Titanijum je prvobitno nazvao "gregorit" od strane britanskog hemičara, velečasnog Williama Gregora, koji ga je otkrio 1791. godine. Titan je tada nezavisno otkrio njemački hemičar M. H. Klaproth 1793. godine. Nazvao ga je titanom u čast titana iz grčke mitologije - "utjelovljenje prirodne snage". Tek 1797. godine Klaproth je otkrio da je njegov titanijum element koji je prethodno otkrio Gregor.

Karakteristike i svojstva

Titanijum je hemijski element sa simbolom Ti i atomskim brojem 22. To je sjajni metal srebrnaste boje, male gustine i velike čvrstoće. Otporan je na koroziju u morskoj vodi i hloru.

Element se sastaje u nizu mineralnih naslaga, uglavnom rutila i ilmenita, koji su široko rasprostranjeni u zemljinoj kori i litosferi.

Titanijum se koristi za proizvodnju jakih lakih legura. Dva najkorisnija svojstva metala su otpornost na koroziju i omjer tvrdoće i gustine, najveći od svih metalnih elemenata. U svom nelegiranom stanju, ovaj metal je jak kao neki čelici, ali manje gust.

Fizička svojstva metala

To je jak metal niske gustine, prilično duktilna (posebno u anoksičnom okruženju), sjajna i metaloidno bijela. Njegova relativno visoka tačka topljenja od preko 1650°C (ili 3000°F) čini ga korisnim kao vatrostalni metal. Paramagnetna je i ima prilično nisku električnu i toplotnu provodljivost.

Na Mohsovoj skali, tvrdoća titana je 6. Prema ovom pokazatelju, malo je inferiorniji od kaljenog čelika i volframa.

Komercijalno čist (99,2%) titanijum ima vlačnu čvrstoću od oko 434 MPa, što je u skladu sa konvencionalnim legurama čelika niskog kvaliteta, ali titan je mnogo lakši.

Hemijska svojstva titanijuma

Kao i aluminijum i magnezijum, titanijum i njegove legure odmah oksidiraju kada su izloženi vazduhu. Sporo reaguje sa vodom i vazduhom na temperaturi okoline, jer stvara pasivni oksidni premaz koji štiti veliki metal od dalje oksidacije.

Atmosferska pasivizacija daje titanijumu odličnu otpornost na koroziju skoro ekvivalentnu platini. Titan je u stanju izdržati napad razrijeđene sumporne i hlorovodonične kiseline, rastvora hlorida i većine organskih kiselina.

Titan je jedan od rijetkih elemenata koji gori u čistom dušiku, reagirajući na 800°C (1470°F) i formira titanijum nitrid. Zbog svoje visoke reaktivnosti sa kiseonikom, azotom i nekim drugim gasovima, titanijumski filamenti se koriste u titanijumskim sublimacionim pumpama kao apsorberi ovih gasova. Ove pumpe su jeftine i pouzdano proizvode izuzetno niske pritiske u UHV sistemima.

Uobičajeni minerali koji sadrže titan su anataz, brukit, ilmenit, perovskit, rutil i titanit (sfen). Od ovih minerala samo rutil i ilmenit su od ekonomskog značaja, ali čak i njih je teško naći u visokim koncentracijama.

Titanijum se nalazi u meteoritima i pronađen je na Suncu i zvezdama tipa M sa površinskom temperaturom od 3200°C (5790°F).

Trenutno poznate metode vađenja titana iz različitih ruda su naporne i skupe.

Proizvodnja i proizvodnja

Trenutno je razvijeno i koristi se oko 50 vrsta titanijuma i legura titanijuma. Do danas je priznata 31 klasa metala i legura titanijuma, od kojih su klase 1-4 komercijalno čiste (nelegirane). Razlikuju se po vlačnoj čvrstoći ovisno o sadržaju kisika, pri čemu je stupanj 1 najduktilniji (najniža vlačna čvrstoća sa 0,18% kisika), a stupanj 4 je najmanje duktilni (maksimalna vlačna čvrstoća sa 0,40% kisika).

Preostale klase su legure, od kojih svaka ima specifična svojstva:

• plastika;
• snaga;
• tvrdoća;
• električni otpor;
• specifična otpornost na koroziju i njihove kombinacije.

Pored ovih specifikacija, legure titanijuma se takođe proizvode da zadovolje vazduhoplovstvo i svemir vojne opreme(SAE-AMS, MIL-T), ISO standarde i specifikacije specifične za državu, i zahtjeve krajnjih korisnika za svemirske, vojne, medicinske i industrijske primjene.

Komercijalno čist pljosnati proizvod (lim, ploča) može se lako formirati, ali se pri obradi mora uzeti u obzir činjenica da metal ima "pamćenje" i tendenciju vraćanja nazad. Ovo posebno vrijedi za neke legure visoke čvrstoće.

Titan se često koristi za pravljenje legura:

• sa aluminijumom;
• sa vanadijem;
• sa bakrom (za kaljenje);
• sa gvožđem;
• sa manganom;
• sa molibdenom i drugim metalima.

Područja upotrebe

Legure titana u obliku lima, ploče, šipke, žice, livenja nalaze primenu u industriji, vazduhoplovstvu, rekreaciji i tržištima u razvoju. Titan u prahu se koristi u pirotehnici kao izvor sjajnih gorućih čestica.

Budući da legure titana imaju visok omjer vlačne čvrstoće i gustine, visoku otpornost na koroziju, otpornost na zamor, visoku otpornost na pucanje i umjerenu sposobnost visokih temperatura, koriste se u zrakoplovima, oklopima, morski brodovi, svemirski brodovi i rakete.

Za ove aplikacije, titan se legira sa aluminijumom, cirkonijumom, niklom, vanadijumom i drugim elementima za proizvodnju raznih komponenti uključujući kritične strukturne elemente, protivpožarne zidove, stajni trap, izduvne cevi (helikoptere) i hidraulične sisteme. U stvari, oko dvije trećine proizvedenog metala titanijuma koristi se u avionskim motorima i okvirima.

Budući da su legure titana otporne na koroziju morska voda, koriste se za izradu osovina propelera, fitinga izmjenjivača topline, itd. Ove legure se koriste u kućištima i komponentama uređaja za posmatranje i praćenje okeana za nauku i vojsku.

Specifične legure se primjenjuju u bušotinama i naftnim bušotinama i hidrometalurgiji nikla zbog njihove visoke čvrstoće. Industrija celuloze i papira koristi titan u procesnoj opremi koja je izložena teškim okruženjima kao što je natrijum hipohlorit ili vlažni hlorni gas (u izbeljivanju). Ostale primjene uključuju ultrazvučno zavarivanje, lemljenje valovima.

Osim toga, ove legure se koriste u automobilima, posebno u automobilskim i motociklističkim utrkama, gdje su mala težina, visoka čvrstoća i krutost bitni.

Titanijum se koristi u mnogim sportskim proizvodima: teniskim reketima, palicama za golf, lacrosse valjcima; kacige za kriket, hokej, lakros i fudbal, kao i okviri i komponente za bicikle.

Zbog svoje izdržljivosti, titan je postao popularniji za dizajnerski nakit (posebno prstenje od titanijuma). Njegova inertnost čini ga dobrim izborom za osobe sa alergijama ili one koji će nositi nakit u okruženjima kao što su bazeni. Titanijum je takođe legiran zlatom da bi se proizvela legura koja se može prodati kao zlato od 24 karata jer 1% legiranog Ti nije dovoljno da zahteva niži kvalitet. Dobivena legura je otprilike tvrdoće 14-karatnog zlata i jača je od čistog 24-karatnog zlata.

Mere predostrožnosti

Titanijum je netoksičan čak i u velikim dozama. U obliku praha ili kao metalne strugotine, predstavlja ozbiljnu opasnost od požara i, ako se zagrije na zraku, opasnost od eksplozije.

Svojstva i primjena titanijumskih legura

Ispod je pregled najčešće susrećenih legura titana, koje su podijeljene u klase, njihova svojstva, prednosti i industrijske primjene.

7. razred

Stepen 7 je mehanički i fizički ekvivalentan čistom titanijumu stepena 2, osim dodatka međuelementa paladija, što ga čini legurom. Ima odličnu zavarljivost i elastičnost, najveću otpornost na koroziju od svih legura ovog tipa.

Klasa 7 se koristi u hemijskim procesima i komponentama proizvodne opreme.

11. razred

Grade 11 je vrlo sličan Grade 1, osim što se dodaje paladijum za poboljšanje otpornosti na koroziju, što ga čini legurom.

Ostala korisna svojstva uključuju optimalnu duktilnost, čvrstoću, žilavost i odličnu zavarljivost. Ova legura se može koristiti posebno u aplikacijama gdje je korozija problem:

• hemijska obrada;
• proizvodnja klorata;
• desalinizacija;
• morske aplikacije.

Ti 6Al-4V klasa 5

Legura Ti 6Al-4V, ili titanijum 5 razreda, najčešće se koristi. On čini 50% ukupne potrošnje titanijuma širom sveta.

Lakoća upotrebe leži u brojnim prednostima. Ti 6Al-4V se može termički obrađivati ​​kako bi se povećala njegova čvrstoća. Ova legura ima veliku čvrstoću pri maloj težini.

Ovo je najbolja legura za upotrebu u nekoliko industrija kao što su vazduhoplovna, medicinska, pomorska i hemijska prerađivačka industrija. Može se koristiti za kreiranje:

• zrakoplovne turbine;
• komponente motora;
• konstrukcijski elementi aviona;
• Aerospace zatvarači;
• automatski dijelovi visokih performansi;
• sportska oprema.

Ti 6AL-4V ELI klasa 23

Stepen 23 - hirurški titanijum. Ti 6AL-4V ELI, ili Grade 23, je verzija Ti 6Al-4V više čistoće. Može se napraviti od rola, niti, žica ili ravnih žica. To je najbolji izbor za svaku situaciju u kojoj je potrebna kombinacija visoke čvrstoće, male težine, dobre otpornosti na koroziju i visoke žilavosti. Ima odličnu otpornost na oštećenja.

Može se koristiti u biomedicinskim aplikacijama kao što su implantabilne komponente zbog svoje biokompatibilnosti, dobre čvrstoće na zamor. Također se može koristiti u hirurškim zahvatima za izradu ovih konstrukcija:

• ortopedske igle i vijci;
• Stezaljke za ligaturu;
• kirurške spajalice;
• opruge;
• ortodontski aparati;
• kriogene posude;
• uređaji za fiksaciju kostiju.

12. razred

Titanijum 12 razreda ima izvrsnu zavarljivost visokog kvaliteta. To je legura visoke čvrstoće koja daje dobru čvrstoću na visokim temperaturama. Titanijum 12 razreda ima karakteristike slične nerđajućim čelicima serije 300.

Njegova sposobnost formiranja na različite načine čini ga korisnim u mnogim aplikacijama. Visoka otpornost na koroziju ove legure također je čini neprocjenjivom za proizvodnu opremu. Klasa 12 može se koristiti u sljedećim industrijama:

• izmjenjivači topline;
• hidrometalurške primjene;
• hemijska proizvodnja sa povišenom temperaturom;
• morske i vazdušne komponente.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn je legura koja može pružiti dobru zavarljivost uz stabilnost. Takođe ima visoku temperaturnu stabilnost i visoku čvrstoću.

Ti 5Al-2.5Sn se uglavnom koristi u avio industriji, kao iu kriogenim instalacijama.

U periodnom sistemu, hemijski element titan je označen kao Ti (Titan) i nalazi se u bočnoj podgrupi grupe IV, u periodu 4 pod atomskim brojem 22. To je srebrno-beli čvrsti metal koji je deo velikog broja minerala. Titanijum možete kupiti na našoj web stranici.

Titanijum su otkrili krajem 18. veka hemičari iz Engleske i Nemačke, William Gregor i Martin Klaproth, nezavisno jedan od drugog sa šest godina razlike. Martin Klaproth je dao ime elementu u čast drevnih grčkih likova titana (ogromna, snažna, besmrtna stvorenja). Kako se ispostavilo, ime je postalo proročansko, ali čovječanstvu je trebalo čak više od 150 godina da se upozna sa svim svojstvima titanijuma. Samo tri decenije kasnije dobijen je prvi uzorak metala titanijuma. U to vrijeme praktički se nije koristio zbog svoje krhkosti. Godine 1925., nakon serije eksperimenata, hemičari Van Arkel i De Boer dobili su čisti titanijum jodidnom metodom.

Zbog vrijednih svojstava metala, inženjeri i dizajneri su odmah skrenuli pažnju na njega. Bio je to pravi proboj. Godine 1940. Kroll je razvio magnezijum-termalnu metodu za dobijanje titana iz rude. Ova metoda je i danas aktuelna.

Fizička i mehanička svojstva

Titanijum je prilično vatrostalan metal. Njegova tačka topljenja je 1668±3°C. Prema ovom pokazatelju, inferioran je metalima kao što su tantal, volfram, renijum, niobijum, molibden, tantal, cirkonijum. Titanijum je paramagnetski metal. U magnetnom polju se ne magnetizira, ali se ne istiskuje iz njega. Slika 2
Titanijum ima malu gustinu (4,5 g/cm³) i visoku čvrstoću (do 140 kg/mm²). Ova svojstva se praktički ne mijenjaju na visokim temperaturama. Više je od 1,5 puta teži od aluminijuma (2,7 g/cm³), ali 1,5 puta lakši od gvožđa (7,8 g/cm³). U pogledu mehaničkih svojstava, titanijum je daleko bolji od ovih metala. U pogledu čvrstoće, titanijum i njegove legure su u rangu sa mnogim vrstama legiranih čelika.

U pogledu otpornosti na koroziju, titanijum nije inferioran platini. Metal ima odličnu otpornost na uslove kavitacije. Mjehurići zraka koji se formiraju u tečnom mediju tijekom aktivnog kretanja titanijskog dijela praktički ga ne uništavaju.

To je izdržljiv metal koji može izdržati lom i plastičnu deformaciju. 12 puta je tvrđi od aluminijuma i 4 puta tvrđi od bakra i gvožđa. Drugi važan pokazatelj je granica popuštanja. Povećanjem ovog pokazatelja poboljšava se otpornost dijelova od titana na radna opterećenja.

U legurama sa određenim metalima (posebno nikla i vodonika), titanijum je u stanju da "pamti" oblik proizvoda nastao na određenoj temperaturi. Takav proizvod se tada može deformirati i dugo će zadržati ovaj položaj. Ako se proizvod zagrije na temperaturu na kojoj je napravljen, tada će proizvod poprimiti svoj izvorni oblik. Ovo svojstvo se zove "memorija".

