută - doar 4,5 g/cm³. Proprietățile anticorozive se datorează unui film de oxid stabil format pe suprafață. Datorită acestei calități, titanul nu își schimbă proprietățile în timpul expunerii prelungite la apă, acid clorhidric. Zonele deteriorate nu apar din cauza stresului, care este principala problemă a oțelului.

În forma sa pură, titanul are următoarele calități și caracteristici:

• punctul de topire nominal - 1660°С;
• sub influența termică +3 227 ° С fierbe;
• rezistență la tracțiune - până la 450 MPa;
• caracterizat printr-un indice de elasticitate scăzut - până la 110,25 GPa;
• pe scara HB duritatea este 103;
• limita de curgere este una dintre cele mai optime dintre metale - până la 380 MPa;
• conductivitatea termică a titanului pur fără aditivi - 16.791 W / m * C;
• coeficient minim de dilatare termică;
• acest element este un paramagnet.

Pentru comparație, rezistența acestui material este de 2 ori mai mare decât cea a fierului pur și de 4 ori mai mare decât cea a aluminiului. Titanul are, de asemenea, două faze polimorfe - temperatură joasă și temperatură ridicată.

Pentru nevoi industriale, titanul pur nu este utilizat din cauza costului ridicat și a performanței necesare. Pentru a crește rigiditatea, în compoziție se adaugă oxizi, hibrizi și nitruri. Rareori schimbați caracteristicile materialului pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune. Principalele tipuri de aditivi pentru obținerea aliajelor: oțel, nichel, aluminiu. În unele cazuri, îndeplinește funcțiile unei componente suplimentare.

Domenii de utilizare

Datorită greutății specifice scăzute și parametrilor de rezistență, titanul este utilizat pe scară largă în industria aviației și spațială. Este folosit ca material structural principal în forma sa pură. În cazuri speciale, prin reducerea rezistenței la căldură se realizează aliaje mai ieftine. În același timp, rezistența sa la coroziune și rezistența mecanică rămân neschimbate.

În plus, materialul cu aditivi de titan și-a găsit aplicație în următoarele domenii:

• Industria chimica. Rezistența sa la aproape toate mediile agresive, cu excepția acizilor organici, face posibilă fabricarea de echipamente complexe cu indicatori buni ai duratei de viață fără întreținere.
• Producția de vehicule. Motivul este greutatea specifică scăzută și rezistența mecanică. Din el sunt realizate cadre sau elemente structurale portante.
• Medicamentul. În scopuri speciale, se folosește un aliaj special nitinol (titan și nichel). Caracteristica sa distinctivă este memoria formei. Pentru a reduce sarcina pacienților și a minimiza probabilitatea efectelor negative asupra organismului, multe atele medicale și dispozitive similare sunt fabricate din titan.
• În industrie, metalul este utilizat pentru fabricarea de carcase și elemente individuale de echipamente.
• Bijuteriile din titan au un aspect unic.

În cele mai multe cazuri, materialul este prelucrat în fabrică. Dar există o serie de excepții - cunoașterea proprietăților acestui material, o parte din munca de modificare a aspectului produsului și a caracteristicilor acestuia poate fi efectuată în atelierul de acasă.

Caracteristici de procesare

Pentru a da produsului forma dorită, este necesar să folosiți echipamente speciale - un strung și o mașină de frezat. Tăierea sau frezarea manuală a titanului nu este posibilă din cauza durității sale. Pe lângă alegerea puterii și a altor caracteristici ale echipamentului, este necesar să alegeți uneltele de tăiere potrivite: freze, freze, alezoare, burghie etc.

Acest lucru ia în considerare următoarele nuanțe:

• Așchii de titan sunt foarte inflamabili. Este necesar să forțați răcirea suprafeței piesei și să lucrați la viteze minime.
• Îndoirea produsului se efectuează numai după încălzirea prealabilă a suprafeței. În caz contrar, este posibil să apară fisuri.
• Sudare. Trebuie respectate condiții speciale.

Titanul este un material unic cu performanțe bune și proprietăți tehnice. Dar pentru procesarea acesteia, ar trebui să cunoașteți specificul tehnologiei și, cel mai important, măsurile de siguranță.

1941 Temperatura de fierbere 3560 Oud. căldură de fuziune 18,8 kJ/mol Oud. căldură de evaporare 422,6 kJ/mol Capacitate de căldură molară 25,1 J/(K mol) Volumul molar 10,6 cm³/mol Rețea cristalină a unei substanțe simple Structură cu zăbrele hexagonal
compact (α-Ti) Parametrii rețelei a=2,951 c=4,697 (α-Ti) Atitudine c/A 1,587 Temperatura Debye 380 Alte caracteristici Conductivitate termică (300 K) 21,9 W/(m K) Nu CAS 7440-32-6

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Titan / Titan. Chimia este ușoară

✪ Titanul este cel mai tare metal de pe pământ!