Toplotna provodljivost titanijuma je relativno niska, a koeficijent linearne ekspanzije takođe. Iz ovoga proizilazi da je metal loš provodnik struje i toplote. Ali na niskim temperaturama, to je supravodnik električne energije, što mu omogućava da prenosi energiju na značajne udaljenosti. Titanijum takođe ima visoku električnu otpornost.
Čisti metal titanijuma podleže razne vrste hladna i topla obrada. Može se izvlačiti i praviti u žicu, kovati, valjati u trake, limove i folije debljine do 0,01 mm. Od titanijuma se izrađuju sljedeće vrste valjanih proizvoda: titanijumska traka, titanijumska žica, titanijumske cevi, titanijumske čahure, titanijumski krug, titanijumska šipka.

Hemijska svojstva

Čisti titanijum je reaktivni element. Zbog činjenice da se na njegovoj površini formira gusti zaštitni film, metal je vrlo otporan na koroziju. Ne podliježe oksidaciji na zraku, u slanoj morskoj vodi, ne mijenja se u mnogim agresivnim kemijskim sredinama (na primjer: razrijeđena i koncentrirana dušična kiselina, carska akva). Na visokim temperaturama, titan mnogo aktivnije stupa u interakciju s reagensima. Pali se na vazduhu na temperaturi od 1200°C. Kada se zapali, metal daje jak sjaj. Aktivna reakcija se javlja i sa dušikom, sa stvaranjem žuto-smeđeg nitridnog filma na površini titana.

Reakcije sa hlorovodoničnom i sumpornom kiselinom na sobnoj temperaturi su slabe, ali kada se zagreju, metal se snažno otapa. Kao rezultat reakcije nastaju niži kloridi i monosulfat. Javljaju se i slabe interakcije sa fosfornom i azotnom kiselinom. Metal reaguje sa halogenima. Reakcija sa hlorom se odvija na 300°C.
Aktivna reakcija s vodikom se odvija na temperaturi malo iznad sobne temperature. Titanijum aktivno apsorbuje vodonik. 1 g titanijuma može apsorbovati do 400 cm³ vodonika. Zagrijani metal razgrađuje ugljični dioksid i vodenu paru. Do interakcije sa vodenom parom dolazi na temperaturama iznad 800°C. Kao rezultat reakcije nastaje metalni oksid i vodik izlazi. Na višim temperaturama, vrući titanijum upija ugljični dioksid i formira karbid i oksid.

Kako doći

Titanijum je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji. Njegov sadržaj u utrobi planete po masi je 0,57%. Najveća koncentracija metala uočena je u "bazaltnoj ljusci" (0,9%), u granitnim stijenama (0,23%) i u ultrabazičnim stijenama (0,03%). Postoji oko 70 minerala titana koji ga sadrže u obliku titanske kiseline ili dioksida. Glavni minerali titanovih ruda su: ilmenit, anataz, rutil, brukit, loparit, leukoksen, perovskit i sfen. Glavni svjetski proizvođači titanijuma su Velika Britanija, SAD, Francuska, Japan, Kanada, Italija, Španija i Belgija.
Postoji nekoliko načina da se dobije titanijum. Svi se primjenjuju u praksi i prilično su efikasni.

1. Termički proces magnezijuma.

Ruda koja sadrži titan se kopa i prerađuje u dioksid, koji se polako i na veoma visokim temperaturama podvrgava hlorisanju. Kloriranje se vrši u ugljičnom okruženju. Titanijum hlorid nastao kao rezultat reakcije se zatim redukuje magnezijem. Dobiveni metal se zagrijava u vakuumskoj opremi na visokoj temperaturi. Kao rezultat toga, magnezijum i magnezijum hlorid isparavaju, ostavljajući titanijum sa mnogo pora i šupljina. Spužvasti titan se pretopi kako bi se dobio visokokvalitetni metal.

2. Hidrid-kalcijum metoda.

Prvo se dobije titanijum hidrid, a zatim se odvaja na komponente: titan i vodonik. Proces se odvija u prostoru bez vazduha na visokoj temperaturi. Nastaje kalcijev oksid koji se ispere slabim kiselinama.
Kalcijum hidridne i magnezijum termalne metode se obično koriste u industrijskom obimu. Ove metode omogućavaju dobijanje značajne količine titanijuma u kratkom vremenskom periodu, uz minimalne novčane troškove.

3. Metoda elektrolize.

Izložen je titanijum hlorid ili dioksid visoka čvrstoća struja. Kao rezultat, spojevi se razlažu.

4. Metoda joda.

Titanov dioksid stupa u interakciju s parama joda. Zatim se titanijum jodid izlaže visokoj temperaturi, što rezultira titanijumom. Ova metoda je najefikasnija, ali i najskuplja. Titanijum je vrlo visoke čistoće bez nečistoća i aditiva.

Primena titanijuma

Zbog svojih dobrih antikorozivnih svojstava, titan se koristi za proizvodnju hemijske opreme. Visoka otpornost na toplinu metala i njegovih legura doprinosi upotrebi u modernoj tehnologiji. Legure titana su odličan materijal za avione, rakete i brodogradnju.

Spomenici su napravljeni od titanijuma. A zvona od ovog metala poznata su po svom izuzetnom i veoma lepom zvuku. Titan dioksid je sastavni dio nekih lijekova, na primjer: masti protiv kožnih oboljenja. Metalna jedinjenja sa niklom, aluminijumom i ugljenikom su takođe veoma tražena.

Titan i njegove legure našli su primenu u oblastima kao što su hemijska i prehrambena industrija, obojena metalurgija, elektronika, nuklearna tehnologija, energetika, galvanizacija. Od titanijuma i njegovih legura izrađuju se oružje, oklopne ploče, hirurški instrumenti i implantati, sistemi za navodnjavanje, sportska oprema, pa čak i nakit. U procesu nitriranja na površini metala formira se zlatni film, koji po ljepoti nije inferioran čak ni pravom zlatu.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ Titanijum / Titanijum. Hemija je laka

✪ Titanijum je NAJJAČI METAL NA ZEMLJI!

✪ Hemija 57. Element je titanijum. Element Merkur - Akademija zabavnih nauka

✪ Proizvodnja titanijuma. Titanijum je jedan od najjačih metala na svetu!

✪ Iridijum - NajREtkiji metal na Zemlji!

Titlovi

Zdravo svima! Aleksandar Ivanov je sa vama i ovo je projekat "Hemija je jednostavna" A sada ćemo ga malo osvetliti titanijumom! Ovako izgleda nekoliko grama čistog titanijuma koji su davno dobijeni na Univerzitetu u Mančesteru, kada još nije bio ni univerzitet.Ovaj uzorak je iz tog istog muzeja.Tako je glavni mineral iz kojeg titan se ekstrahuje izgleda ovako Ovo je rutil sadrži titan 1867. godine sve što su ljudi znali o titanijumu stalo je u udžbenik na 1 stranicu Do početka 20. veka ništa se zaista nije promenilo 1791. godine engleski hemičar i mineralog Vilijam Gregor otkrio je novi element u mineralu menakinitu i nazvao ga "menakin" Nešto kasnije, 1795. godine, njemački hemičar Martin Klaproth otkrio je novi hemijski element u drugom mineralu - rutilu. Titan je dobio ime po Klaprothu, koji ga je nazvao u čast kraljica vilenjaka Titanija.Međutim, prema drugoj verziji, naziv elementa dolazi od titana, moćnih sinova boginje zemlje - Gej Međutim, 1797. godine ispostavilo se da su Gregor i Klaproth otkrili isti hemijski element Ali ime ostala je ona koju je dao Klaproth.Ali, ni Gregor ni Klaproth nisu uspjeli dobiti metalni titanijum. Dobili su bijeli kristalni prah, a to je bio titanijum dioksid. Prvi put je metalni titan dobio ruski naučnik D.K. Kirilov 1875. Ali kako to biva bez odgovarajućeg pokrića, njegov rad nije zapažen. Nakon toga su čisti titanijum dobili Šveđani L. Nilsson i O. Peterson, kao i Francuz Moissan. A tek 1910. američki hemičar M. Hunter je unapredio dosadašnje metode za proizvodnju titanijuma i dobio nekoliko grama čistog 99% titanijuma.Zato u većini knjiga upravo Hunter ukazuje na to kako naučnik koji je dobio metalni titanijum Niko nije prorekao veliku budućnost titanijumu, jer i najmanje nečistoće u svom sastavu ga činilo vrlo krhkim i lomljivim, što nije dozvoljavalo mehaničku obradu. Stoga su neka jedinjenja titana našla svoju široku upotrebu ranije od samog metala.Prvi put je korišćen titanijum tetrahlorid. svjetski rat za stvaranje dimnih zavjesa Na otvorenom se titan tetrahlorid hidrolizira da nastane titan oksihlorid i titan oksid. Bijeli dim koji vidimo su čestice titanijum oksihlorida i titan oksida. Da se te čestice mogu potvrditi ako kapnemo nekoliko kapi titanijuma tetrahlorid u vodu Tetrahlorid titanijum se trenutno koristi za dobijanje metalnog titanijuma Metoda za dobijanje čistog titanijuma se nije promenila stotinu godina Prvo se titan dioksid sa hlorom pretvara u titan tetrahlorid, o čemu smo ranije govorili. Zatim, pomoću magnezijeve termije, titanijum tetrahlorid se dobija iz titanijum tetrahlorida koji se formira u obliku sunđera. Ovaj proces se izvodi na temperaturi od 900°C u čeličnim retortama Zbog otežanih reakcionih uslova, nažalost, nemamo priliku da prikažemo ovaj proces. Kao rezultat dobija se titanijumski sunđer, koji se topi u kompaktni metal, a jodidna metoda se koristi za dobijanje ultračistog titana. završna obrada o kojoj ćemo detaljno pričati u videu o cirkonijumu.Kao što ste već primetili titanijum tetrahlorid je providna bezbojna tečnost u normalnim uslovima.Ali ako uzmemo titan trihlorid to je čvrsta ljubičasta supstanca.Postoji samo jedan atom hlora manje u molekuli, a već drugi Uslov Titan trihlorid je higroskopan. Prema tome sa njim se moze raditi samo u inertnoj atmosferi.Titan trihlorid se dobro rastvara u hlorovodonicnoj kiselini.Sada posmatrate ovaj proces.U rastvoru nastaje kompleksni jon 3. Sta su kompleksni joni reci cu vam neki drugi put sljedeći put. U međuvremenu, samo se užasnite :) Ako u dobijenu otopinu dodate malo dušične kiseline, onda nastaje titanijum nitrat i oslobađa se smeđi plin što i vidimo.Dolazi do kvalitativne reakcije na jone titana.Kadamo vodikov peroksid Kao što vidite, dolazi do reakcije sa stvaranjem jedinjenja jarke boje Ovo je pertitanska kiselina. Godine 1908. u Sjedinjenim Državama je korišćen titanov dioksid za proizvodnju belog, koji je zamenio belu, koja je bila bazirana na olovu i cinku. .Titan bijela je bila mnogo superiornija u kvaliteti u odnosu na olovo i cink.Takođe, titan oksid se koristio za proizvodnju emajla, koji se koristio za premaze za metal i drvo u brodogradnji. Trenutno se titan dioksid koristi u prehrambenoj industriji kao bijela boja - ovo je aditiv E171, koji se može naći u štapićima od rakova, žitaricama za doručak, majonezu, žvakaćim gumama, mliječnim proizvodima itd. imati kremu za sunčanje "Nije zlato sve što blista" - ovu izreku znamo iz djetinjstva A u odnosu na modernu crkvu i titan djeluje u doslovnom smislu I čini se da šta može biti zajedničko između crkve i titanijuma? I evo šta: sve moderne kupole crkava koje svetlucaju zlatom, u stvari, nemaju veze sa zlatom.U stvari, sve kupole su premazane titanijum nitridom.Takođe, metalne burgije su premazane titanijum nitridom.Tek 1925. godine visoka -dobijen titanijum čistoće što je omogućilo njegovo proučavanje.fizičko-hemijske osobine I ispostavilo se da su fantastične.Ispostavilo se da titanijum, budući da je skoro duplo lakši od gvožđa, po jačini nadmašuje mnoge čelike.Takođe, iako titanijum je jedan i po puta teži od aluminijuma, šest puta je jači od njega i zadržava snagu do 500°C. - zbog svoje visoke električne provodljivosti i nemagnetizma, titan je od velikog interesa u elektrotehnici Titan ima visoka otpornost na koroziju Zbog svojih svojstava, titan je postao materijal za svemirsku tehnologiju. U Rusiji, u Verhnjaja Saldi, postoji korporacija VSMPO-AVISMA, koja proizvodi titan za svetsku avio-industriju. -Ro kocke leda, razna hemijska oprema i mnogo drugog skupog smeća Međutim, svako od vas može kupiti lopatu ili polugu od čistog titanijuma! I nije šala! A ovako fino raspršeni prah titanijuma reaguje sa atmosferskim kiseonikom Zahvaljujući tako šarenom sagorevanju, titan je našao primenu u pirotehnici I to je sve, pretplatite se, stavite prst gore, ne zaboravite da podržite projekat i javite prijateljima! ćao!

Priča

Otkriće TiO 2 je gotovo istovremeno i nezavisno napravio Englez W. Gregor?! i njemački hemičar M. G. Klaproth. W. Gregor, proučavajući sastav magnetnog željeznog pijeska (Creed, Cornwall, Engleska,), izolovao je novu "zemlju" (oksid) nepoznatog metala, koji je nazvao menaken. Godine 1795. njemački hemičar Klaproth otkrio je novi element u mineralu rutilu i nazvao ga titanijum. Dvije godine kasnije, Klaproth je ustanovio da su rutil i menaken zemlja oksidi istog elementa, iza kojih je ostao naziv "titanijum" koji je predložio Klaproth. Nakon 10 godina, otkriće titanijuma dogodilo se po treći put. Francuski naučnik L. Vauquelin je otkrio titanijum u anatazu i dokazao da su rutil i anataz identični titanijum oksidi.

Prvi uzorak metalnog titanijuma dobio je J. Ya. Berzelius 1825. godine. Zbog visoke hemijske aktivnosti titanijuma i složenosti njegovog prečišćavanja, Holanđani A. van Arkel i I. de Boer su 1925. dobili čisti uzorak Ti termičkom razgradnjom pare titanijum jodida TiI 4 .

porijeklo imena

Metal je dobio ime u čast titanima, likovima starogrčke mitologije, djeci Geje. Ime elementa dao je Martin Klaproth u skladu sa svojim stavovima o hemijskoj nomenklaturi, za razliku od francuskih hemijska škola, gdje su pokušali nazvati element po njegovim hemijskim svojstvima. Budući da je sam njemački istraživač primijetio nemogućnost određivanja svojstava novog elementa samo po njegovom oksidu, odabrao mu je ime iz mitologije, po analogiji s uranijumom koji je ranije otkrio.

Biti u prirodi

Titanijum je 10. najzastupljeniji u prirodi. Sadržaj u zemljinoj kori je 0,57% mase, u morskoj vodi - 0,001 mg/l. 300 g/t u ultrabazičnim stijenama, 9 kg/t u bazičnim stijenama, 2,3 kg/t u kiselim stijenama, 4,5 kg/t u glinama i škriljcima. U zemljinoj kori titan je skoro uvek četvorovalentan i prisutan je samo u jedinjenjima kiseonika. Ne javlja se u slobodnom obliku. Titanijum u uslovima vremenskih uslova i padavina ima geohemijski afinitet prema Al 2 O 3 . Koncentrisan je u boksitima kore trošenja i u morskim glinovitim sedimentima. Prijenos titana se vrši u obliku mehaničkih fragmenata minerala iu obliku koloida. U nekim glinama se akumulira i do 30% TiO 2 po težini. Minerali titana su otporni na vremenske uslove i formiraju velike koncentracije u naslagama. Poznato je više od 100 minerala koji sadrže titanijum. Najvažniji od njih su: rutil TiO 2 , ilmenit FeTiO 3 , titanomagnetit FeTiO 3 + Fe 3 O 4 , perovskit CaTiO 3 , titanit CaTiSiO 5 . Postoje primarne rude titana - ilmenit-titanomagnetit i placer - rutil-ilmenit-cirkon.

Mjesto rođenja

Nalazišta titana nalaze se na teritoriji Južne Afrike, Rusije, Ukrajine, Kine, Japana, Australije, Indije, Cejlona, ​​Brazila, Južne Koreje, Kazahstana. U zemljama ZND vodeće mjesto po istraženim rezervama titanijumskih ruda zauzimaju Ruska Federacija (58,5%) i Ukrajina (40,2%). Najveći depozit u Rusiji - Yaregskoye.

Rezerve i proizvodnja

U 2002. godini, 90% iskopanog titana korišteno je za proizvodnju titan dioksida TiO 2 . Svjetska proizvodnja titan dioksida iznosila je 4,5 miliona tona godišnje. Potvrđene rezerve titan-dioksida (bez Rusije) iznose oko 800 miliona tona.Za 2006. godinu, prema podacima američkog Geološkog zavoda, u pogledu titanijum-dioksida i isključujući Rusiju, rezerve rude ilmenita iznose 603-673 miliona tona, a rutila - 49,7-52,7 miliona tona. Tako će, prema sadašnjoj stopi proizvodnje, dokazane svjetske rezerve titanijuma (bez Rusije) biti dovoljne za više od 150 godina.

Rusija ima druge najveće svjetske rezerve titanijuma nakon Kine. Baza mineralnih resursa titanijuma u Rusiji sastoji se od 20 ležišta (od kojih je 11 primarnih i 9 aluvijalnih), prilično ravnomerno raspoređenih po celoj zemlji. Najveće od istraženih nalazišta (Yaregskoye) nalazi se 25 km od grada Ukhta (Republika Komi). Rezerve ležišta se procjenjuju na 2 milijarde tona rude sa prosječnim sadržajem titan dioksida od oko 10%.

Najveći svjetski proizvođač titanijuma je ruska kompanija VSMPO-AVISMA.

Potvrda

Po pravilu, početni materijal za proizvodnju titana i njegovih spojeva je titan dioksid sa relativno malom količinom nečistoća. Konkretno, to može biti koncentrat rutila koji se dobija tokom pročišćavanja titanijumskih ruda. Međutim, rezerve rutila u svijetu su vrlo ograničene, a češće se koristi tzv. sintetički rutil ili titanijumska šljaka, dobivena preradom koncentrata ilmenita. Za dobijanje titanijumske troske, ilmenit koncentrat se redukuje u elektrolučnoj peći, dok se gvožđe odvaja na metalnu fazu (liveno gvožđe), a ne redukovani titanijum oksidi i nečistoće formiraju fazu troske. Bogata šljaka se prerađuje metodom klorida ili sumporne kiseline.

Koncentrat titanovih ruda podvrgava se sumpornoj kiselini ili pirometalurškoj preradi. Proizvod tretmana sumpornom kiselinom je prah titanijum dioksida TiO 2 . Koristeći pirometaluršku metodu, ruda se sinteruje sa koksom i tretira hlorom, čime se dobija par titan tetrahlorida TiCl 4:

Pare TiCl 4 nastale na 850 °C reduciraju se magnezijem:

Osim toga, takozvani FFC Cambridge proces, nazvan po svojim programerima Dereku Freyu, Tomu Farthingu i Georgeu Chenu, i Univerzitetu u Kembridžu gdje je stvoren, sada počinje da dobija na popularnosti. Ovaj elektrohemijski proces omogućava direktnu kontinuiranu redukciju titanijuma iz oksida u rastopljenoj mešavini kalcijum hlorida i živog kreča. Ovaj proces koristi elektrolitičku kupku napunjenu mješavinom kalcijum hlorida i vapna, sa žrtvovanom (ili neutralnom) anodom grafita i katodom napravljenom od oksida koji se redukuje. Kada se struja propušta kroz kupku, temperatura brzo dostiže ~1000-1100°C, a talina kalcijum oksida se razlaže na anodi na kiseonik i metalni kalcij:

Dobijeni kisik oksidira anodu (u slučaju korištenja grafita), a kalcij migrira u talini na katodu, gdje obnavlja titan iz oksida:

Nastali kalcijev oksid se ponovo disocira na kiseonik i metalni kalcij, a proces se ponavlja do potpuna transformacija katodu u titanijumsku spužvu ili iscrpljivanje kalcijum oksida. Kalcijum hlorid se u ovom procesu koristi kao elektrolit za davanje električne provodljivosti topljeni i pokretljivosti aktivnih jona kalcijuma i kiseonika. Kada se koristi inertna anoda (na primjer, kalaj oksid), umjesto ugljičnog dioksida, na anodi se oslobađa molekularni kisik koji manje zagađuje okruženje, međutim, proces u ovom slučaju postaje manje stabilan, a osim toga, pod određenim uvjetima, razgradnja hlorida, a ne kalcijum oksida, postaje energetski povoljnija, što dovodi do oslobađanja molekularnog hlora.

Dobijeni titanijumski "spužva" se topi i pročišćava. Titan se rafinira jodidnom metodom ili elektrolizom, odvajajući Ti od TiCl 4 . Za dobivanje titanovih ingota koristi se obrada luka, elektronskim snopom ili plazma.

Physical Properties

Titanijum je lagan, srebrno bijeli metal. Postoji u dvije kristalne modifikacije: α-Ti sa heksagonalnom zbijenom rešetkom (a=2,951 Å; c=4,679 Å; z=2; prostor-grupa C6mmc), β-Ti sa kubičnim tijelom centriranim pakovanjem (a=3,269 Å; z=2; prostorna grupa Im3m), temperatura prijelaza α↔β 883 °C, ΔH prijelaza 3,8 kJ/mol. Tačka topljenja 1660 ± 20 °C, tačka ključanja 3260 °C, gustina α-Ti i β-Ti je 4,505 (20 °C) i 4,32 (900 °C) g/cm³, atomska gustina 5,72⋅/10 cm³ [ ] . Plastika, zavarena u inertnoj atmosferi. Otpornost 0,42 µOhm m u 20 °C

Ima visoku viskoznost, tokom obrade sklon je lijepljenju za rezni alat, te je stoga potrebno nanositi posebne premaze na alat, razna maziva.

Na normalnoj temperaturi prekriven je zaštitnim pasivirajućim filmom od TiO 2 oksida, zbog čega je otporan na koroziju u većini okruženja (osim alkalnih).

Titanijumska prašina ima tendenciju da eksplodira. Tačka paljenja - 400 °C. Titanijumske strugotine su zapaljive.

Titanijum, zajedno sa čelikom, volframom i platinom, ima visoku otpornost na vakuum, što ga, uz njegovu lakoću, čini veoma perspektivnim u dizajnu svemirski brodovi.

Hemijska svojstva

Titanijum je otporan na razblažene rastvore mnogih kiselina i lužina (osim H 3 PO 4 i koncentrisanog H 2 SO 4).

Lako reaguje čak i sa slabim kiselinama u prisustvu agenasa za formiranje kompleksa, na primer, sa fluorovodoničnom kiselinom, reaguje zbog stvaranja kompleksnog anjona 2-. Titan je najpodložniji koroziji u organskim medijima, jer se u prisustvu vode na površini proizvoda od titanijuma formira gusti pasivni film oksida i titan-hidrida. Najuočljivije povećanje otpornosti titana na koroziju primjetno je s povećanjem sadržaja vode u agresivnom okruženju od 0,5 do 8,0%, što potvrđuju elektrohemijska istraživanja elektrodnih potencijala titana u otopinama kiselina i alkalija u miješanoj vodi. -organske podloge.

Kada se zagrije na zraku do 1200°C, Ti se zapali svijetlim bijelim plamenom uz formiranje oksidnih faza promjenjivog sastava TiO x . Hidroksid TiO(OH) 2 ·xH 2 O taloži se iz rastvora soli titanijuma, čijim pažljivim kalcinacijom se dobija oksid TiO 2. TiO(OH) 2 hidroksid xH 2 O i TiO 2 dioksid su amfoterni.

Aplikacija

U čistom obliku iu obliku legura

• Titanijum u obliku legura je najvažniji konstruktivni materijal u avionskoj, raketnoj i brodogradnji.
• Metal se koristi u: hemijskoj industriji (reaktori, cjevovodi, pumpe, cjevovodna armatura), vojnoj industriji (panciri, oklopi i protupožarne barijere u avijaciji, trupovi podmornica), industrijskim procesima (desalinizacija, procesi celuloze i papira), automobilskoj industriji , poljoprivredna industrija, prehrambena industrija, piercing nakit, medicinska industrija (proteze, osteoproteze), stomatološki i endodontski instrumenti, zubni implantati, sportska oprema, nakit, mobilni telefoni, lake legure itd.
• Lijevanje titana se izvodi u vakuumskim pećima u grafitnim kalupima. Koristi se i vakuumsko livenje. Zbog tehnoloških poteškoća u umjetničkom lijevanju koristi se u ograničenoj mjeri. Prva monumentalna livena skulptura od titanijuma na svetu je spomenik Juriju Gagarinu na trgu koji nosi njegovo ime u Moskvi.
• Titan je dodatak za legiranje u mnogim legiranim čelicima i većini specijalnih legura [ šta?] .
• Nitinol (nikl-titan) je legura sa pamćenjem oblika koja se koristi u medicini i tehnologiji.
• Aluminidi titana su vrlo otporni na oksidaciju i otporni na toplinu, što je zauzvrat odredilo njihovu upotrebu u avijaciji i automobilskoj industriji kao konstrukcijskih materijala.
• Titan je jedan od najčešćih getter materijala koji se koristi u visokovakumskim pumpama.

U obliku veza

• Bijeli titan dioksid (TiO 2 ) koristi se u bojama (kao što je titan bijela), kao iu proizvodnji papira i plastike. Dodatak hrani E171.
• Organotitanijum jedinjenja (na primer, tetrabutoksititan) se koriste kao katalizatori i učvršćivači u hemijskoj industriji i industriji boja.
• Neorganska jedinjenja titana koriste se u hemijskoj, elektronskoj industriji, industriji staklenih vlakana kao aditivi ili premazi.
• Titanijum karbid, titanijum diborid, titanijum karbonitrid su važne komponente supertvrdih materijala za obradu metala.
• Titanijum nitrid se koristi za oblaganje alata, crkvenih kupola i u proizvodnji bižuterije, jer ima boju sličnu zlatnoj.
• Barijum titanat BaTiO 3, olovo titanat PbTiO 3 i niz drugih titanata su feroelektrici.

Postoji mnogo legura titanijuma sa različitim metalima. Legirajući elementi se dijele u tri grupe, ovisno o njihovom utjecaju na temperaturu polimorfne transformacije: beta stabilizatori, alfa stabilizatori i neutralni učvršćivači. Prvi snižavaju temperaturu transformacije, drugi je povećavaju, a drugi na nju ne utiču, već dovode do očvršćavanja matrice rastvorom. Primjeri alfa stabilizatora: aluminij, kisik, ugljik, dušik. Beta stabilizatori: molibden, vanadijum, gvožđe, hrom, nikl. Neutralni učvršćivači: cirkonijum, kalaj, silicijum. Beta stabilizatori se, pak, dijele na beta-izomorfne i beta-eutektoidne formirajuće.

Najčešća legura titana je legura Ti-6Al-4V (u ruskoj klasifikaciji - VT6).

Analiza potrošačkih tržišta

Čistoća i kvaliteta grubog titana (titanijum sunđera) obično se određuju njegovom tvrdoćom, koja zavisi od sadržaja nečistoća. Najčešći brendovi su TG100 i TG110 [ ] .

Fiziološko djelovanje

Kao što je već spomenuto, titan se također koristi u stomatologiji. Prepoznatljiva karakteristika Upotreba titana nije samo u snazi, već iu sposobnosti samog metala da raste zajedno s kosti, što omogućava da se osigura kvazi čvrstoća baze zuba.

izotopi

Prirodni titanijum se sastoji od mešavine pet stabilnih izotopa: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5, 34%).

Poznato veštačko radioaktivnih izotopa 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) i drugi.