✪ Chimie 57. Elementul este titan. Elementul Mercur - Academia de Științe a Divertismentului

✪ Producția de titan. Titanul este unul dintre cele mai puternice metale din lume!

✪ Iridium - Cel mai RAR metal de pe Pământ!

Subtitrări

Salutare tuturor! Alexander Ivanov este cu tine și acesta este proiectul „Chimia este simplă” Și acum îl vom lumina puțin cu titan! Așa arată câteva grame de titan pur, care au fost obținute cu mult timp în urmă la Universitatea din Manchester, când nici măcar nu era încă o universitate.Această probă este de la același muzeu.Așa este principalul mineral din care titanul este extras arată ca. Acesta este Rutil. conține titan În 1867, tot ceea ce știa oamenii despre titan se încadra într-un manual pe 1 pagină Până la începutul secolului al XX-lea, nimic nu s-a schimbat cu adevărat În 1791, chimistul și mineralogul englez William Gregor a descoperit un nou element în mineralul menakinit și l-a numit „menakin” Puțin mai târziu, în 1795, chimistul german Martin Klaproth a descoperit un nou element chimic într-un alt mineral - rutil.Titanul și-a primit numele de la Klaproth, care l-a numit în onoarea lui. regina elfilor Titania.Totuși, conform unei alte versiuni, numele elementului provine de la titani, fiii puternici ai zeiței pământului - Gay Cu toate acestea, în 1797 s-a dovedit că Gregor și Klaproth au descoperit același element chimic Dar numele a rămas cel pe care l-a dat Klaproth.Dar, nici Gregor, nici Klaproth nu au reușit să obțină titan metalic.Au obținut o pulbere cristalină albă, care era dioxid de titan.Pentru prima dată, titanul metalic a fost obținut de omul de știință rus D.K. Kirilov în 1875 Dar, așa cum se întâmplă fără o acoperire adecvată, munca sa nu a fost remarcată.După aceea, titanul pur a fost obținut de suedezii L. Nilsson și O. Peterson, precum și de francezul Moissan. Și abia în 1910, chimistul american M. Hunter a îmbunătățit metodele anterioare de obținere a titanului și a primit câteva grame de titan pur 99%, de aceea în majoritatea cărților Hunter este cel care indică modul în care savantul care a primit titan metalic Nimeni nu a prezis un viitor mare pentru titan, din moment ce cele mai mici impurități. în compoziția sa o făcea foarte fragilă și fragilă, ceea ce nu permitea prelucrarea mecanică De aceea, unii compuși de titan și-au găsit utilizarea pe scară largă înaintea metalului însuși.Tetraclorura de titan a fost folosită în primul război mondial pentru a crea ecrane de fum.În aer liber, titanul tetraclorura se hidrolizează pentru a forma oxicloruri de titan și oxid de titan.Fumul alb pe care îl vedem sunt particulele de oxicloruri.și oxid de titan Ce sunt exact aceste particule Putem confirma dacă aruncăm câteva picături de tetraclorură de titan în apă.Tetraclorura de titan este folosită în prezent pentru a obține titanul metalic.Metoda de obținere a titanului pur nu s-a schimbat în o sută de ani. În primul rând, dioxidul de titan este transformat cu clor în tetraclorura de titan. , despre care am vorbit mai devreme.Apoi, cu ajutorul magneziutermiei, titanul metalic este obținut din tetraclorura de titan, care se formează sub formă de burete.Acest proces se realizează la o temperatură de 900 ° C în retorte din oțel Datorită conditiile dure de reactie, din pacate nu avem ocazia sa aratam acest proces.Ca urmare, se obtine un burete de titan care este topit intr-un metal compact.Pentru a obtine titan ultrapur se foloseste o metoda de rafinare a iodurii pe care o vom discutați în detaliu în videoclipul despre zirconiu.După cum ați observat deja, tetraclorura de titan este un lichid transparent, incolor în condiții normale.Dar dacă luăm triclorura de titan, este un lucru purpuriu solid. sitate Doar un atom de clor mai puțin în moleculă și deja o stare diferită Triclorura de titan este higroscopică. Prin urmare, este posibil să se lucreze cu el numai într-o atmosferă inertă.Triclorura de titan se dizolvă bine în acid clorhidric.Acum observați acest proces.În soluție se formează un ion complex 3.Ce sunt ionii complecși, vă voi spune câteva alta data data viitoare. Între timp, îngroziți-vă :) Dacă adăugați puțin acid azotic la soluția rezultată, atunci se formează azotat de titan și se eliberează gaz brun, ceea ce vedem de fapt.Există o reacție calitativă la ionii de titan.Păcăm peroxid de hidrogen. După cum puteți vedea, are loc o reacție cu formarea unui compus viu colorat Acesta este acidul pertitanic.În 1908, dioxidul de titan a fost folosit în Statele Unite pentru producerea de alb, care a înlocuit albul, care era pe bază de plumb și zinc. Albul de titan a fost mult superioară ca calitate față de omologii de plumb și zinc.De asemenea, oxidul de titan a fost folosit pentru a produce email, care a fost folosit pentru acoperiri metalice și lemn în construcțiile navale În prezent, dioxidul de titan este folosit în industria alimentară ca colorant alb - acesta este un aditiv E171, care se gaseste in bastoane de crab, cereale pentru micul dejun, maioneza, guma de mestecat, lactate etc. De asemenea, dioxidul de titan este folosit in cosmetica - intra in sos având protecție solară „Tot ce strălucește nu este aur” - cunoaștem această zicală din copilărie Și în legătură cu biserica modernă și titanul, funcționează literalmente Și se pare, ce poate fi în comun între biserică și titan? Și iată ce: toate cupolele moderne ale bisericilor care strălucesc de aur, de fapt, nu au nimic de-a face cu aurul. De fapt, toate cupolele sunt acoperite cu nitrură de titan. De asemenea, burghiile metalice sunt acoperite cu nitrură de titan. Abia în 1925, înaltă -s-a obtinut titan de puritate, ceea ce a facut posibila studierea lui.proprietati fizice si chimice Si s-au dovedit a fi fantastice.S-a dovedit ca titanul, fiind aproape de doua ori mai usor decat fierul, depaseste multe oteluri ca rezistenta.De asemenea, desi titanul este de o ori și jumătate mai greu decât aluminiul, este de șase ori mai puternic decât acesta și își păstrează rezistența până la 500 ° C. - datorită conductivității sale electrice ridicate și non-magnetismului, titanul prezintă un mare interes în inginerie electrică Titanul are o rezistență ridicată la coroziune Datorită proprietăților sale, titanul a devenit un material pentru tehnologia spațială. În Rusia, în Verkhnyaya Salda, există o corporație VSMPO-AVISMA, care produce titan pentru industria aerospațială mondială Din Verkhne Salda titanul produce Boeings, Airbuses, Rolls -Ro cuburi de gheață, diverse echipamente chimice și multe alte gunoaie scumpe Cu toate acestea, fiecare dintre voi poate achiziționa o lopată sau o rangă din titan pur! Și nu este o glumă! Și așa reacționează pulberea de titan fin dispersată cu oxigenul atmosferic. Datorită unei arderi atât de colorate, titanul și-a găsit aplicație în pirotehnică Și atât, abonați-vă, puneți degetul sus, nu uitați să susțineți proiectul și să le spuneți prietenilor! Pa!

Poveste

Descoperirea TiO 2 a fost făcută aproape simultan și independent de un englez W. Gregor?!și chimistul german M. G. Klaproth. W. Gregor, investigând compoziția nisipului feruginos magnetic (Creed, Cornwall, Anglia,), a izolat un nou „pământ” (oxid) dintr-un metal necunoscut, pe care l-a numit menaken. În 1795, chimistul german Klaproth a descoperit un nou element în mineralul rutil și l-a numit titan. Doi ani mai târziu, Klaproth a stabilit că pământul rutil și menaken sunt oxizi ai aceluiași element, în spatele căruia a rămas denumirea de „titan” propusă de Klaproth. După 10 ani, descoperirea titanului a avut loc pentru a treia oară. Omul de știință francez L. Vauquelin a descoperit titanul în anatază și a demonstrat că rutilul și anataza sunt oxizi de titan identici.

Prima mostră de titan metalic a fost obținută în 1825 de J. Ya. Berzelius. Datorită activității chimice ridicate a titanului și a complexității epurării acestuia, olandezii A. van Arkel și I. de Boer au obținut o probă pură de Ti în 1925 prin descompunerea termică a vaporilor de iodură de titan TiI 4 .

originea numelui

Metalul și-a primit numele în onoarea titanilor, a personajelor mitologiei antice grecești, a copiilor lui Gaia. Numele elementului a fost dat de Martin Klaproth în conformitate cu opiniile sale asupra nomenclaturii chimice, spre deosebire de școala franceză de chimie, unde au încercat să numească elementul după proprietățile sale chimice. Întrucât cercetătorul german însuși a remarcat imposibilitatea de a determina proprietățile unui nou element doar prin oxidul său, i-a ales un nume din mitologie, prin analogie cu uraniul descoperit de el mai devreme.