Bilješke

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. Atomske težine elemenata 2011 (IUPAC tehnički izvještaj) (engleski) // Čista i primijenjena hemija. - 2013. - Vol. 85, br. 5 . - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. Uredništvo: Zefirov N. S. (glavni urednik). Hemijska enciklopedija: u 5 tomova - Moskva: Sovjetska enciklopedija, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 str. - 20.000 primeraka. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanijum- članak iz Fizičke enciklopedije
4. J.P. Riley i Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
5. Depozit titanijum.
6. Depozit titanijum.
7. Ilmenit, rutil, titanomagnetit - 2006.
8. Titanijum (neodređeno) . Informaciono-analitički centar "Mineral". Pristupljeno 19. novembra 2010. Arhivirano iz originala 21. avgusta 2011.
9. Korporacija VSMPO-AVISMA
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) str.368-369
11. Titanijum - metal budućnosti (ruski).
12. Titanijum - članak iz Hemijske enciklopedije
13. Utjecaj voda na proces pasivacija titanij - 26 februar 2015 - Hemija i hemija tehnologija u životu (neodređeno) . www.chemfive.ru Pristupljeno 21. oktobra 2015.
14. Umjetnost lijevanje u XX vijeku
15. Na svjetskom tržištu titanijumu posljednja dva mjeseca cijene su se stabilizirale (recenzija)

Linkovi

• Titanijum u Popularnoj biblioteci hemijskih elemenata

Fizička i hemijska svojstva titanijuma, dobijanje titana

Upotreba titana u čistom obliku iu obliku legura, upotreba titana u obliku spojeva, fiziološki učinak titana

Odjeljak 1. Istorijat i pojava titanijuma u prirodi.

titan -ovo je element sekundarne podgrupe četvrte grupe, četvrti period periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 22. Jednostavna supstanca titanijum (CAS broj: 7440-32-6) je laki metal srebra -bijela boja. Postoji u dvije kristalne modifikacije: α-Ti sa heksagonalnom zbijenom rešetkom, β-Ti sa kubičnim tijelom centriranim pakovanjem, temperatura polimorfne transformacije α↔β je 883 °C. Tačka topljenja 1660±20 °C.

Istorijat i prisustvo titanijuma u prirodi

Titan je dobio ime po drevnim grčkim likovima Titanima. Njemački hemičar Martin Klaproth ga je tako nazvao iz ličnih razloga, za razliku od Francuza, koji su pokušali da daju imena u skladu sa hemijskim karakteristikama elementa, ali pošto su svojstva elementa u to vrijeme bila nepoznata, takav naziv je bio izabrani.

Titanijum je 10. element po svom broju na našoj planeti. Količina titana u zemljinoj kori iznosi 0,57% po težini i 0,001 miligrama na 1 litar morske vode. Nalazišta titana nalaze se na teritoriji: Južno Afrička Republika, Ukrajina, Rusija, Kazahstan, Japan, Australija, Indija, Cejlon, Brazil i Južna Koreja.

By fizička svojstva titan je lagani srebrnast metal, osim toga, karakterizira ga visoka viskoznost prilikom obrade i sklon je lijepljenju za rezni alat, pa se za uklanjanje ovog efekta koriste posebna maziva ili prskanje. Na sobnoj temperaturi prekriven je prozirnim TiO2 oksidnim filmom, zbog čega je otporan na koroziju u većini agresivnih sredina, osim na alkalije. Titanijumska prašina ima sposobnost da eksplodira, sa tačkom paljenja od 400 °C. Titanijumske strugotine su zapaljive.

Za proizvodnju čistog titana ili njegovih legura, u većini slučajeva se koristi titanov dioksid s malim brojem spojeva uključenih u njega. Na primjer, koncentrat rutila koji se dobija pročišćavanjem titanovih ruda. Ali rezerve rutila su izuzetno male, pa se u vezi s tim koristi takozvani sintetički rutil ili titanijumska šljaka, dobivena preradom ilmenitnih koncentrata.

Za pronalazača titanijuma smatra se 28-godišnji engleski monah William Gregor. 1790. godine, dok je obavljao mineraloška istraživanja u svojoj župi, skrenuo je pažnju na rasprostranjenost i neobična svojstva crnog pijeska u dolini Menaken na jugozapadu Engleske i počeo ga istraživati. U pijesku je svećenik pronašao zrnca crnog sjajnog minerala, privučena običnim magnetom. Dobiven 1925. godine od strane Van Arkel i de Boera jodidnom metodom, ispostavilo se da je najčišći titan duktilni i tehnološki metal s mnogim vrijednim svojstvima koja su privukla pažnju širokog spektra dizajnera i inženjera. Croll je 1940. godine predložio magnezijum-termalnu metodu za vađenje titana iz ruda, koja je i danas glavna. Godine 1947. proizvedeno je prvih 45 kg komercijalno čistog titana.

Titanijum ima atomski broj 22 u Mendeljejevom periodnom sistemu elemenata. Atomska masa prirodni titanijum, izračunat na osnovu rezultata istraživanja njegovih izotopa, iznosi 47.926. Dakle, jezgro neutralnog atoma titana sadrži 22 protona. Broj neutrona, odnosno neutralnih nenabijenih čestica je različit: češće 26, ali može varirati od 24 do 28. Stoga je broj izotopa titana različit. Sada je poznato ukupno 13 izotopa elementa broj 22. Prirodni titanijum se sastoji od mešavine pet stabilnih izotopa, najzastupljeniji je titan-48, čiji je udeo u prirodnim rudama 73,99%. Titan i drugi elementi IVB podgrupe su po svojstvima vrlo slični elementima IIIB podgrupe (skandijumska grupa), iako se od potonjih razlikuju po svojoj sposobnosti da ispolje veliku valentnost. Sličnost titanijuma sa skandijem, itrijumom, kao i sa elementima VB podgrupe - vanadijumom i niobijumom, izražava se i u činjenici da se titanijum često nalazi u prirodnim mineralima zajedno sa ovim elementima. Sa monovalentnim halogenima (fluor, brom, hlor i jod) može formirati di-tri- i tetra jedinjenja, sa sumporom i elementima njegove grupe (selen, telur) - mono- i disulfide, sa kiseonikom - okside, diokside i triokside .

Titanijum takođe formira jedinjenja sa vodonikom (hidridi), azotom (nitridi), ugljenikom (karbidi), fosforom (fosfidi), arsenom (arsidi), kao i jedinjenja sa mnogim metalima - intermetalna jedinjenja. Titan tvori ne samo jednostavna, već i brojna složena jedinjenja; poznata su mnoga njegova jedinjenja s organskim tvarima. Kao što se vidi iz liste jedinjenja u kojima titanijum može da učestvuje, on je hemijski veoma aktivan. A u isto vrijeme, titan je jedan od rijetkih metala s izuzetno visokom otpornošću na koroziju: praktično je vječan na zraku, u hladnoj i kipućoj vodi, vrlo je otporan u morskoj vodi, u otopinama mnogih soli, anorganskih i organskih. kiseline. Po otpornosti na koroziju u morskoj vodi nadmašuje sve metale, osim plemenitih - zlato, platinu itd., većinu vrsta nerđajućeg čelika, nikla, bakra i drugih legura. U vodi, u mnogim agresivnim sredinama, čisti titanijum nije podložan koroziji. Otporan na titanijum i erozijsku koroziju koja je rezultat kombinacije hemijskih i mehaničkih efekata na metal. U tom pogledu nije inferioran u odnosu na najbolje kvalitete nehrđajućeg čelika, legura na bazi bakra i drugih konstrukcijskih materijala. Titan je također dobro otporan na zamornu koroziju, koja se često manifestira u obliku narušavanja integriteta i čvrstoće metala (pucanje, lokalni centri korozije, itd.). Ponašanje titanijuma u mnogim agresivnim sredinama, kao što su azot, hlorovodonična, sumporna, "kraljevska voda" i druge kiseline i lužine, je za ovaj metal iznenađujuće i vredno divljenja.

Titanijum je veoma vatrostalan metal. Dugo se vjerovalo da se topi na 1800°C, ali sredinom 50-ih. Engleski naučnici Diardorf i Hayes ustanovili su tačku topljenja čistog elementarnog titanijuma. Iznosio je 1668 ± 3 ° C. Po svojoj vatrostalnosti, titan je drugi samo za metale kao što su volfram, tantal, niobijum, renijum, molibden, platinoidi, cirkonijum, a među glavnim konstrukcijskim metalima je na prvom mestu. Najvažnija karakteristika titanijuma kao metala je njegova jedinstvena fizička i hemijska svojstva: mala gustina, visoka čvrstoća, tvrdoća itd. Glavna stvar je da se ta svojstva ne menjaju značajno na visokim temperaturama.

Titan je lak metal, njegova gustina na 0°C iznosi samo 4,517 g/cm8, a na 100°C je 4,506 g/cm3. Titan spada u grupu metala sa specifičnom težinom manjom od 5 g/cm3. Ovo uključuje sve alkalne metale (natrijum, kadijum, litijum, rubidijum, cezijum) sa specifičnom težinom od 0,9–1,5 g/cm3, magnezijum (1,7 g/cm3), aluminijum (2,7 g/cm3) itd. Titanijum je više od 1,5 puta teži od aluminijuma, iu tome, naravno, gubi od njega, ali je 1,5 puta lakši od gvožđa (7,8 g/cm3). Međutim, zauzimajući međupoziciju između aluminija i željeza po specifičnoj gustoći, titan ih višestruko nadmašuje po svojim mehaničkim svojstvima.). Titanijum ima značajnu tvrdoću: 12 puta je tvrđi od aluminijuma, 4 puta tvrđi od gvožđa i bakra. Još jedna važna karakteristika metala je njegova granica tečenja. Što je veći, to su dijelovi od ovog metala bolje otporni na radna opterećenja. Granica tečenja titanijuma je skoro 18 puta veća od one kod aluminijuma. Specifična čvrstoća titanijumskih legura može se povećati za faktor 1,5-2. Njegova visoka mehanička svojstva su dobro očuvana na temperaturama do nekoliko stotina stepeni. Čisti titanijum je pogodan za sve vrste prerade u toplom i hladnom stanju: može se kovati kao gvožđe, vuče pa čak i praviti žicu, valjati u limove, trake i folije debljine do 0,01 mm.

Za razliku od većine metala, titan ima značajan električni otpor: ako se električna provodljivost srebra uzme za 100, tada je električna provodljivost bakra 94, aluminijuma 60, gvožđa i platine -15, a titanijuma samo 3,8. Titanijum je paramagnetski metal, nije magnetizovan kao gvožđe u magnetnom polju, ali nije istisnut iz njega kao bakar. Njegova magnetska osjetljivost je vrlo slaba, ovo svojstvo se može koristiti u građevinarstvu. Titanijum ima relativno nisku toplotnu provodljivost, samo 22,07 W/(mK), što je približno 3 puta niže od toplotne provodljivosti gvožđa, 7 puta niže od magnezijuma, 17-20 puta niže od aluminijuma i bakra. U skladu s tim, koeficijent linearnog toplinskog širenja titana je niži od koeficijenta drugih konstrukcijskih materijala: na 20 C, on je 1,5 puta manji od željeza, 2 - za bakar i gotovo 3 - za aluminij. Dakle, titanijum je loš provodnik struje i toplote.

Danas se legure titanijuma široko koriste u vazduhoplovnoj tehnologiji. legura titanijuma industrijske razmjere su prvi put korišteni u dizajnu mlaznih motora aviona. Upotreba titanijuma u dizajnu mlaznih motora omogućava smanjenje njihove težine za 10...25%. Konkretno, diskovi i lopatice kompresora, dijelovi za usis zraka, vodeće lopatice i pričvršćivači izrađeni su od legura titanijuma. Legure titana su nezamjenjive za nadzvučne avione. Rast brzina leta aviona dovela do povećanja temperature kože, usled čega legure aluminijuma više ne ispunjavaju zahteve koje nameće vazduhoplovna tehnologija pri nadzvučnim brzinama. Temperatura kože u ovom slučaju dostiže 246...316 °C. U ovim uslovima, legure titana su se pokazale kao najprihvatljiviji materijal. Sedamdesetih godina, upotreba legura titanijuma za konstrukciju civilnih aviona značajno se povećala. U avionu srednjeg relata TU-204 ukupna masa dijelova od titanijumskih legura iznosi 2570 kg. Upotreba titanijuma u helikopterima se postepeno širi, uglavnom za delove sistema glavnog rotora, pogona i upravljačkog sistema. U raketnoj nauci značajno mjesto zauzimaju legure titanijuma.

Zbog visoke otpornosti na koroziju u morskoj vodi, titan i njegove legure se koriste u brodogradnji za proizvodnju propelera, brodskih oplata, podmornica, torpeda itd. Školjke se ne lijepe za titan i njegove legure, što naglo povećava otpor posude kada se kreće. Postepeno, područja primjene titanijuma se šire. Titan i njegove legure koriste se u hemijskoj, petrohemijskoj, celulozno-papirnoj i prehrambenoj industriji, obojenoj metalurgiji, energetici, elektronici, nuklearnoj tehnologiji, galvanizaciji, u proizvodnji oružja, za proizvodnju oklopnih ploča, hirurških instrumenata, hirurški implantati, postrojenja za desalinizaciju, dijelovi za trkaće automobile, sportska oprema (golf palice, oprema za penjanje), dijelovi za satove, pa čak i nakit. Nitriranje titana dovodi do stvaranja zlatnog filma na njegovoj površini, koji po ljepoti nije inferioran od pravog zlata.

Otkriće TiO2 gotovo istovremeno i nezavisno su napravili Englez W. Gregor i njemački hemičar M. G. Klaproth. W. Gregor, proučavajući sastav magnetnog ferruginskog pijeska (Creed, Cornwall, Engleska, 1791), izolovao je novu "zemlju" (oksid) nepoznatog metala, koji je nazvao menaken. Godine 1795. njemački hemičar Klaproth otkrio je novi element u mineralu rutilu i nazvao ga titanijum. Dvije godine kasnije, Klaproth je ustanovio da su rutil i menaken zemlja oksidi istog elementa, iza kojih je ostao naziv "titanijum" koji je predložio Klaproth. Nakon 10 godina, otkriće titanijuma dogodilo se po treći put. Francuski naučnik L. Vauquelin otkrio je titan u anatazu i dokazao da su rutil i anataz identični titanijum oksidi.

Prvi uzorak metalnog titanijuma dobio je J. Ya. Berzelius 1825. godine. Zbog visoke hemijske aktivnosti titanijuma i složenosti njegovog prečišćavanja, Holanđani A. van Arkel i I. de Boer su 1925. dobili uzorak čistog titana termičkom razgradnjom pare titanijum jodida TiI4.

Titanijum je 10. najzastupljeniji u prirodi. Sadržaj u zemljinoj kori iznosi 0,57% mase, u morskoj vodi 0,001 mg/l. 300 g/t u ultrabazičnim stijenama, 9 kg/t u bazičnim stijenama, 2,3 kg/t u kiselim stijenama, 4,5 kg/t u glinama i škriljcima. U zemljinoj kori titan je skoro uvek četvorovalentan i prisutan je samo u jedinjenjima kiseonika. Ne javlja se u slobodnom obliku. Titanijum u uslovima vremenskih uslova i padavina ima geohemijski afinitet prema Al2O3. Koncentrisan je u boksitima kore trošenja i u morskim glinovitim sedimentima. Prijenos titana se vrši u obliku mehaničkih fragmenata minerala iu obliku koloida. U nekim glinama se nakuplja i do 30% TiO2 po težini. Minerali titana su otporni na vremenske uslove i formiraju velike koncentracije u naslagama. Poznato je više od 100 minerala koji sadrže titanijum. Najvažniji od njih su: rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetit FeTiO3 + Fe3O4, perovskit CaTiO3, titanit CaTiSiO5. Postoje primarne rude titana - ilmenit-titanomagnetit i placer - rutil-ilmenit-cirkon.

Glavne rude: ilmenit (FeTiO3), rutil (TiO2), titanit (CaTiSiO5).

U 2002. godini 90% iskopanog titana korišteno je za proizvodnju titan dioksida TiO2. Svjetska proizvodnja titan dioksida iznosila je 4,5 miliona tona godišnje. Potvrđene rezerve titan-dioksida (bez Rusije) iznose oko 800 miliona tona.Za 2006. godinu, prema podacima američkog Geološkog zavoda, u pogledu titanijum-dioksida i isključujući Rusiju, rezerve rude ilmenita iznose 603-673 miliona tona, a rutila - 49,7- 52,7 miliona tona.Tako će, pri sadašnjoj stopi proizvodnje, dokazane svjetske rezerve titanijuma (bez Rusije) biti dovoljne za više od 150 godina.

Rusija ima druge najveće svjetske rezerve titanijuma nakon Kine. Baza mineralnih resursa titanijuma u Rusiji sastoji se od 20 ležišta (od kojih je 11 primarnih i 9 aluvijalnih), prilično ravnomerno raspoređenih po celoj zemlji. Najveće od istraženih nalazišta (Yaregskoye) nalazi se 25 km od grada Ukhta (Republika Komi). Rezerve ležišta se procjenjuju na 2 milijarde tona rude sa prosječnim sadržajem titan dioksida od oko 10%.

Najveći svjetski proizvođač titanijuma je ruska kompanija VSMPO-AVISMA.

Po pravilu, početni materijal za proizvodnju titana i njegovih spojeva je titan dioksid sa relativno malom količinom nečistoća. Konkretno, to može biti koncentrat rutila koji se dobija tokom pročišćavanja titanijumskih ruda. Međutim, rezerve rutila u svijetu su vrlo ograničene, a češće se koristi tzv. sintetički rutil ili titanijumska šljaka, dobivena preradom koncentrata ilmenita. Za dobijanje titanijumske troske, ilmenit koncentrat se redukuje u elektrolučnoj peći, dok se gvožđe odvaja na metalnu fazu (liveno gvožđe), a ne redukovani titanijum oksidi i nečistoće formiraju fazu troske. Bogata šljaka se prerađuje metodom klorida ili sumporne kiseline.

U čistom obliku iu obliku legura

Titanijumski spomenik Gagarinu na Lenjinskom prospektu u Moskvi

Metal se koristi u: hemijskoj industriji (reaktori, cjevovodi, pumpe, cjevovodna armatura), vojnoj industriji (panciri, oklopi i protupožarne barijere u avijaciji, trupovi podmornica), industrijskim procesima (desalinizacija, procesi celuloze i papira), automobilskoj industriji , poljoprivredna industrija, prehrambena industrija, nakit za piercing, medicinska industrija (proteze, osteoproteze), zubni i endodontski instrumenti, zubni implantati, sportska oprema, nakit (Aleksandar Khomov), mobilni telefoni, lake legure itd. Najvažniji je konstrukcijski materijal u avionskoj, raketnoj, brodogradnji.

Lijevanje titana se izvodi u vakuumskim pećima u grafitnim kalupima. Koristi se i vakuumsko livenje. Zbog tehnoloških poteškoća koristi se u umjetničkom livenju u ograničenoj mjeri. Prva monumentalna livena skulptura od titanijuma na svetu je spomenik Juriju Gagarinu na trgu koji nosi njegovo ime u Moskvi.

Titan je dodatak za legiranje u mnogim legiranim čelicima i većini specijalnih legura.

Nitinol (nikl-titan) je legura sa pamćenjem oblika koja se koristi u medicini i tehnologiji.

Titanijum aluminidi su vrlo otporni na oksidaciju i otporni na toplotu, što je zauzvrat odredilo njihovu upotrebu u avijaciji i automobilskoj industriji kao konstrukcijskih materijala.

Titan je jedan od najčešćih getter materijala koji se koristi u visokovakumskim pumpama.

Bijeli titan dioksid (TiO2) koristi se u bojama (kao što je titan bijela), kao iu proizvodnji papira i plastike. Dodatak hrani E171.

Organotitanijumska jedinjenja (npr. tetrabutoksititan) se koriste kao katalizatori i učvršćivači u hemijskoj industriji i industriji boja.

Neorganska jedinjenja titana koriste se u hemijskoj, elektronskoj industriji, industriji staklenih vlakana kao aditivi ili premazi.

Titanijum karbid, titanijum diborid, titanijum karbonitrid su važne komponente supertvrdih materijala za obradu metala.

Titanijum nitrid se koristi za premazivanje alata, crkvenih kupola i u izradi bižuterije, jer. ima boju sličnu zlatnoj.

Barijum titanat BaTiO3, olovo titanat PbTiO3 i niz drugih titanata su feroelektrici.

Postoji mnogo legura titanijuma sa različitim metalima. Legirajući elementi se dijele u tri grupe, ovisno o njihovom utjecaju na temperaturu polimorfne transformacije: beta stabilizatori, alfa stabilizatori i neutralni učvršćivači. Prvi snižavaju temperaturu transformacije, drugi je povećavaju, a drugi na nju ne utiču, već dovode do očvršćavanja matrice rastvorom. Primjeri alfa stabilizatora: aluminij, kisik, ugljik, dušik. Beta stabilizatori: molibden, vanadijum, gvožđe, hrom, nikl. Neutralni učvršćivači: cirkonijum, kalaj, silicijum. Beta stabilizatori se, pak, dijele na beta-izomorfne i beta-eutektoidne formirajuće. Najčešća legura titana je legura Ti-6Al-4V (u ruskoj klasifikaciji - VT6).

60% - boja;

20% - plastika;

13% - papir;

7% - mašinstvo.

15-25 dolara po kilogramu, u zavisnosti od čistoće.

Čistoća i kvaliteta grubog titana (titanijum sunđera) obično se određuju njegovom tvrdoćom, koja zavisi od sadržaja nečistoća. Najčešći brendovi su TG100 i TG110.

Cijena ferotitanija (minimalno 70% titanijuma) od 22.12.2010. je 6,82 dolara po kilogramu. Na dan 01.01.2010. godine cijena je bila na nivou od 5,00$ po kilogramu.

U Rusiji su cijene titanijuma početkom 2012. bile 1200-1500 rubalja/kg.

Prednosti:

mala gustoća (4500 kg / m3) pomaže u smanjenju mase upotrijebljenog materijala;

visoka mehanička čvrstoća. Treba napomenuti da su na povišenim temperaturama (250–500 °C) legure titana superiornije u čvrstoći od legura aluminijuma i magnezijuma visoke čvrstoće;

neobično visoka otpornost na koroziju, zbog sposobnosti titanijuma da formira tanke (5-15 mikrona) neprekidne filmove TiO2 oksida na površini, čvrsto vezane za metalnu masu;

specifična čvrstoća (omjer čvrstoće i gustoće) najboljih legura titana doseže 30-35 ili više, što je gotovo dvostruko više od specifične čvrstoće legiranih čelika.

Nedostaci:

visoka cijena proizvodnja, titanijum je mnogo skuplji od gvožđa, aluminijuma, bakra, magnezijuma;

aktivna interakcija na visokim temperaturama, posebno u tečno stanje, sa svim gasovima koji čine atmosferu, usled čega se titan i njegove legure mogu topiti samo u vakuumu ili u okruženju inertnih gasova;

poteškoće u proizvodnji titanijumskog otpada;

loša antifrikciona svojstva zbog lepljenja titanijuma za mnoge materijale, titanijum uparen sa titanom ne može da deluje na trenje;

visoka sklonost titanijuma i mnogih njegovih legura vodoničnom krtosti i koroziji soli;

loša obradivost slična onoj kod austenitnih nerđajućih čelika;

visoka hemijska aktivnost, sklonost rastu zrna na visokim temperaturama i fazne transformacije tokom ciklusa zavarivanja izazivaju poteškoće u zavarivanju titanijuma.

Najveći dio titanijuma se troši za potrebe avijacije i raketne tehnike i brodogradnje. Titan (ferotitan) se koristi kao legirajući dodatak visokokvalitetnim čelicima i kao deoksidans. Tehnički titanijum se koristi za proizvodnju rezervoara, hemijskih reaktora, cjevovoda, fitinga, pumpi, ventila i drugih proizvoda koji rade u agresivnom okruženju. Rešetke i drugi dijelovi elektrovakuum uređaja koji rade na visokim temperaturama izrađeni su od kompaktnog titanijuma.

U pogledu upotrebe kao konstruktivnog materijala, titan je na 4. mjestu, drugi nakon Al, Fe i Mg. Titanijum aluminidi su vrlo otporni na oksidaciju i otporni na toplotu, što je zauzvrat odredilo njihovu upotrebu u avijaciji i automobilskoj industriji kao konstrukcijskih materijala. Biološka sigurnost titanijuma čini ga odličnim materijalom za prehrambenu industriju i rekonstruktivnu hirurgiju.

Titan i njegove legure se široko koriste u inženjerstvu zbog svoje visoke mehaničke čvrstoće, koja se održava na visokim temperaturama, otpornosti na koroziju, otpornosti na toplinu, specifične čvrstoće, male gustoće i drugih korisnih svojstava. Visoka cijena titanijuma i njegovih legura u mnogim slučajevima je nadoknađena njihovim većim performansama, au nekim slučajevima oni su jedini materijal od kojeg je moguće proizvesti opremu ili konstrukcije sposobne za rad u datim specifičnim uvjetima.

Legure titana igraju važnu ulogu u vazduhoplovnoj tehnologiji, gde je cilj da se dobije najlakši dizajn u kombinaciji sa potrebnom čvrstoćom. Titan je lagan u odnosu na druge metale, ali u isto vrijeme može raditi na visokim temperaturama. Legure titana koriste se za izradu kože, dijelova za pričvršćivanje, sklopa za napajanje, dijelova šasije i raznih jedinica. Takođe, ovi materijali se koriste u konstrukciji avionskih mlaznih motora. To vam omogućava da smanjite njihovu težinu za 10-25%. Legure titana koriste se za proizvodnju diskova i lopatica kompresora, dijelova za usis zraka i vodeće lopatice, te za pričvršćivanje.

Titanijum i njegove legure se takođe koriste u raketnoj nauci. Zbog kratkotrajnog rada motora i brzog prolaska gustih slojeva atmosfere, u raketnoj nauci otklanjaju se problemi zamorne čvrstoće, statičke izdržljivosti i, donekle, puzanja.

Tehnički titan nije pogodan za primjenu u zrakoplovstvu zbog svoje nedovoljno visoke otpornosti na toplinu, ali je zbog izuzetno visoke otpornosti na koroziju u nekim slučajevima nezamjenjiv u kemijskoj industriji i brodogradnji. Tako se koristi u proizvodnji kompresora i pumpi za pumpanje agresivnih medija kao što su sumporna i hlorovodonična kiselina i njihove soli, cjevovodi, ventili, autoklavi, razni kontejneri, filteri itd. Samo titan ima otpornost na koroziju u medijima kao što su vlažni hlor, vodene i kisele otopine hlora, pa se od ovog metala proizvodi oprema za industriju hlora. Titan se koristi za izradu izmjenjivača topline koji rade u korozivnim sredinama, na primjer, u dušičnoj kiselini (ne dima). U brodogradnji, titan se koristi za proizvodnju propelera, oplata brodova, podmornica, torpeda itd. Školjke se ne lijepe za titan i njegove legure, što naglo povećava otpor posude kada se kreće.

Legure titana su obećavajuće za upotrebu u mnogim drugim aplikacijama, ali njihova upotreba u tehnologiji je ograničena visokim troškovima i nedostatkom titanijuma.

Jedinjenja titana također se široko koriste u raznim industrijama. Titanov karbid ima visoku tvrdoću i koristi se u proizvodnji reznih alata i abrazivnih materijala. Bijeli titan dioksid (TiO2) koristi se u bojama (kao što je titan bijela), kao iu proizvodnji papira i plastike. Organotitanijumska jedinjenja (npr. tetrabutoksititan) se koriste kao katalizatori i učvršćivači u hemijskoj industriji i industriji boja. Neorganska jedinjenja titana koriste se u hemijskoj, elektronskoj, industriji stakloplastike kao aditivi. Titanijum diborid je važna komponenta supertvrdih materijala za obradu metala. Titanijum nitrid se koristi za premazivanje alata.

Uz postojeće visoke cijene titanijuma, on se uglavnom koristi za proizvodnju vojne opreme, pri čemu glavna uloga nije cijena, već tehničke karakteristike. Ipak, poznati su slučajevi upotrebe jedinstvenih svojstava titanijuma za civilne potrebe. Kako cijena titanijuma opada i njegova proizvodnja raste, upotreba ovog metala u vojne i civilne svrhe će se sve više širiti.

Avijacija. Mala specifična težina i visoka čvrstoća (posebno na povišenim temperaturama) titanijuma i njegovih legura čine ih veoma vrednim vazduhoplovnim materijalima. U oblasti konstrukcije aviona i proizvodnje avionskih motora titanijum sve više zamenjuje aluminijum i nerđajući čelik. Kako temperatura raste, aluminijum brzo gubi snagu. S druge strane, titan ima jasnu prednost u čvrstoći na temperaturama do 430°C, a povišene temperature ovog reda se javljaju pri velikim brzinama zbog aerodinamičkog zagrijavanja. Prednost zamjene čelika titanom u avijaciji je smanjenje težine bez žrtvovanja snage. Sveukupno smanjenje težine uz povećane performanse na povišenim temperaturama omogućava povećanje nosivosti, dometa i manevrisanja aviona. To objašnjava napore usmjerene na proširenje upotrebe titanijuma u konstrukciji aviona u proizvodnji motora, konstrukciji trupa, proizvodnji omotača, pa čak i pričvršćivača.