Fiind în natură

Titanul este al 10-lea cel mai abundent în natură. Conținutul în scoarța terestră este de 0,57% din masă, în apa de mare - 0,001 mg/l. 300 g/t în roci ultrabazice, 9 kg/t în roci bazice, 2,3 kg/t în roci acide, 4,5 kg/t în argile și șisturi. În scoarța terestră, titanul este aproape întotdeauna tetravalent și este prezent doar în compușii de oxigen. Nu apare în formă liberă. Titanul în condiții de intemperii și precipitații are o afinitate geochimică pentru Al 2 O 3 . Este concentrat în bauxite ale crustei de intemperii și în sedimentele argiloase marine. Transferul titanului se realizează sub formă de fragmente mecanice de minerale și sub formă de coloizi. Până la 30% TiO2 în greutate se acumulează în unele argile. Mineralele de titan sunt rezistente la intemperii și formează concentrații mari în placeri. Sunt cunoscute peste 100 de minerale care conțin titan. Cele mai importante dintre ele sunt: ​​rutil TiO 2 , ilmenit FeTiO 3 , titanomagnetit FeTiO 3 + Fe 3 O 4 , perovskit CaTiO 3 , titanit CaTiSiO 5 . Există minereuri primare de titan - ilmenit-titanomagnetit și placer - rutil-ilmenit-zircon.

Locul nașterii

Zăcămintele de titan sunt situate în Africa de Sud, Rusia, Ucraina, China, Japonia, Australia, India, Ceylon, Brazilia, Coreea de Sud, Kazahstan. În țările CSI, Federația Rusă (58,5%) și Ucraina (40,2%) ocupă locul lider în ceea ce privește rezervele explorate de minereuri de titan. Cel mai mare depozit din Rusia este Yaregskoye.

Rezerve și producție

În 2002, 90% din titanul extras a fost folosit pentru producerea de dioxid de titan TiO2. Producția mondială de dioxid de titan a fost de 4,5 milioane de tone pe an. Rezervele confirmate de dioxid de titan (fără Rusia) sunt de aproximativ 800 de milioane de tone.Pentru anul 2006, conform US Geological Survey, în ceea ce privește dioxidul de titan și excluzând Rusia, rezervele de minereuri de ilmenit se ridică la 603-673 milioane de tone, iar rutil. - 49, 7-52,7 milioane tone. Astfel, la ritmul actual de producție, rezervele dovedite de titan la nivel mondial (cu excepția Rusiei) vor fi suficiente pentru mai bine de 150 de ani.

Rusia are a doua cea mai mare rezervă de titan din lume, după China. Baza de resurse minerale de titan din Rusia este formată din 20 de zăcăminte (dintre care 11 sunt primare și 9 sunt aluviale), dispersate destul de uniform în toată țara. Cel mai mare dintre zăcămintele explorate (Yaregskoye) este situat la 25 km de orașul Ukhta (Republica Komi). Rezervele zăcământului sunt estimate la 2 miliarde de tone de minereu cu un conținut mediu de dioxid de titan de aproximativ 10%.

Cel mai mare producător de titan din lume este compania rusă VSMPO-AVISMA.

chitanta

De regulă, materialul de pornire pentru producția de titan și compușii săi este dioxid de titan cu o cantitate relativ mică de impurități. În special, poate fi un concentrat de rutil obţinut în timpul valorificării minereurilor de titan. Cu toate acestea, rezervele de rutil din lume sunt foarte limitate, iar așa-numita zgură sintetică de rutil sau titan, obținută în timpul prelucrării concentratelor de ilmenit, este mai des folosită. Pentru a obține zgura de titan, concentratul de ilmenit este redus într-un cuptor cu arc electric, în timp ce fierul este separat într-o fază metalică (fontă), iar oxizii și impuritățile de titan nu reduse formează o fază de zgură. Zgura bogată este prelucrată prin metoda clorurii sau acidului sulfuric.

Concentratul de minereuri de titan este supus acidului sulfuric sau prelucrarii pirometalurgice. Produsul tratamentului cu acid sulfuric este pulbere de dioxid de titan TiO2. Prin metoda pirometalurgică, minereul este sinterizat cu cocs și tratat cu clor, obținându-se o pereche de tetraclorură de titan TiCl 4:

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

Vaporii de TiCl 4 formați la 850 ° C se reduc cu magneziu:

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

În plus, așa-numitul proces FFC Cambridge, numit după dezvoltatorii săi Derek Frey, Tom Farthing și George Chen, și Universitatea din Cambridge, unde a fost creat, începe acum să câștige popularitate. Acest proces electrochimic permite reducerea directă continuă a titanului din oxid într-un amestec topit de clorură de calciu și var nestins. Acest proces folosește o baie electrolitică umplută cu un amestec de clorură de calciu și var, cu un anod de sacrificiu (sau neutru) din grafit și un catod dintr-un oxid de redus. Când un curent trece prin baie, temperatura ajunge rapid la ~1000–1100°C, iar topitura de oxid de calciu se descompune la anod în oxigen și calciu metalic:

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

Oxigenul rezultat oxidează anodul (în cazul utilizării grafitului), iar calciul migrează în topitură către catod, unde reface titanul din oxid:

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

Oxidul de calciu rezultat se disociază din nou în oxigen și calciu metal, iar procesul se repetă până la transformarea completă a catodului într-un burete de titan sau epuizarea oxidului de calciu. Clorura de calciu în acest proces este utilizată ca electrolit pentru a conferi conductivitate electrică topiturii și mobilității ionilor activi de calciu și oxigen. Când se utilizează un anod inert (de exemplu, oxid de staniu), în loc de dioxid de carbon, oxigenul molecular este eliberat la anod, ceea ce poluează mai puțin mediul, dar procesul în acest caz devine mai puțin stabil și, în plus, în anumite condiții , descompunerea clorurii devine mai favorabilă din punct de vedere energetic, mai degrabă decât oxidul de calciu, rezultând eliberarea de clor molecular.

„Buretele” de titan rezultat este topit și purificat. Titanul este rafinat prin metoda iodurii sau prin electroliză, separând Ti de TiCl4. Pentru a obține lingouri de titan, se utilizează prelucrarea cu arc, fascicul de electroni sau plasmă.

Proprietăți fizice

Titanul este un metal ușor, alb argintiu. Există în două modificări cristaline: α-Ti cu o rețea compactă hexagonală (a=2,951 Å; c=4,679 Å; z=2; spațiu grup C6mmc), β-Ti cu împachetare centrată pe corp cubic (a=3,269 Å; z=2; grup spațial Im3m), temperatura de tranziție α↔β 883 °C, ΔH de tranziție 3,8 kJ/mol. Punctul de topire 1660 ± 20 °C, punctul de fierbere 3260 °C, densitatea α-Ti și β-Ti este de 4,505 (20 °C) și respectiv 4,32 (900 °C) g/cm³, densitatea atomică 5,71⋅10 22 at/ cm³ [ ] . Plastic, sudat în atmosferă inertă. Rezistivitate 0,42 µOhm m la 20 °C

Are o vâscozitate ridicată, în timpul prelucrării este predispus să se lipească de unealta de tăiere și, prin urmare, este necesară aplicarea unor acoperiri speciale pe unealtă, diferiți lubrifianți.

La temperatură normală, este acoperit cu o peliculă protectoare de pasivizare de oxid de TiO 2, datorită căruia este rezistent la coroziune în majoritatea mediilor (cu excepția celor alcaline).

Praful de titan tinde să explodeze. Punct de aprindere - 400 °C. Așchii de titan sunt inflamabili.

Titanul, împreună cu oțelul, tungstenul și platina, este foarte rezistent la vid, ceea ce, împreună cu ușurința sa, îl face foarte promițător în proiectarea navelor spațiale.

Proprietăți chimice

Titanul este rezistent la soluțiile diluate ale multor acizi și alcalii (cu excepția H 3 PO 4 și a H 2 SO 4 concentrat).

Reacționează ușor chiar și cu acizi slabi în prezența agenților de complexare, de exemplu, cu acidul fluorhidric, interacționează datorită formării unui anion complex 2−. Titanul este cel mai susceptibil la coroziune în mediile organice, deoarece, în prezența apei, pe suprafața unui produs de titan se formează o peliculă pasivă densă de oxizi și hidrură de titan. Cea mai vizibilă creștere a rezistenței la coroziune a titanului este vizibilă cu o creștere a conținutului de apă într-un mediu agresiv de la 0,5 la 8,0%, ceea ce este confirmat de studiile electrochimice ale potențialelor electrozilor titanului în soluții de acizi și alcalii în apă amestecată. -medii organice.

Când este încălzit în aer la 1200°C, Ti se aprinde cu o flacără albă strălucitoare cu formarea de faze de oxid cu compoziție variabilă TiOx. Hidroxidul TiO(OH) 2 ·xH 2 O precipită din soluţii de săruri de titan, prin calcinare atentă a cărora se obţine oxidul TiO 2. Hidroxidul de TiO(OH)2 xH2O și dioxidul de TiO2 sunt amfoter.