U konstrukciji mlaznih motora titan se uglavnom koristi za proizvodnju lopatica kompresora, turbinskih diskova i mnogih drugih štancanih dijelova. Ovde titanijum zamenjuje nerđajuće i termički obrađene legirane čelike. Ušteda od jednog kilograma na težini motora štedi do 10 kg ukupne težine aviona zbog olakšanja trupa. U budućnosti se planira koristiti lim od titanijuma za proizvodnju kućišta za komore za sagorevanje motora.

U konstrukciji aviona, titan se široko koristi za dijelove trupa koji rade na povišenim temperaturama. Titanijumski lim se koristi za izradu svih vrsta omotača, zaštitnih omotača kablova i vodilica za projektile. Izrađen od legiranih titanijumskih ploča razni elementi krutost, okviri trupa, rebra itd.

Poklopci, poklopci, omoti kablova i vodilice projektila izrađeni su od nelegiranog titanijuma. Legirani titan se koristi za izradu okvira trupa, okvira, cjevovoda i protupožarnih barijera.

Titanijum se sve više koristi u konstrukciji aviona F-86 i F-100. U budućnosti će se od titanijuma praviti vrata stajnog trapa, hidraulički cjevovodi, izduvne cijevi i mlaznice, lamele, klapne, sklopivi podupirači itd.

Titanijum se može koristiti za izradu oklopnih ploča, lopatica propelera i kutija za školjke.

Titanijum se trenutno koristi u konstrukciji aviona. vojnog vazduhoplovstva Douglas X-3 za oplatu, republikanski F-84F, Curtiss-Wright J-65 i Boeing B-52.

Titanijum se takođe koristi u konstrukciji civilnih aviona DC-7. Kompanija Douglas, zamjenom aluminijskih legura i nehrđajućeg čelika titanijumom u proizvodnji gondole motora i protivpožarnih barijera, već je postigla uštede u težini konstrukcije aviona od oko 90 kg. Trenutno je težina titanijumskih delova u ovom avionu 2%, a očekuje se da će ta cifra biti povećana na 20% ukupne težine aviona.

Upotreba titanijuma omogućava smanjenje težine helikoptera. Titanijumski lim se koristi za podove i vrata. Značajno smanjenje težine helikoptera (oko 30 kg) postignuto je zamjenom legiranog čelika titanom za oblaganje lopatica njegovih rotora.

Mornarica. Otpornost na koroziju titanijuma i njegovih legura čini ih veoma vrednim materijalom na moru. Američko Ministarstvo mornarice opsežno istražuje otpornost titanijuma na koroziju na izlaganje dimnim gasovima, pari, nafti i morskoj vodi. Visoka specifična čvrstoća titanijuma je od gotovo istog značaja u pomorstvu.

Niska specifična težina metala, u kombinaciji sa otpornošću na koroziju, povećava manevarsku sposobnost i domet brodova, a također smanjuje troškove održavanja materijalnog dijela i njegovog popravka.

Primjena titanijuma u mornarici uključuje proizvodnju prigušivača izduvnih gasova za podmorske dizel motore, merni instrumenti, tankosjedne cijevi za kondenzatore i izmjenjivače topline. Prema riječima stručnjaka, titan, kao nijedan drugi metal, može produžiti vijek trajanja prigušivača na podmornicama. Za mjerne diskove izložene slanoj vodi, benzinu ili ulju, titan će pružiti bolju izdržljivost. Istražuje se mogućnost korištenja titanijuma za izradu cijevi izmjenjivača topline, koji bi trebao biti otporan na koroziju u morskoj vodi koja pere cijevi izvana, a istovremeno odolijevati dejstvu izduvnog kondenzata koji teče unutar njih. Razmatra se mogućnost izrade antena i komponenti radarskih instalacija od titanijuma, koji moraju biti otporni na uticaj dimnih gasova i morske vode. Titanijum se takođe može koristiti za proizvodnju delova kao što su ventili, propeleri, delovi turbina itd.

Artiljerija. Očigledno, najveći potencijalni potrošač titanijuma može biti artiljerija, gdje su trenutno u toku intenzivna istraživanja različitih prototipova. Međutim, u ovoj oblasti standardizirana je proizvodnja samo pojedinačnih dijelova i dijelova od titanijuma. Prilično ograničena upotreba titana u artiljeriji sa velikim opsegom istraživanja objašnjava se njegovom visokom cijenom.

Različiti dijelovi artiljerijske opreme istraženi su sa stanovišta mogućnosti zamjene konvencionalnih materijala titanijumom, uz sniženje cijena titanijuma. Glavna pažnja posvećena je dijelovima za koje je bitno smanjenje težine (dijelovi koji se prenose ručno i transportuju zrakom).

Osnovna ploča od maltera napravljena od titanijuma umesto čelika. Takvom zamjenom i nakon određene izmjene, umjesto čelične ploče od dvije polovice ukupne težine 22 kg, moguće je napraviti jedan dio težine 11 kg. Zahvaljujući ovoj zamjeni, moguće je smanjiti broj servisera sa tri na dvoje. Razmatra se mogućnost upotrebe titanijuma za izradu odvodnika plamena pištolja.

Testiraju se nosači topova od titanijuma, krstovi lafeta i trzajni cilindri. Titanijum se može široko koristiti u proizvodnji vođenih projektila i raketa.

Prva istraživanja titanijuma i njegovih legura pokazala su mogućnost proizvodnje oklopnih ploča od njih. Zamjena čeličnog oklopa (debljine 12,7 mm) oklopom od titanijuma iste otpornosti projektila (debljine 16 mm) omogućava, prema ovim studijama, uštedu do 25% težine.

Visokokvalitetne legure titana daju nadu u mogućnost zamjene čeličnih ploča titanijumskim pločama jednake debljine, čime se štedi do 44% u težini. Industrijska upotreba titanijuma omogućit će veću manevarsku sposobnost, povećati domet transporta i izdržljivost pištolja. Sadašnji nivo razvoja vazdušnog saobraćaja čini očiglednim prednosti lakih oklopnih automobila i drugih vozila od titanijuma. Artiljerijsko odjeljenje namjerava u budućnosti opremiti pješadiju šlemovima, bajonetima, bacačima granata i ručnim bacačima plamena od titanijuma. Titanijumska legura je prvi put korištena u artiljeriji za proizvodnju klipa nekih automatskih topova.

Transport. Mnoge prednosti upotrebe titanijuma u proizvodnji oklopnog materijala odnose se i na vozila.

Zamjena konstruktivnih materijala koje trenutno troše poduzeća transportnog inženjeringa titanom bi trebala dovesti do smanjenja potrošnje goriva, povećanja nosivosti, povećanja granice zamora dijelova koljenastih mehanizama itd. željeznice bitno je smanjiti mrtvu težinu. Značajno smanjenje ukupne težine voznog parka zbog upotrebe titanijuma će uštedjeti na vuči, smanjiti dimenzije vratova i osovinskih kutija.

Težina je takođe važna za prikolice. Ovdje bi zamjena čelika titanom u proizvodnji osovina i kotača također povećala nosivost.

Sve ove mogućnosti mogle bi se ostvariti smanjenjem cijene titanijuma sa 15 na 2-3 dolara po kilogramu titanijumskih poluproizvoda.

Hemijska industrija. U proizvodnji opreme za hemijsku industriju otpornost metala na koroziju je od najveće važnosti. Također je bitno smanjiti težinu i povećati snagu opreme. Logično, treba pretpostaviti da bi titanijum mogao pružiti niz prednosti u proizvodnji opreme za transport kiselina, lužina i anorganskih soli iz njega. Dodatne mogućnosti upotrebe titanijuma otvaraju se u proizvodnji opreme kao što su rezervoari, kolone, filteri i sve vrste cilindara visokog pritiska.

Upotreba titanijumskih cjevovoda može povećati koeficijent korisna akcija kalemovi za grijanje u laboratorijskim autoklavima i izmjenjivačima topline. Primjenjivost titana za proizvodnju cilindara u kojima se plinovi i tekućine čuvaju pod pritiskom dugo vremena dokazuje korištenje u mikroanalizi produkata sagorijevanja umjesto teže staklene cijevi (prikazano u gornjem dijelu slike). Zbog male debljine stijenke i male specifične težine, ova cijev se može vagati na manjim, osjetljivijim analitičkim vagama. Ovdje kombinacija lakoće i otpornosti na koroziju omogućava poboljšanu preciznost. hemijska analiza.

Ostale aplikacije. Upotreba titanijuma je svrsishodna u prehrambenoj, naftnoj i elektro industriji, kao i za proizvodnju hirurških instrumenata i u samoj hirurgiji.

Stolovi za pripremu hrane, stolovi za kuhanje na pari od titanijuma superiorni su kvalitetom u odnosu na čelične proizvode.

U industriji bušenja nafte i plina borba protiv korozije je od velike važnosti, pa će upotreba titana omogućiti rjeđu zamjenu korodirajućih šipki opreme. U katalitičkoj proizvodnji i za proizvodnju naftovoda poželjno je koristiti titan, koji zadržava mehanička svojstva na visokim temperaturama i ima dobru otpornost na koroziju.

U elektroindustriji, titan se može koristiti za armiranje kablova zbog svoje dobre specifične čvrstoće, visoke električni otpor i nemagnetna svojstva.

U raznim industrijama počinju se koristiti pričvršćivači jednog ili drugog oblika od titana. Dalje širenje upotrebe titana moguće je za proizvodnju hirurških instrumenata, uglavnom zbog njegove otpornosti na koroziju. Titanijumski instrumenti su superiorniji u ovom pogledu od konvencionalnih hirurških instrumenata kada se više puta kuvaju ili autoklaviraju.

U oblasti hirurgije, titanijum se pokazao boljim od vitalijuma i nerđajućeg čelika. Prisustvo titanijuma u telu je sasvim prihvatljivo. Ploča i vijci od titanijuma za pričvršćivanje kostiju bili su u telu životinje nekoliko meseci, a kost je urasla u navoje šrafova i u otvor na ploči.

Prednost titanijuma je i u činjenici da se na ploči formira mišićno tkivo.

Otprilike polovina proizvoda od titanijuma proizvedenih u svijetu obično se šalje u industriju civilnih zrakoplova, ali njen pad nakon dobro poznatih tragičnih događaja prisiljava mnoge sudionike industrije da traže nove primjene za titanij. Ovaj materijal predstavlja prvi dio izbora publikacija u stranoj metalurškoj štampi posvećenih perspektivama titanijuma u savremenim uslovima. Prema jednom od vodećih američkih proizvođača titanijuma RT1, od ukupnog obima proizvodnje titanijuma na globalnom nivou na nivou od 50-60 hiljada tona godišnje, avio segment čini do 40 potrošnje, industrijskih primena i primena. čine 34, a vojno područje 16 , a oko 10 otpada na upotrebu titanijuma u proizvodima široke potrošnje. Industrijske primjene titanijuma uključuju hemijski procesi, energetika, industrija nafte i gasa, postrojenja za desalinizaciju. Vojne neaeronautičke primjene uključuju prvenstveno upotrebu u artiljeriji i borbenim vozilima. Sektori sa značajnom upotrebom titanijuma su automobilska industrija, arhitektura i građevinarstvo, sportska oprema i nakit. Gotovo sav titanijum u ingotima proizvodi se u SAD-u, Japanu i ZND - Evropa čini samo 3,6 globalne količine. Regionalna tržišta za krajnju upotrebu titanijuma uveliko variraju - najupečatljiviji primer originalnosti je Japan, gde civilni vazduhoplovni sektor čini samo 2-3, koristeći 30 ukupne potrošnje titanijuma u opremi i strukturnim elementima hemijskih postrojenja. Otprilike 20% ukupne potražnje Japana je za nuklearnu energiju i elektrane na čvrsta goriva, ostatak je za arhitekturu, medicinu i sport. Suprotna slika je uočena u SAD i Evropi, gde je potrošnja u vazduhoplovnom sektoru od izuzetnog značaja - 60-75 i 50-60 za svaki region, respektivno. U SAD tradicionalno jaka krajnja tržišta su hemikalije, medicinska oprema, industrijska oprema, dok je u Evropi najveći udio u industriji nafte i plina i građevinskoj industriji. Veliko oslanjanje na avio industriju je dugotrajna briga za industriju titana, koja pokušava proširiti primjenu titana, posebno u trenutnoj krizi u civilno vazduhoplovstvo na globalnom nivou. Prema podacima američkog Geološkog zavoda, u prvom kvartalu 2003. godine došlo je do značajnog pada uvoza titanijumskog sunđera - samo 1319 tona, što je za 62 manje od 3431 tone u odnosu na isti period 2002. godine. Vazduhoplovstvo će uvijek biti jedno od vodećih tržišta za titanijum, ali mi u industriji titana moramo odgovoriti izazovu i učiniti sve što možemo da osiguramo da se naša industrija ne razvija i recesijski ciklusi u sektoru zrakoplovstva. Neki od vodećih proizvođača titanijumske industrije vide rastuće mogućnosti na postojećim tržištima, od kojih je jedno tržište podmorske opreme i materijala. Prema Martinu Proku, menadžeru prodaje i distribucije za RT1, titan se koristi u proizvodnji električne energije i podvodnim aplikacijama već dugo vremena, od ranih 1980-ih, ali tek u posljednjih pet godina ova područja su postala stabilan razvoj uz odgovarajući rast u tržišnu nišu. Što se tiče podvodnih operacija, rast je ovdje prvenstveno posljedica operacija bušenja na veća dubina gde je titanijum najpogodniji materijal. To je, da tako kažem, pod vodom životni ciklus je pedeset godina, što odgovara uobičajenom trajanju podvodnih projekata. Već smo naveli područja u kojima je vjerovatno povećanje upotrebe titanijuma. Voditelj prodaje Howmet Ti-Cast-a Bob Funnell napominje da se trenutno stanje na tržištu može vidjeti kao prilike za rast u novim područjima kao što su rotirajući dijelovi za kamionske turbo punjače, rakete i pumpe.

Jedan od naših tekućih projekata je razvoj lakih artiljerijskih sistema BAE Butitzer XM777 kalibra 155 mm. Newmet će isporučiti 17 od 28 strukturnih titanijumskih sklopova za svaki topovski nosač, s isporukom američkom marinskom korpusu u augustu 2004. Sa ukupnom težinom pištolja od 9.800 funti od približno 4,44 tone, titanijum čini oko 2.600 funti od približno 1.18 tona titanijuma u svom dizajnu - koristi se legura 6A14U sa velikim brojem odlivaka, kaže Frank Hrster, šef sistema za podršku vatre. BAE Sy81et8. Ovaj sistem XM777 će zamijeniti trenutni M198 Newitzer sistem, koji je težak oko 17.000 funti i otprilike 7,71 tona. Masovna proizvodnja planirana je za period od 2006. do 2010. godine - prvobitno su predviđene isporuke u SAD, Veliku Britaniju i Italiju, ali se program može proširiti i na isporuke u zemlje članice NATO-a. John Barber iz Timeta ističe da su primjeri vojne opreme koja koristi značajne količine titanijuma u svojoj konstrukciji tenk Abramé i borbeno vozilo Bradley. U protekle dvije godine u toku je zajednički program između NATO-a, SAD-a i Velike Britanije za intenziviranje upotrebe titanijuma u oružju i odbrambenim sistemima. Kao što je više puta napomenuto, titan je vrlo pogodan za upotrebu u automobilskoj industriji, međutim, udio ovog smjera je prilično skroman - oko 1 ukupne količine potrošenog titana, odnosno 500 tona godišnje, prema talijanskom kompanija Poggipolini, proizvođač komponenti i delova od titanijuma za Formulu-1 i trkaće motocikle. Daniele Stoppolini, šef istraživanja i razvoja ove kompanije, smatra da je trenutna potražnja za titanijumom u ovom segmentu tržišta na nivou od 500 tona, uz masovnu upotrebu ovog materijala u izradi ventila, opruga, izduvnih sistema, transmisije. osovine, vijci, potencijalno bi mogli porasti na nivo od gotovo ne 16.000 tona godišnje. On je dodao da njegova kompanija tek počinje da razvija automatizovanu proizvodnju titanijumskih vijaka kako bi smanjila troškove proizvodnje. Prema njegovom mišljenju, ograničavajući faktori, zbog kojih upotreba titanijuma ne raste značajno u automobilskoj industriji, su nepredvidivost tražnje i nesigurnost u snabdevanju sirovinama. Istovremeno, velika potencijalna niša za titan ostaje u automobilskoj industriji, kombinujući optimalne karakteristike težine i čvrstoće za spiralne opruge i sisteme izduvnih gasova. Nažalost, na američkom tržištu široku upotrebu titana u ovim sistemima obilježava samo prilično ekskluzivni polu-sportski model Chevrolet Corvette Z06, koji nikako ne može tvrditi da je masovni automobil. Međutim, zbog stalnih izazova uštede goriva i otpornosti na koroziju, izgledi za titan u ovoj oblasti ostaju. Za odobrenje na tržištima nevazduhoplovnih i nevojnih aplikacija, nedavno je stvoreno zajedničko ulaganje UNITI u njegovo ime, riječ jedinstvo se igra - jedinstvo i Ti - oznaka titana u periodnom sistemu kao dijela svjetskog vodeći proizvođači titanijuma - američki Allegheny Technologies i ruski VSMPO-Avisma. Ova tržišta su namjerno isključena, rekao je Carl Moulton, predsjednik nove kompanije, jer namjeravamo da od nove kompanije napravimo vodećeg dobavljača za industrije koje koriste dijelove i sklopove od titanijuma, prvenstveno petrohemiju i proizvodnju električne energije. Osim toga, namjeravamo se aktivno plasirati na tržište u oblastima uređaja za desalinizaciju, vozila, potrošačkih proizvoda i elektronike. Vjerujem da se naši proizvodni pogoni dobro nadopunjuju - VSMPO ima izvanredne mogućnosti za proizvodnju krajnjih proizvoda, Allegheny ima odličnu tradiciju u proizvodnji hladno i toplo titan valjanih proizvoda. Očekuje se da će UNITI-jev udio na globalnom tržištu proizvoda od titanijuma iznositi 45 miliona funti, otprilike 20.411 tona. Tržište medicinske opreme može se smatrati tržištem u stalnom razvoju - prema British Titanium International Group, godišnji sadržaj titana širom svijeta u raznim implantatima i protezama je oko 1000 tona, a ova brojka će se povećavati, kako se povećavaju mogućnosti operacije zamjene ljudski zglobovi nakon nezgoda ili povreda. Pored očiglednih prednosti fleksibilnosti, snage, lakoće, titanijum je veoma kompatibilan sa telom u biološkom smislu zbog odsustva korozije za tkiva i tečnosti u ljudsko tijelo. U stomatologiji je upotreba proteza i implantata također u vrtoglavom porastu - tri puta u posljednjih deset godina, prema American Dental Association, najvećim dijelom zbog karakteristika titana. Iako se titanijum koristi u arhitekturi više od 25 godina široku upotrebu na ovom području počelo je tek u poslednjih godina. Proširenje aerodroma Abu Dabi u UAE, planirano za završetak 2006. godine, koristit će do 1,5 miliona funti od približno 680 tona titanijuma. Planirano je da se realizuje dosta različitih arhitektonskih i građevinskih projekata koji koriste titanijum ne samo u razvijenim zemljama SAD, Kanade, Velike Britanije, Nemačke, Švajcarske, Belgije, Singapura, već iu Egiptu i Peruu.

Tržišni segment robe široke potrošnje trenutno je najbrže rastući segment tržišta titanijuma. Dok je prije 10 godina ovaj segment bio samo 1-2 na tržištu titanijuma, danas je narastao na 8-10 tržišta. Sveukupno, potrošnja titana u industriji široke potrošnje rasla je otprilike dvostruko brže od cjelokupnog tržišta titana. Upotreba titana u sportu je najduža i drži najveći udio u upotrebi titana u proizvodima široke potrošnje. Razlog popularnosti titana u sportskoj opremi je jednostavan - omogućava vam da dobijete omjer težine i snage superiorniji od bilo kojeg drugog metala. Upotreba titanijuma u biciklima počela je prije otprilike 25-30 godina i bila je prva upotreba titana u sportskoj opremi. Uglavnom se koriste cijevi od legure Ti3Al-2.5V ASTM razreda 9. Ostali dijelovi napravljeni od legura titanijuma uključuju kočnice, lančanike i opruge sedišta. Upotreba titanijuma u proizvodnji palica za golf prvi put je počela kasnih 80-ih i ranih 90-ih od strane proizvođača palica u Japanu. Prije 1994-1995, ova primjena titanijuma je bila praktički nepoznata u SAD-u i Evropi. To se promijenilo kada je Callaway predstavio svoj Ruger Titanium titanijumski štap, nazvan Great Big Bertha. Zbog očiglednih prednosti i dobro osmišljenog marketinga iz Callaway-a, titanijumski štapići su odmah postali hit. U kratkom vremenskom periodu, palice od titanijuma su od ekskluzivne i skupe opreme male grupe igrača golfa postale široko korištene od strane većine golfera, dok su i dalje skuplje od čeličnih palica. Naveo bih glavne, po mom mišljenju, trendove u razvoju tržišta golfa koje je u kratkom periodu od 4-5 godina prešlo od visokotehnološke do masovne proizvodnje, prateći put drugih industrija sa visokom radnom snagom. troškovi kao što su proizvodnja odjeće, igračaka i potrošačke elektronike, proizvodnja palica za golf otišla je u zemlje s najjeftinijom radnom snagom prvo u Tajvan, zatim u Kinu, a sada se grade fabrike u zemljama sa još jeftinijom radnom snagom, kao što je Vijetnam i Tajland, titan se definitivno koristi za vozače, gdje njegovi vrhunski kvaliteti daju jasnu prednost i opravdavaju više visoka cijena. Međutim, titan još nije naišao na veliku upotrebu na kasnijim klubovima, jer značajno povećanje troškova nije podržano odgovarajućim poboljšanjem igre. Trenutno se drajveri uglavnom proizvode sa kovanom udarnom površinom, kovanim ili livenim vrhom i lijevano dno Nedavno je Profesionalna golf asocijacija ROA dozvolila povećanje gornje granice takozvanog povratnog faktora, u vezi s čime će svi proizvođači klubova nastojati povećati opružna svojstva udarne površine. Da biste to učinili, potrebno je smanjiti debljinu udarne površine i za to koristiti jače legure, kao što su SP700, 15-3-3-3 i VT-23. Sada se fokusirajmo na upotrebu titanijuma i njegovih legura na drugoj sportskoj opremi. Cijevi za trkaće bicikle i ostali dijelovi napravljeni su od legure Ti3Al-2.5V ASTM razreda 9. Iznenađujuće značajna količina titanijumske ploče koristi se u proizvodnji ronilačkih noževa. Većina proizvođača koristi leguru Ti6Al-4V, ali ova legura ne pruža izdržljivost ivica oštrice kao druge jače legure. Neki proizvođači prelaze na korištenje legure BT23.

Maloprodajna cijena noževa od titanijuma je otprilike 70-80 dolara. Potkove od livenog titanijuma obezbeđuju značajno smanjenje težine u poređenju sa čelikom, a istovremeno pružaju potrebnu čvrstoću. Nažalost, ova upotreba titana nije se ostvarila jer su titanijumske potkove svjetlucale i plašile konje. Malo ko će pristati da koristi titanijumske potkove nakon prve loša iskustva. Titanium Beach, sa sjedištem u Newport Beachu, Kalifornija, Newport Beach, Kalifornija, razvila je oštrice klizaljki od legure Ti6Al-4V. Nažalost, i ovdje je problem izdržljivost ruba oštrica. Mislim da ovaj proizvod ima šansu da živi ako proizvođači koriste jače legure poput 15-3-3-3 ili BT-23. Titanijum se veoma široko koristi u planinarenju i planinarenju, za skoro sve predmete koje penjači i planinari nose u svojim ruksacima, boce, šolje od 20 do 30 dolara u maloprodaji, setovi za kuvanje oko 50 dolara u maloprodaji, posuđe uglavnom napravljeno od komercijalno čistog titanijuma 1 i 2 stepena. Drugi primeri Od opreme za penjanje i planinarenje su kompaktne peći, nosači i nosači za šatore, cepine i vijci za led. Proizvođači oružja su nedavno počeli proizvoditi pištolje od titanijuma za sportsko streljaštvo i za primjenu zakona.

Potrošačka elektronika je prilično novo i brzo rastuće tržište za titanijum. U mnogim slučajevima, upotreba titana u potrošačkoj elektronici nije samo zbog njegovih odličnih svojstava, već i zbog atraktivnog izgleda proizvoda. Komercijalno čisti titanijum stepena 1 koristi se za izradu kućišta za laptop računare, mobilne telefone, plazma televizore sa ravnim ekranom i drugu elektronsku opremu. Upotreba titanijuma u konstrukciji zvučnika pruža superiorna akustička svojstva zbog toga što je titanijum lakši od čelika što rezultira povećanom akustičnom osetljivošću. Titanijumski satovi, koje su na tržište prvi predstavili japanski proizvođači, danas su jedan od najpristupačnijih i najpriznatijih potrošačkih proizvoda od titanijuma. Svjetska potrošnja titana u proizvodnji tradicionalnog i takozvanog nosivog nakita mjeri se u nekoliko desetina tona. Sve češće možete vidjeti vjenčano prstenje od titanijuma, a naravno, ljudi koji nose nakit na tijelu jednostavno su obavezni da koriste titanijum. Titanijum se široko koristi u proizvodnji brodskih pričvršćivača i fitinga, gde je kombinacija visoke otpornosti na koroziju i čvrstoće veoma važna. Atlas Ti sa sjedištem u Los Angelesu proizvodi široku paletu ovih proizvoda od VTZ-1 legure. Upotreba titanijuma u proizvodnji alata prvi put je počela u Sovjetskom Savezu početkom 80-ih, kada su, po nalogu vlade, napravljeni laki i praktični alati za olakšavanje rada radnika. Sovjetski gigant proizvodnje titanijuma, Verkhne-Saldinskoye proizvodno udruženje za preradu metala, u to je vreme proizvodilo titanijumske lopate, alate za izvlačenje eksera, nosače, sekire i ključeve.

Kasnije su japanski i američki proizvođači alata počeli koristiti titan u svojim proizvodima. Ne tako davno VSMPO je potpisao ugovor sa Boeingom za isporuku titanijumskih ploča. Ovaj ugovor je nesumnjivo veoma blagotvorno uticao na razvoj proizvodnje titana u Rusiji. Titanijum se već dugi niz godina široko koristi u medicini. Prednosti su čvrstoća, otpornost na koroziju, a što je najvažnije, neki ljudi su alergični na nikal, neophodnu komponentu nerđajućeg čelika, dok niko nije alergičan na titan. Korištene legure su komercijalno čisti titan i Ti6-4Eli. Titanijum se koristi u proizvodnji hirurških instrumenata, unutrašnjih i spoljašnjih proteza, uključujući i one kritične kao što je srčani zalistak. Štake i invalidska kolica su napravljeni od titanijuma. Upotreba titanijuma u umetnosti datira od 1967. godine, kada je u Moskvi podignut prvi spomenik od titanijuma.

Trenutno je na gotovo svim kontinentima podignut značajan broj spomenika i zgrada od titanijuma, uključujući i one poznate poput Gugenhajmovog muzeja, koji je sagradio arhitekt Frank Gehry u Bilbau. Materijal je vrlo popularan među ljudima umjetnosti zbog svoje boje, izgleda, čvrstoće i otpornosti na koroziju. Iz tih razloga, titan se koristi u suvenirima i galanteriji bižuterije, gdje se uspješno takmiči s plemenitim metalima poput srebra, pa čak i zlata. . Prema Martinu Proku iz RTi-a, prosječna cijena titanijumskog sunđera u SAD je 3,80 po funti, au Rusiji 3,20 po funti. Osim toga, cijena metala u velikoj mjeri ovisi o cikličnosti komercijalne zrakoplovne industrije. Razvoj mnogih projekata mogao bi se dramatično ubrzati ako se pronađu načini za smanjenje troškova proizvodnje i prerade titana, prerade otpada i tehnologija topljenja, rekao je Markus Holz, generalni direktor njemačkog Deutshe Titana. Britanski Titanium se slaže da ekspanziju proizvodnje titanijuma koče visoki proizvodni troškovi, i da je potrebno mnogo napretka u trenutnoj tehnologiji da bi se titan mogao masovno proizvoditi.