Aplicație

În formă pură și sub formă de aliaje

• Titanul sub formă de aliaje este cel mai important material structural în avioane, rachete și construcții navale.
• Metalul este utilizat în: industria chimică (reactoare, conducte, pompe, fitinguri pentru conducte), industria militară (blindare, blindaje și bariere antifoc în aviație, corpuri de submarin), procese industriale (instalații de desalinizare, procese de celuloză și hârtie), industria auto , industria agricola, industria alimentara, bijuterii piercing, industria medicala (proteze, osteoproteze), instrumente dentare si endodontice, implanturi dentare, articole sportive, bijuterii, telefoane mobile, aliaje usoare etc.
• Turnarea titanului se realizează în cuptoare de vid în matrițe de grafit. Se folosește și turnarea în vid. Din cauza dificultăților tehnologice în turnarea artistică, este folosit într-o măsură limitată. Prima sculptură monumentală din titan turnat din lume este monumentul lui Iuri Gagarin de pe piața care îi poartă numele din Moscova.
• Titanul este un adaos de aliaj în multe oțeluri aliate și în majoritatea aliajelor speciale [ ce?] .
• Nitinolul (nichel-titan) este un aliaj cu memorie de formă utilizat în medicină și tehnologie.
• Aluminurile de titan sunt foarte rezistente la oxidare și rezistente la căldură, ceea ce, la rândul său, a determinat utilizarea lor în aviație și industria auto ca materiale structurale.
• Titanul este unul dintre cele mai comune materiale getter utilizate în pompele de vid înalt.

Sub formă de conexiuni

• Dioxidul de titan alb (TiO 2 ) este utilizat în vopsele (cum ar fi albul de titan), precum și în fabricarea hârtiei și a materialelor plastice. Aditiv alimentar E171 .
• Compușii organotitan (de exemplu, tetrabutoxititan) sunt utilizați ca catalizator și întăritor în industria chimică și a vopselei.
• Compușii anorganici de titan sunt utilizați în industria chimică, electronică, a fibrelor de sticlă ca aditivi sau acoperiri.
• Carbura de titan, diborura de titan, carbonitrura de titan sunt componente importante ale materialelor superdure pentru prelucrarea metalelor.
• Nitrura de titan este folosită pentru acoperirea uneltelor, cupolelor bisericii și la fabricarea bijuteriilor de costume, deoarece are o culoare asemănătoare cu aurul.
• Titanatul de bariu BaTiO 3, titanatul de plumb PbTiO 3 și o serie de alți titanați sunt feroelectrici.

Există multe aliaje de titan cu diferite metale. Elementele de aliere sunt împărțite în trei grupe, în funcție de efectul lor asupra temperaturii de transformare polimorfă: stabilizatori beta, stabilizatori alfa și întăritori neutri. Primii scad temperatura de transformare, cei din urma o maresc, iar cei din urma nu o afecteaza, dar conduc la intarirea prin solutie a matricei. Exemple de stabilizatori alfa: aluminiu, oxigen, carbon, azot. Stabilizatori beta: molibden, vanadiu, fier, crom, nichel. Întăritori neutri: zirconiu, staniu, siliciu. Stabilizatorii beta, la rândul lor, sunt împărțiți în beta-izomorfi și beta-eutectoizi.

Cel mai comun aliaj de titan este aliajul Ti-6Al-4V (în clasificarea rusă - VT6).

Analiza pietelor de consum

Puritatea și gradul de titan brut (burete de titan) este de obicei determinată de duritatea acestuia, care depinde de conținutul de impurități. Cele mai comune mărci sunt TG100 și TG110 [ ] .

Acțiune fiziologică

După cum am menționat mai sus, titanul este folosit și în stomatologie. O caracteristică distinctivă a utilizării titanului este nu numai rezistența, ci și capacitatea metalului în sine de a crește împreună cu osul, ceea ce face posibilă asigurarea cvasi-solidității bazei dintelui.

izotopi

Titanul natural constă dintr-un amestec de cinci izotopi stabili: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5, 34%).

Sunt cunoscuți izotopi radioactivi artificiali 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) și alții.

Note

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. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC) (engleză) // Chimie și aplicată pură. - 2013. - Vol. 85, nr. 5 . - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. Redacție: Zefirov N. S. (redactor-șef). Enciclopedia chimică: în 5 volume.- Moscova: Enciclopedia sovietică, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 p. - 20.000 de exemplare. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titan- articol din Enciclopedia fizică
4. J.P. Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
5. Depozit titan.
6. Depozit titan.
7. Ilmenit, rutil, titanomagnetit - 2006
8. Titan (nedefinit) . Centru informațional-analitic „Mineral”. Consultat la 19 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 21 august 2011.
9. Corporation VSMPO-AVISMA
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) p. 368-369
11. Titan - metal a viitorului (Rusă).
12. Titan - articol din Enciclopedia chimică
13. Influența apei asupra pasivației procesului titanului - 26 februarie 2015 - Chimie și tehnologia chimică în în viață (nedefinit) . www.chemfive.ru Preluat la 21 octombrie 2015.
14. Art turnarea în XX secolul
15. Pe piața mondială titan pentru ultimele două luni prețuri stabilizate (recenzie)