Jedan od koraka u tom pravcu je razvoj tzv. FFC procesa, koji je novi elektrolitički proces za proizvodnju metalnog titana i legura, čija je cijena znatno niža. Prema Danieleu Stoppoliniju, cjelokupna strategija u industriji titana zahtijeva razvoj najpogodnijih legura, proizvodnu tehnologiju za svako novo tržište i primjenu titanijuma.

Izvori

Wikipedia - Besplatna enciklopedija, WikiPedia

metotech.ru - Metotehnika

housetop.com - House Top

atomsteel.com – Atom tehnologija

domremstroy.ru - DomRemStroy

Vječni, misteriozni, kozmički - svi ovi i mnogi drugi epiteti titanu se pripisuju u različitim izvorima. Istorija otkrića ovog metala nije bila trivijalna: istovremeno je nekoliko naučnika radilo na izolovanju elementa u njegovom čistom obliku. Proces proučavanja fizičkog, hemijska svojstva i definiranje područja njegove primjene danas. Titanijum je metal budućnosti, njegovo mesto u ljudskom životu još nije konačno određeno, što savremenim istraživačima daje ogroman prostor za kreativnost i naučna istraživanja.

Karakteristično

Hemijski element je označen u periodnom sistemu D. I. Mendeljejeva simbolom Ti. Nalazi se u sekundarnoj podgrupi IV grupe četvrtog perioda i ima serijski broj 22. Titanijum je bijelo-srebrni metal, lagan i izdržljiv. Elektronska konfiguracija atom ima sljedeću strukturu: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2 . Shodno tome, titan ima nekoliko mogućih oksidacionih stanja: 2, 3, 4; u najstabilnijim jedinjenjima je četvorovalentan.

Titanijum - legura ili metal?

Ovo pitanje zanima mnoge. Godine 1910. američki hemičar Hunter dobio je prvi čisti titanijum. Metal je sadržavao samo 1% nečistoća, ali se u isto vrijeme pokazalo da je njegova količina zanemariva i nije omogućila daljnje proučavanje njegovih svojstava. Plastičnost dobijene supstance postignuta je samo pod uticajem visokih temperatura, pri normalnim uslovima (sobna temperatura) uzorak je bio previše krhak. Zapravo, ovaj element nije zanimao naučnike, jer su se izgledi za njegovu upotrebu činili previše neizvjesnim. Poteškoće pribavljanja i istraživanja dodatno su smanjile potencijal za njegovu primjenu. Tek 1925. godine, kemičari iz Holandije I. de Boer i A. Van Arkel dobili su metal titanijum, čija su svojstva privukla pažnju inženjera i dizajnera širom svijeta. Istorija proučavanja ovog elementa počinje 1790. godine, tačno u to vreme, paralelno, nezavisno jedan od drugog, dva naučnika otkrivaju titanijum kao hemijski element. Svaki od njih prima spoj (oksid) supstance, ne uspijevajući izolirati metal u njegovom čistom obliku. Pronalazač titanijuma je engleski monah mineralog Vilijam Gregor. Na teritoriji svoje župe, koja se nalazi u jugozapadnom dijelu Engleske, mladi naučnik je počeo proučavati crni pijesak doline Menaken. Rezultat je bio oslobađanje sjajnih zrnaca, koji su bili spoj titana. Istovremeno, u Njemačkoj je hemičar Martin Heinrich Klaproth izolirao novu supstancu iz minerala rutila. On je 1797. godine također dokazao da su elementi koji se otvaraju paralelno slični. Titanijum dioksid je bio misterija za mnoge hemičare više od jednog veka, a čak ni Berzelius nije mogao da dobije čist metal. Najnovije tehnologije 20. vijeka značajno su ubrzale proces proučavanja pomenutog elementa i odredile početne pravce njegove upotrebe. Istovremeno, opseg primjene se stalno širi. Samo složenost procesa dobivanja takve tvari kao što je čisti titan može ograničiti njegov opseg. Cijena legura i metala je prilično visoka, pa danas ne može zamijeniti tradicionalno željezo i aluminij.

porijeklo imena

Menakin je prvi naziv za titanijum, koji se koristio do 1795. godine. Tako je, po teritorijalnoj pripadnosti, W. Gregor nazvao novi element. Martin Klaproth je elementu dao naziv "titanijum" 1797. godine. U to vrijeme, njegove francuske kolege, predvođene prilično uglednim hemičarem A. L. Lavoisierom, predložili su da se novootkrivene supstance imenuju u skladu sa njihovim osnovnim svojstvima. Njemački naučnik se nije složio s ovim pristupom, sasvim razumno je vjerovao da je u fazi otkrića prilično teško odrediti sve karakteristike svojstvene tvari i odraziti ih u nazivu. Međutim, treba priznati da izraz koji je Klaproth intuitivno odabrao u potpunosti odgovara metalu - to su više puta naglašavali moderni znanstvenici. Postoje dvije glavne teorije o porijeklu naziva titanijum. Metal je mogao biti označen u čast vilenjačke kraljice Titanije (lik u germanskoj mitologiji). Ovo ime simbolizira i lakoću i snagu supstance. Većina naučnika sklona je upotrebi verzije upotrebe starogrčke mitologije, u kojoj su moćni sinovi boginje zemlje Geje nazvani titanima. U prilog ovoj verziji govori i naziv ranije otkrivenog elementa, uranijuma.

Biti u prirodi

Od metala koji su tehnički vrijedni za ljude, titan je četvrti po zastupljenosti u zemljinoj kori. Samo gvožđe, magnezijum i aluminijum karakteriše veliki procenat u prirodi. Najveći sadržaj titana zabilježen je u bazaltnoj ljusci, nešto manji u granitnom sloju. U morskoj vodi sadržaj ove tvari je nizak - oko 0,001 mg / l. Hemijski element titan je prilično aktivan, tako da se ne može naći u svom čistom obliku. Najčešće je prisutan u jedinjenjima sa kiseonikom, dok ima valencu četiri. Broj minerala koji sadrže titanijum varira od 63 do 75 (u različitim izvorima), dok u sadašnjoj fazi istraživanja naučnici nastavljaju da otkrivaju nove oblike njegovih jedinjenja. Za praktičnu upotrebu najveća vrijednost imaju sledeće minerale:

1. Ilmenit (FeTiO 3).
2. Rutil (TiO 2).
3. Titanit (CaTiSiO 5).
4. Perovskit (CaTiO 3).
5. Titanomagnetit (FeTiO 3 + Fe 3 O 4) itd.

Sve postojeće rude koje sadrže titan dijele se na placer i osnovne. Ovaj element je slab migrant, može putovati samo u obliku fragmenata stijena ili pokretnih stijena namuljenog dna. U biosferi se najveća količina titana nalazi u algama. Kod predstavnika kopnene faune element se akumulira u rožnatim tkivima, kosi. Ljudsko tijelo karakterizira prisustvo titana u slezeni, nadbubrežnim žlijezdama, posteljici, štitnoj žlijezdi.

Physical Properties

Titanijum je obojeni metal srebrno-bijele boje koja izgleda kao čelik. Na temperaturi od 0 0 C, njegova gustina je 4,517 g / cm 3. Supstanca ima nisku specifičnu težinu, što je tipično za alkalne metale (kadmijum, natrijum, litijum, cezijum). U pogledu gustine, titan zauzima srednju poziciju između gvožđa i aluminijuma, dok su njegove performanse veće od performansi oba elementa. Glavna svojstva metala, koja se uzimaju u obzir pri određivanju opsega njihove primjene, su tvrdoća. Titanijum je 12 puta jači od aluminijuma, 4 puta jači od gvožđa i bakra, dok je mnogo lakši. Plastičnost i granica popuštanja omogućavaju obradu na niskim i visokim temperaturama, kao iu slučaju drugih metala, odnosno zakivanje, kovanje, zavarivanje, valjanje. Karakteristična karakteristika titanijuma je niska toplotna i električna provodljivost, dok se ta svojstva zadržavaju na povišenim temperaturama, do 500 0 C. U magnetnom polju titan je paramagnetski element, ne privlači se kao gvožđe i ne gura se van kao bakar. Veoma visoke antikorozivne performanse u agresivnim sredinama i pod mehaničkim opterećenjem su jedinstvene. Više od 10 godina boravka u morskoj vodi nije promijenilo izgled i sastav titanijumske ploče. Gvožđe bi u ovom slučaju bilo potpuno uništeno korozijom.

Termodinamička svojstva titanijuma

1. Gustina (u normalnim uslovima) je 4,54 g/cm 3 .
2. Atomski broj je 22.
3. Grupa metala - vatrostalni, lagani.
4. Atomska masa titanijuma je 47,0.
5. Tačka ključanja (0 C) - 3260.
6. Molarni volumen cm 3 / mol - 10,6.
7. Tačka topljenja titanijuma (0 C) je 1668.
8. Specifična toplota isparavanja (kJ/mol) - 422,6.
9. Električni otpor (na 20 0 C) Ohm * cm * 10 -6 - 45.

Hemijska svojstva

Povećana otpornost elementa na koroziju objašnjava se stvaranjem malog oksidnog filma na površini. Sprječava (u normalnim uvjetima) plinove (kiseonik, vodonik) u okolnoj atmosferi elementa kao što je metal titanijum. Njegova svojstva se mijenjaju pod utjecajem temperature. Kada poraste na 600 0 C, dolazi do interakcije s kisikom, što rezultira stvaranjem titan oksida (TiO 2). U slučaju apsorpcije atmosferskih plinova nastaju krti spojevi koji nemaju praktičnu primjenu, zbog čega se zavarivanje i topljenje titana vrši u vakuumskim uvjetima. Reverzibilna reakcija je proces rastvaranja vodika u metalu, odvija se aktivnije s povećanjem temperature (od 400 0 C i više). Titan, posebno njegove male čestice (tanka ploča ili žica), gori u atmosferi dušika. Hemijska reakcija interakcije moguća je samo na temperaturi od 700 0 C, što rezultira stvaranjem TiN nitrida. Formira vrlo tvrde legure sa mnogim metalima, često kao legirajući element. Reaguje sa halogenima (hrom, brom, jod) samo u prisustvu katalizatora ( visoke temperature) i podložan interakciji sa suhom tvari. U tom slučaju nastaju vrlo tvrde vatrostalne legure. Sa rastvorima većine lužina i kiselina, titanijum nije hemijski aktivan, osim koncentrisanog sumpora (sa produženim ključanjem), fluorovodonične, vruće organske (mravlje, oksalne).

Mjesto rođenja

Rude ilmenita su najčešće u prirodi - njihove rezerve se procjenjuju na 800 miliona tona. Naslage rutila su mnogo skromnije, ali ukupan obim - uz održavanje rasta proizvodnje - trebao bi čovječanstvu u narednih 120 godina osigurati takav metal kao što je titan. Cijena gotovog proizvoda ovisit će o potražnji i povećanju razine proizvodnosti, ali u prosjeku varira u rasponu od 1200 do 1800 rubalja/kg. U uslovima stalnog tehničkog usavršavanja, troškovi svih proizvodnih procesa značajno su smanjeni njihovom blagovremenom modernizacijom. Najveće rezerve imaju Kina i Rusija, Japan, Južna Afrika, Australija, Kazahstan, Indija, Južna Koreja, Ukrajina, Cejlon takođe imaju mineralnu bazu. Ležišta se razlikuju po obimu proizvodnje i procentu titanijuma u rudi, geološka istraživanja su u toku, što omogućava pretpostavku smanjenja tržišne vrednosti metala i njegove šire upotrebe. Rusija je daleko najveći proizvođač titanijuma.

Potvrda

Za proizvodnju titana najčešće se koristi titan dioksid koji sadrži minimalnu količinu nečistoća. Dobiva se obogaćivanjem koncentrata ilmenita ili rutila. U elektrolučnoj peći odvija se toplinska obrada rude koja je praćena odvajanjem željeza i stvaranjem šljake koja sadrži titanov oksid. Za obradu frakcije bez željeza koristi se metoda sulfata ili klorida. Titanov oksid je sivi prah (vidi sliku). Metalni titan se dobija njegovom faznom obradom.

Prva faza je proces sinterovanja šljake sa koksom i izlaganje parama hlora. Rezultirajući TiCl 4 se reducira magnezijem ili natrijumom kada se izloži temperaturi od 850 0 C. Titanijumski spužva (porozna fuzionirana masa) dobijena kao rezultat hemijska reakcija, rafinirani ili pretopljeni u ingote. U zavisnosti od daljeg pravca upotrebe, formira se legura ili čisti metal (nečistoće se uklanjaju zagrevanjem do 1000 0 C). Za proizvodnju tvari sa sadržajem nečistoća od 0,01% koristi se jodidna metoda. Zasnovan je na procesu isparavanja njegovih para iz titanijumskog sunđera prethodno tretiranog halogenom.

Prijave

Temperatura topljenja titanijuma je prilično visoka, što je, s obzirom na lakoću metala, neprocenjiva prednost njegove upotrebe kao konstrukcijskog materijala. Stoga svoju najveću primjenu nalazi u brodogradnji, avioindustrija, proizvodnja projektila, hemijske industrije. Titan se često koristi kao aditiv za legiranje u raznim legurama, koje imaju povećane karakteristike tvrdoće i toplinske otpornosti. Visoka antikorozivna svojstva i sposobnost da izdrži najagresivnije sredine čine ovaj metal nezamjenjivim za kemijsku industriju. Titan (njegove legure) koristi se za izradu cjevovoda, rezervoara, ventila, filtera koji se koriste u destilaciji i transportu kiselina i drugih hemijski aktivnih supstanci. Potreban je pri stvaranju uređaja koji rade u uvjetima povišenih temperaturnih indikatora. Jedinjenja titana koriste se za izradu izdržljivih reznih alata, boja, plastike i papira, hirurških instrumenata, implantata, nakita, završnih materijala, a koriste se i u prehrambenoj industriji. Sve pravce je teško opisati. Moderna medicina, zbog potpune biološke sigurnosti, često koristi metalni titan. Cijena je jedini faktor koji do sada utiče na širinu primjene ovog elementa. Pošteno je reći da je titanijum materijal budućnosti, proučavanjem kojeg će čovječanstvo prijeći na novu fazu razvoja.