Legături

• Titanul în Biblioteca Populară a Elementelor Chimice

H El Li Fi B C N O F Ne N / A mg Al Si P S

Combinația de rezistență și ușurință într-o singură substanță este un parametru valoros atât de mult încât alte calități și caracteristici ale materialului pot fi complet ignorate. scump în , rezistent la temperaturi doar în formă ultrapură, greu de utilizat, dar toate acestea se dovedesc a fi secundare în comparație cu combinația dintre greutate redusă și rezistență ridicată.

Acest articol vă va spune despre utilizarea titanului în aviația militară, industrie, medicină, producția de avioane, pentru fabricarea de bijuterii, aliaje de titan și aplicații casnice.

Domeniul de aplicare al metalului ar fi mult mai larg dacă nu ar fi costul ridicat al producției sale. Din această cauză, titanul este utilizat numai în acele zone în care utilizarea unei substanțe atât de scumpe este justificată din punct de vedere economic. Determină utilizarea nu numai rezistența și ușurința, ci și rezistența la coroziune, comparabilă cu rezistența metalelor prețioase și durabilitatea.

Proprietățile metalului sunt neobișnuit de puternic dependente de puritate, astfel încât utilizarea titanului tehnic și pur sunt considerate 2 probleme separate.

Despre ce proprietăți titanul este atât de utilizat pe scară largă în industrie, acest videoclip va spune:

metal tehnic

Titanul tehnic poate conține o varietate de impurități care nu afectează proprietățile chimice ale substanței, dar au un impact asupra fizicului. Titanul tehnic își pierde o calitate atât de valoroasă precum rezistența la căldură și capacitatea de a lucra la temperaturi peste 500-600 C. Dar rezistența sa la coroziune nu scade în niciun fel.

• Acesta este motivul utilizarii sale - in industria chimica si in orice alt domeniu in care este necesar sa se asigure rezistenta produselor in medii agresive. Titanul este folosit pentru a face rezervoare de stocare, fitinguri, părți ale reactoarelor, conductelor și pompelor, al căror scop este mișcarea acizilor și bazelor anorganice și organice. Majoritatea aliajelor de titan au aceleași proprietăți.
• Greutatea ușoară, împreună cu rezistența la coroziune, oferă o altă aplicație - în fabricarea echipamentelor de transport, în special, transportul feroviar. Utilizarea foilor și tijelor de titan la fabricarea vagoanelor și a trenurilor face posibilă reducerea masei trenurilor și, prin urmare, reducerea dimensiunii cutiilor și gâturilor de osie, făcând tracțiunea mai eficientă.

În mașinile obișnuite, sistemele de evacuare și arcurile elicoidale sunt fabricate din titan. În mașinile de curse, unitățile de propulsie din titan pot ușura semnificativ mașina și pot îmbunătăți proprietățile acesteia.

• Titanul este indispensabil în producția de vehicule blindate: aici este decisivă combinația dintre rezistență și ușurință.
• Rezistența ridicată la coroziune și ușurința fac ca materialul să fie atractiv și pentru afacerile navale. Titanul este utilizat la fabricarea țevilor cu pereți subțiri și a schimbătoarelor de căldură, tobe de eșapament submarine, supape, elice, componente ale turbinei și așa mai departe.

Produse din titan (foto)

metal pur

Metalul pur prezintă o rezistență foarte mare la căldură, capacitatea de a lucra sub sarcini mari și temperaturi ridicate. Și, având în vedere greutatea sa redusă, utilizarea metalului în industria rachetelor și a aeronavei este evidentă.

• Metalul și aliajele sale sunt folosite pentru a face elemente de fixare, ornamente, piese de șasiu, un set de putere și așa mai departe. În plus, materialul este utilizat în construcția motoarelor de aeronave, ceea ce face posibilă reducerea greutății acestora cu 10-25%.
• Rachetele care trec prin straturile dense ale atmosferei se confruntă cu sarcini monstruoase. Utilizarea titanului și a aliajelor sale face posibilă rezolvarea problemei rezistenței statice a aparatului, rezistenței la oboseală și, într-o oarecare măsură, fluajului.
• O altă aplicație a titanului pur este fabricarea de piese pentru dispozitive de electrovacuum concepute pentru funcționarea în condiții de suprasarcină.
• Metalul este indispensabil în producerea tehnologiei criogenice: rezistența titanului crește doar odată cu scăderea temperaturii, dar se păstrează o oarecare plasticitate.
• Titanul este poate cea mai inertă substanță biologic. Metalul pur comercial este folosit pentru a face tot felul de proteze externe și interne până la valvele cardiace. Titanul este compatibil cu țesutul biologic și nu a provocat niciun caz de alergie. În plus, materialul este folosit pentru instrumente chirurgicale, cârje pentru scaune cu rotile, scaune cu rotile și așa mai departe.

Cu toate acestea, cu toată rezistența sa la temperaturi și durabilitate, metalul nu este utilizat la fabricarea rulmenților, bucșilor și a altor piese în care este de așteptat frecare. Titanul are proprietăți antifricțiune scăzute și această problemă nu poate fi rezolvată cu ajutorul aditivilor.

Titanul este bine lustruit, anodizat - anodizare de culoare, prin urmare este adesea folosit în opere de artă și în arhitectură. Un exemplu este un monument la primul satelit artificial de pământ sau un monument. Y. Gagarin.

Despre marcarea produselor din titan, instrucțiunile de utilizare și alte puncte importante despre utilizarea metalului în construcții, vom descrie mai jos.

Videoclipul de mai jos arată procesul de andonizare a titanului:

Utilizarea sa în construcții

Desigur, cea mai mare parte a titanului este folosită în industria aeronautică și în industria transporturilor, unde combinația dintre rezistență și ușurință este deosebit de importantă. Cu toate acestea, materialul este folosit și în construcții și ar fi folosit mai pe scară largă dacă nu ar fi costul ridicat.

Placare din titan

Această tehnologie nu este încă larg răspândită, dar, de exemplu, în Japonia, foile de titan sunt foarte utilizate pentru finisarea acoperișurilor și chiar a interioarelor. Ponderea materialului folosit în construcții este mult mai mare decât cea utilizată în sectorul aviației.

Acest lucru se datorează atât rezistenței unei astfel de placari, cât și posibilităților sale decorative uimitoare. Prin oxidare anodica se poate obtine pe suprafata tablei un strat de oxizi de diferite grosimi. Apoi culoarea se schimbă. Schimbând timpul și intensitatea de recoacere, puteți obține culori galbene, turcoaz, albastru, roz, verde.

La anodizarea în atmosferă de azot, foile sunt realizate cu un strat de nitrură de titan. Astfel, se obține o mare varietate de nuanțe de aur. Această tehnologie este folosită în restaurarea monumentelor de arhitectură - restaurarea bisericilor, de exemplu.

Cusătură acoperișuri

Această opțiune este deja foarte răspândită. Dar, adevărat, nu titanul în sine îi servește drept bază, ci aliajul său.

Acoperișurile cu cusături în sine sunt cunoscute de foarte mult timp, dar nu au fost populare de multă vreme. Cu toate acestea, astăzi, datorită modei pentru stilurile hi-tech și hi-tech, este nevoie de suprafețe sparte și spline, în special cele care se transformă în fațada unei clădiri. Și oferă o astfel de oportunitate.

Capacitatea ei de a se forma este aproape nelimitată. Iar utilizarea aliajului oferă atât o rezistență excepțională, cât și cel mai neobișnuit aspect. Deși pentru dreptate, culoarea de bază a oțelului mat este considerată cea mai respectabilă.

Deoarece zinc-titanul are o maleabilitate destul de decentă, din aliaj sunt realizate o varietate de detalii decorative complexe: coame de acoperiș, refluxuri impermeabile, cornișe și așa mai departe.

O astfel de zonă de aplicare a titanului ca placarea fațadei este discutată pe scurt mai jos.

Placarea fatadelor

La fabricarea panourilor de fațare se folosește și zinc-titan. Panourile sunt folosite atât pentru placarea fațadelor, cât și pentru decorarea interioară. Motivul este același - o combinație de rezistență, ușurință excepțională și decorativitate.

Sunt produse panouri de diferite forme - sub formă de lamele, romburi, module, solzi și așa mai departe. Cel mai interesant lucru este că panourile s-ar putea să nu fie plate, ci să ia aproape orice formă tridimensională. Drept urmare, un astfel de finisaj este posibil pe pereți și clădiri de orice configurație, cea mai de neconceput.

Lejeritatea produsului duce la o altă aplicație complet unică. O fațadă ventilată convențională implică și un spațiu între placare și izolație. Cu toate acestea, panourile ușoare de zinc-titan pot fi montate pe mecanisme de deschidere mobile, formând un sistem similar jaluzelelor. Plăcile, dacă este necesar, se pot abate de la plan cu un unghi de 90 de grade.

Titanul are o combinație unică de rezistență, ușurință și rezistență la coroziune. Aceste calități determină utilizarea acestuia, în ciuda costului ridicat al materialului.

Acest videoclip vă va spune cum să faceți un inel de titan: