Titanul a fost numit inițial „gregorit” de către chimistul britanic William Gregor, care l-a descoperit în 1791. Titanul a fost apoi descoperit independent de chimistul german M. H. Klaproth în 1793. L-a numit titan în onoarea titanilor din mitologia greacă - „întruchiparea puterii naturale”. Abia în 1797, Klaproth a descoperit că titanul său era un element descoperit anterior de Gregor.

Caracteristici și proprietăți

Titanul este un element chimic cu simbolul Ti și numărul atomic 22. Este un metal strălucitor cu o culoare argintie, densitate scăzută și rezistență ridicată. Este rezistent la coroziune în apa de mare și clor.

Element se întâlneșteîntr-o serie de zăcăminte minerale, în principal rutil și ilmenit, care sunt larg răspândite în scoarța terestră și litosferă.

Titanul este folosit pentru a produce aliaje ușoare puternice. Cele mai utile două proprietăți ale unui metal sunt rezistența la coroziune și raportul duritate-densitate, cel mai mare dintre orice element metalic. În stare nealiată, acest metal este la fel de puternic ca unele oțeluri, dar mai puțin dens.

Proprietățile fizice ale metalului

Este un metal puternic cu densitate redusă, mai degrabă ductilă (mai ales în mediu anoxic), alb strălucitor și metaloid. Punctul său de topire relativ ridicat de peste 1650°C (sau 3000°F) îl face util ca metal refractar. Este paramagnetic și are o conductivitate electrică și termică destul de scăzută.

Pe scara Mohs, duritatea titanului este 6. Conform acestui indicator, este ușor inferior oțelului călit și wolfram.

Titanul pur comercial (99,2%) are o rezistență la tracțiune de aproximativ 434 MPa, ceea ce este în conformitate cu aliajele convenționale de oțel de calitate scăzută, dar titanul este mult mai ușor.

Proprietățile chimice ale titanului

La fel ca aluminiul și magneziul, titanul și aliajele sale se oxidează imediat când sunt expuse la aer. Reacționează lent cu apa și aerul la temperatura ambiantă, deoarece formează o acoperire de oxid pasiv care protejează metalul în vrac de oxidarea ulterioară.

Pasivarea atmosferică conferă titanului o rezistență excelentă la coroziune aproape echivalentă cu platina. Titanul este capabil să reziste atacului acizilor sulfuric și clorhidric diluați, soluțiilor de clorură și majorității acizilor organici.

Titanul este unul dintre puținele elemente care arde în azot pur, reacționând la 800 ° C (1470 ° F) pentru a forma nitrură de titan. Datorită reactivității lor ridicate cu oxigenul, azotul și unele alte gaze, filamentele de titan sunt utilizate în pompele de sublimare a titanului ca absorbanți pentru aceste gaze. Aceste pompe sunt ieftine și produc în mod fiabil presiuni extrem de scăzute în sistemele UHV.

Mineralele obișnuite purtătoare de titan sunt anataza, brookitul, ilmenitul, perovskitul, rutilul și titanitul (sfenă). Dintre aceste minerale, numai rutilși ilmenitul sunt de importanță economică, dar chiar și acestea sunt greu de găsit în concentrații mari.

Titanul se găsește în meteoriți și a fost găsit în Soare și stele de tip M cu o temperatură a suprafeței de 3200 ° C (5790 ° F).

Metodele cunoscute în prezent pentru extragerea titanului din diverse minereuri sunt laborioase și costisitoare.

Productie si productie

În prezent, aproximativ 50 de grade de titan și aliaje de titan au fost dezvoltate și sunt utilizate. Până în prezent, sunt recunoscute 31 de clase de metal și aliaje de titan, dintre care clasele 1-4 sunt pure comercial (nealiate). Acestea diferă ca rezistență la tracțiune în funcție de conținutul de oxigen, gradul 1 fiind cel mai ductil (rezistența la tracțiune cea mai scăzută cu 0,18% oxigen) și gradul 4 fiind cel mai puțin ductil (rezistența maximă la tracțiune cu 0,40% oxigen).

Clasele rămase sunt aliaje, fiecare dintre ele având proprietăți specifice:

• plastic;
• putere;
• duritate;
• rezistență electrică;
• rezistența specifică la coroziune și combinațiile acestora.

În plus față de aceste specificații, aliajele de titan sunt, de asemenea, fabricate pentru a satisface industria aerospațială și echipament militar(SAE-AMS, MIL-T), standardele ISO și specificațiile specifice țării și cerințele utilizatorilor finali pentru aplicații aerospațiale, militare, medicale și industriale.

Un produs plat curat din comert (foaia, placa) se poate forma cu usurinta, insa prelucrarea trebuie sa tina cont de faptul ca metalul are o „memorie” si o tendinta de revenire. Acest lucru este valabil mai ales pentru unele aliaje de înaltă rezistență.

Titanul este adesea folosit pentru a face aliaje:

• cu aluminiu;
• cu vanadiu;
• cu cupru (pentru călire);
• cu fier;
• cu mangan;
• cu molibden si alte metale.

Domenii de utilizare

Aliajele de titan sub formă de tablă, placă, tijă, sârmă, turnare găsesc aplicații în piețele industriale, aerospațiale, recreative și în curs de dezvoltare. Pulbere de titan este folosită în pirotehnică ca sursă de particule luminoase.

Deoarece aliajele de titan au un raport ridicat de rezistență la tracțiune la densitate, rezistență ridicată la coroziune, rezistență la oboseală, rezistență ridicată la fisurare și capacitate moderată de temperatură ridicată, acestea sunt utilizate în avioane, blindaje, nave maritime, nave spațiale și rachete.

Pentru aceste aplicații, titanul este aliat cu aluminiu, zirconiu, nichel, vanadiu și alte elemente pentru a produce o varietate de componente, inclusiv elemente structurale critice, pereți de incendiu, tren de aterizare, țevi de eșapament (elicoptere) și sisteme hidraulice. De fapt, aproximativ două treimi din metalul de titan produs este folosit în motoarele și cadrele aeronavelor.

Deoarece aliajele de titan sunt rezistente la coroziune apa de mare, sunt folosite pentru a face arbori de elice, fitinguri pentru schimbătoare de căldură, etc. Aceste aliaje sunt utilizate în carcase și componente ale dispozitivelor de observare și monitorizare a oceanelor pentru știință și armată.

Aliajele specifice sunt aplicate în foraj și puțuri de petrol și hidrometalurgie cu nichel pentru rezistența lor ridicată. Industria celulozei și hârtiei folosește titanul în echipamentele de proces expuse la medii dure, cum ar fi hipocloritul de sodiu sau gazul de clor umed (în albire). Alte aplicații includ sudarea cu ultrasunete, lipirea prin val.

În plus, aceste aliaje sunt utilizate în automobile, în special în cursele de automobile și motociclete, unde greutatea redusă, rezistența ridicată și rigiditatea sunt esențiale.

Titanul este folosit în multe articole sportive: rachete de tenis, crose de golf, role de lacrosse; căști de cricket, hochei, lacrosse și fotbal, precum și cadre și componente pentru biciclete.

Datorită durabilității sale, titanul a devenit mai popular pentru bijuteriile de designer (în special inelele din titan). Inerția sa îl face o alegere bună pentru persoanele cu alergii sau pentru cei care vor purta bijuterii în medii precum piscine. Titanul este, de asemenea, aliat cu aur pentru a produce un aliaj care poate fi vândut ca aur de 24 de carate, deoarece 1% Ti aliat nu este suficient pentru a necesita o calitate mai mică. Aliajul rezultat are aproximativ duritatea aurului de 14 carate și este mai puternic decât aurul pur de 24 de carate.

Masuri de precautie

Titanul este netoxic chiar și în doze mari. Sub formă de pulbere sau așchii de metal, prezintă un pericol grav de incendiu și, dacă este încălzit în aer, un pericol de explozie.

Proprietăți și aplicații ale aliajelor de titan

Mai jos este o prezentare generală a aliajelor de titan cele mai frecvent întâlnite, care sunt împărțite în clase, proprietățile lor, avantajele și aplicațiile industriale.

clasa a 7-a

Gradul 7 este echivalent mecanic și fizic cu gradul 2 de titan pur, cu excepția adăugării unui element intermediar de paladiu, făcându-l un aliaj. Are o sudabilitate și elasticitate excelente, cea mai rezistentă la coroziune dintre toate aliajele de acest tip.

Clasa 7 este utilizată în procesele chimice și în fabricarea componentelor echipamentelor.

Clasa a 11a

Gradul 11 ​​este foarte asemănător cu gradul 1, cu excepția adăugării de paladiu pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune, făcându-l un aliaj.

Alte proprietăți utile includ ductilitate optimă, rezistență, tenacitate și sudabilitate excelentă. Acest aliaj poate fi utilizat în special în aplicații în care coroziunea reprezintă o problemă:

• prelucrare chimică;
• producerea de clorați;
• desalinizare;
• aplicații marine.

Ti 6Al-4V clasa 5

Aliajul Ti 6Al-4V sau titanul de gradul 5 este cel mai des folosit. Reprezintă 50% din consumul total de titan la nivel mondial.

Ușurința de utilizare constă în numeroasele sale beneficii. Ti 6Al-4V poate fi tratat termic pentru a-și crește rezistența. Acest aliaj are o rezistență ridicată la greutate redusă.

Acesta este cel mai bun aliaj de utilizat în mai multe industrii precum industria aerospațială, medicală, marină și de prelucrare chimică. Poate fi folosit pentru a crea:

• turbine de aviație;
• componente ale motorului;
• elemente structurale aeronavei;
• elemente de fixare aerospațiale;
• piese automate performante;
• echipament sportiv.

Ti 6AL-4V ELI clasa 23

Gradul 23 - titan chirurgical. Ti 6AL-4V ELI, sau Grad 23, este o versiune de puritate mai mare a Ti 6Al-4V. Poate fi realizat din role, fire, fire sau fire plate. Este cea mai bună alegere pentru orice situație în care este necesară o combinație de rezistență ridicată, greutate redusă, rezistență bună la coroziune și duritate ridicată. Are o rezistență excelentă la deteriorare.

Poate fi utilizat în aplicații biomedicale, cum ar fi componentele implantabile datorită biocompatibilității, rezistenței bune la oboseală. Poate fi folosit și în proceduri chirurgicale pentru a fabrica aceste construcții:

• știfturi și șuruburi ortopedice;
• cleme pentru ligatură;
• capse chirurgicale;
• izvoare;
• aparate ortodontice;
• vase criogenice;
• dispozitive de fixare osoasă.

Clasa a 12-a

Titanul de gradul 12 are o sudabilitate excelentă de înaltă calitate. Este un aliaj de înaltă rezistență care oferă o rezistență bună la temperaturi ridicate. Titanul de gradul 12 are caracteristici similare cu oțelurile inoxidabile din seria 300.

Capacitatea sa de a se forma într-o varietate de moduri îl face util în multe aplicații. Rezistența ridicată la coroziune a acestui aliaj îl face, de asemenea, neprețuit pentru echipamentele de fabricație. Clasa 12 poate fi utilizată în următoarele industrii:

• schimbatoare de caldura;
• aplicații hidrometalurgice;
• producție chimică cu temperatură ridicată;
• componente maritime și aeriene.

Ti5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2.5Sn este un aliaj care poate oferi o bună sudabilitate cu stabilitate. De asemenea, are stabilitate la temperaturi ridicate și rezistență ridicată.

Ti 5Al-2.5Sn este utilizat în principal în industria aviației, precum și în instalațiile criogenice.

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

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

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

Proprietăți fizice și mecanice

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

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

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

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

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

Proprietăți chimice

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

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

Cum să obțineți

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

1. Procesul termic cu magneziu.

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

2. Metoda hidruro-calciu.

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

3. Metoda electrolizei.

Clorura sau dioxidul de titan este expus putere mare actual. Ca rezultat, compușii sunt descompuși.

4. Metoda iodurii.

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

Aplicarea titanului

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

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

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

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Titan / Titan. Chimia este ușoară

✪ Titanul este cel mai tare metal de pe pământ!

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

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

✪ Iridium - Cel mai RAR metal de pe Pământ!

Subtitrări

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

Poveste

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

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

originea numelui

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

Fiind în natură

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

Locul nașterii

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

Rezerve și producție

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

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

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

Chitanță

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

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

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

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

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

Oxidul de calciu rezultat se disociază din nou în oxigen și calciu metalic, iar procesul se repetă până la transformare completă catod într-un burete de titan sau epuizarea oxidului de calciu. Clorura de calciu în acest proces este folosită ca electrolit pentru a conferi conductivitate electrică topiturii și mobilității ionilor activi de calciu și oxigen. Când se folosește un anod inert (de exemplu, oxid de staniu), în loc de dioxid de carbon, oxigenul molecular este eliberat la anod, care poluează mai puțin. mediu inconjurator, cu toate acestea, procesul în acest caz devine mai puțin stabil și, în plus, în anumite condiții, descompunerea clorurii, mai degrabă decât a oxidului de calciu, devine mai favorabilă din punct de vedere energetic, ceea ce duce la eliberarea de clor molecular.

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

Proprietăți fizice

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

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

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

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

Titanul, alături de oțel, tungsten și platină, are o rezistență ridicată la vid, ceea ce, împreună cu ușurința sa, îl face foarte promițător în design nave spațiale.

Proprietăți chimice

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

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

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

Aplicație

În formă pură și sub formă de aliaje

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

Sub formă de conexiuni

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

Există multe aliaje de titan cu diferite metale. Elementele de aliere sunt împărțite în trei grupe, în funcție de efectul lor asupra temperaturii de transformare polimorfă: stabilizatori beta, stabilizatori alfa și întăritori neutri. Primele scad temperatura de transformare, cele din urmă o măresc, iar cele din urmă nu o afectează, dar duc la întărirea prin soluție a matricei. Exemple de stabilizatori alfa: aluminiu, oxigen, carbon, azot. Stabilizatori beta: molibden, vanadiu, fier, crom, nichel. Întăritori neutri: zirconiu, staniu, siliciu. Stabilizatorii beta, la rândul lor, sunt împărțiți în beta-izomorfi și beta-eutectoizi.

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

Analiza piețelor de consum

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

Acțiune fiziologică

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

izotopi

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

Cunoscut artificial izotopi radioactivi 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) și altele.

Note

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ele elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC) (engleză) // Chimie și aplicată pură. - 2013. - Vol. 85, nr. 5 . - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Redacție: Zefirov N. S. (redactor-șef). Enciclopedie chimică: în 5 volume - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 p. - 20.000 de exemplare. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titan- articol din Enciclopedia fizică
4. J.P. Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
5. Depozit titan.
6. Depozit titan.
7. Ilmenit, rutil, titanomagnetit - 2006
8. Titan (nedefinit) . Centru informațional-analitic „Mineral”. Consultat la 19 noiembrie 2010. Arhivat din original pe 21 august 2011.
9. Corporation VSMPO-AVISMA
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) p. 368-369
11. Titan - metal a viitorului (Rusă).
12. Titan - articol din Enciclopedia chimică
13. Influența apei asupra pasivației procesului titanului - 26 februarie 2015 - Chimie și tehnologiei chimice în viețui (nedefinit) . www.chemfive.ru Preluat la 21 octombrie 2015.
14. Art turnare în XX secolul
15. Pe piața mondială titan pentru ultimele două luni prețuri stabilizate (recenzie)

Legături

• Titanul în Biblioteca Populară a Elementelor Chimice

Proprietățile fizice și chimice ale titanului, obținerea titanului

Utilizarea titanului sub formă pură și sub formă de aliaje, utilizarea titanului sub formă de compuși, efectul fiziologic al titanului

Secțiunea 1. Istoricul și apariția titanului în natură.

Titan -aceasta este un element dintr-un subgrup secundar al celui de-al patrulea grup, perioada a patra a sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 22. Substanța simplă titan (număr CAS: 7440-32-6) este o lumină alb-argintie. metal. Există în două modificări cristaline: α-Ti cu o rețea compactă hexagonală, β-Ti cu o împachetare centrată pe corp cubic, temperatura transformării polimorfe α↔β este de 883 °C. Punct de topire 1660±20 °C.

Istoria și prezența în natură a titanului

Titan a fost numit după caracterele grecești antice Titani. Chimistul german Martin Klaproth l-a numit astfel din motive personale, spre deosebire de francezi, care au încercat să dea nume în conformitate cu caracteristicile chimice ale elementului, dar din moment ce proprietățile elementului erau necunoscute la acel moment, un astfel de nume era ales.

Titanul este al 10-lea element ca număr de pe planeta noastră. Cantitatea de titan din scoarța terestră este de 0,57% din greutate și 0,001 miligrame per 1 litru de apă de mare. Zăcămintele de titan sunt situate pe teritoriul: Yuzhno Republica Africană, Ucraina, Rusia, Kazahstan, Japonia, Australia, India, Ceylon, Brazilia și Coreea de Sud.

De proprietăți fizice titanul este un metal argintiu ușor, în plus, se caracterizează prin vâscozitate ridicată în timpul prelucrării și este predispus să se lipească de unealta de tăiere, așa că se folosesc lubrifianți speciali sau pulverizare pentru a elimina acest efect. La temperatura camerei, este acoperit cu o peliculă translucidă de oxid de TiO2, datorită căruia este rezistent la coroziune în cele mai multe medii agresive, cu excepția alcalinelor. Praful de titan are capacitatea de a exploda, cu un punct de aprindere de 400 °C. Așchii de titan sunt inflamabili.

Pentru a produce titan pur sau aliajele sale, în cele mai multe cazuri, dioxidul de titan este utilizat cu un număr mic de compuși incluși în acesta. De exemplu, un concentrat de rutil obţinut prin valorificarea minereurilor de titan. Dar rezervele de rutil sunt extrem de mici, iar în legătură cu aceasta se folosește așa-numita rutil sintetică sau zgură de titan, obținută în timpul prelucrării concentratelor de ilmenit.

Descoperitorul titanului este considerat a fi un călugăr englez William Gregor, în vârstă de 28 de ani. În 1790, în timp ce efectua cercetări mineralogice în parohia sa, el a atras atenția asupra prevalenței și proprietăților neobișnuite ale nisipului negru din valea Menaken din sud-vestul Angliei și a început să-l exploreze. În nisip, preotul a găsit boabe dintr-un mineral negru strălucitor, atrase de un magnet obișnuit. Obținut în 1925 de Van Arkel și de Boer prin metoda iodului, cel mai pur titan s-a dovedit a fi un metal ductil și tehnologic, cu multe proprietăți valoroase, care a atras atenția unei game largi de designeri și ingineri. În 1940, Croll a propus o metodă termică de magneziu pentru extragerea titanului din minereuri, care este încă principala în prezent. În 1947, au fost produse primele 45 kg de titan pur comercial.

Titanul are numărul atomic 22 în tabelul periodic al elementelor lui Mendeleev. Masă atomică titanul natural, calculat din rezultatele studiilor izotopilor săi, este 47.926. Deci, nucleul unui atom neutru de titan conține 22 de protoni. Numărul de neutroni, adică particule neutre neîncărcate, este diferit: mai des 26, dar poate varia de la 24 la 28. Prin urmare, numărul de izotopi de titan este diferit. În total, sunt cunoscuți acum 13 izotopi ai elementului nr. 22. Titanul natural constă dintr-un amestec de cinci izotopi stabili, titanul-48 este cel mai larg reprezentat, ponderea sa în minereurile naturale este de 73,99%. Titanul și alte elemente ale subgrupului IVB sunt foarte asemănătoare ca proprietăți cu elementele subgrupului IIIB (grupul scandiu), deși diferă de acestea din urmă prin capacitatea lor de a prezenta o valență mare. Asemănarea titanului cu scandiu, ytriu, precum și cu elementele subgrupului VB - vanadiu și niobiu, se exprimă și prin faptul că titanul se găsește adesea în mineralele naturale împreună cu aceste elemente. Cu halogeni monovalenți (fluor, brom, clor și iod), poate forma compuși di-tri și tetra, cu sulf și elemente din grupa sa (seleniu, teluriu) - mono și disulfuri, cu oxigen - oxizi, dioxizi și trioxizi .

Titanul formează și compuși cu hidrogen (hidruri), azot (nitruri), carbon (carburi), fosfor (fosfuri), arsen (arside), precum și compuși cu multe metale - compuși intermetalici. Titanul formează nu numai compuși simpli, ci și numeroși complecși; mulți dintre compușii săi cu substanțe organice sunt cunoscuți. După cum se poate vedea din lista de compuși la care poate participa titanul, este foarte activ din punct de vedere chimic. Și, în același timp, titanul este unul dintre puținele metale cu rezistență la coroziune excepțional de mare: este practic etern în aer, în apă rece și clocotită, este foarte rezistent în apa de mare, în soluții de multe săruri, anorganice și organice. acizi. În ceea ce privește rezistența la coroziune în apa de mare, depășește toate metalele, cu excepția celor nobile - aur, platină etc., majoritatea tipurilor de oțel inoxidabil, nichel, cupru și alte aliaje. În apă, în multe medii agresive, titanul pur nu este supus coroziunii. Rezistă la coroziune la titan și la eroziune rezultată dintr-o combinație de efecte chimice și mecanice asupra metalului. În acest sens, nu este inferior celor mai bune clase de oțel inoxidabil, aliaje pe bază de cupru și alte materiale structurale. De asemenea, titanul rezistă bine coroziunii prin oboseală, care se manifestă adesea sub formă de încălcări ale integrității și rezistenței metalului (fisurare, centre de coroziune locale etc.). Comportamentul titanului în multe medii agresive, cum ar fi azotul, clorhidric, sulfuric, „aqua regia” și alți acizi și alcalii, este surprinzător și admirabil pentru acest metal.

Titanul este un metal foarte refractar. Multă vreme s-a crezut că se topește la 1800 ° C, dar la mijlocul anilor 50. Oamenii de știință englezi Diardorf și Hayes au stabilit punctul de topire al titanului elementar pur. S-a ridicat la 1668 ± 3 ° C. În ceea ce privește refractaritatea, titanul este al doilea după metale precum wolfram, tantal, niobiu, reniu, molibden, platinoizi, zirconiu, iar printre principalele metale structurale se află pe primul loc. Cea mai importantă caracteristică a titanului ca metal este proprietățile sale fizice și chimice unice: densitate scăzută, rezistență ridicată, duritate etc. Principalul lucru este că aceste proprietăți nu se schimbă semnificativ la temperaturi ridicate.

Titanul este un metal ușor, densitatea lui la 0°C este de doar 4,517 g/cm8, iar la 100°C este de 4,506 g/cm3. Titanul aparține grupului de metale cu o greutate specifică mai mică de 5 g/cm3. Aceasta include toate metalele alcaline (sodiu, cadiu, litiu, rubidiu, cesiu) cu o greutate specifică de 0,9–1,5 g/cm3, magneziu (1,7 g/cm3), aluminiu (2,7 g/cm3) și etc. Titanul este mai mult decât De 1,5 ori mai greu decât aluminiul și în acest sens, desigur, pierde în fața lui, dar este de 1,5 ori mai ușor decât fierul (7,8 g/cm3). Cu toate acestea, ocupând o poziție intermediară între aluminiu și fier în ceea ce privește densitatea specifică, titanul le depășește de multe ori în proprietățile sale mecanice.). Titanul are o duritate semnificativă: este de 12 ori mai dur decât aluminiul, de 4 ori mai dur decât fierul și cuprul. O altă caracteristică importantă a unui metal este limita sa de curgere. Cu cât este mai mare, cu atât piesele din acest metal rezistă mai bine la sarcinile operaționale. Limita de curgere a titanului este de aproape 18 ori mai mare decât cea a aluminiului. Rezistența specifică a aliajelor de titan poate fi mărită cu un factor de 1,5-2. Proprietățile sale mecanice ridicate sunt bine păstrate la temperaturi de până la câteva sute de grade. Titanul pur este potrivit pentru toate tipurile de prelucrare în stare caldă și rece: poate fi forjat ca fierul, tras și chiar transformat în sârmă, rulat în foi, benzi și folii de până la 0,01 mm grosime.

Spre deosebire de majoritatea metalelor, titanul are o rezistență electrică semnificativă: dacă conductivitatea electrică a argintului este luată ca 100, atunci conductivitatea electrică a cuprului este 94, aluminiul este 60, fierul și platina sunt -15, iar titanul este doar 3,8. Titanul este un metal paramagnetic, nu este magnetizat ca fierul într-un câmp magnetic, dar nu este împins din el ca cuprul. Susceptibilitatea sa magnetică este foarte slabă, această proprietate putând fi folosită în construcții. Titanul are o conductivitate termică relativ scăzută, doar 22,07 W / (mK), care este de aproximativ 3 ori mai mică decât conductivitatea termică a fierului, de 7 ori mai mică decât magneziul, de 17-20 de ori mai mică decât aluminiul și cuprul. În consecință, coeficientul de dilatare termică liniară a titanului este mai mic decât cel al altor materiale structurale: la 20 C, este de 1,5 ori mai mic decât cel al fierului, 2 - pentru cupru și aproape 3 - pentru aluminiu. Astfel, titanul este un slab conductor de electricitate și căldură.

Astăzi, aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în tehnologia aviației. aliaje de titan scara industriala au fost utilizate pentru prima dată la proiectarea motoarelor cu reacție de avioane. Utilizarea titanului în proiectarea motoarelor cu reacție face posibilă reducerea greutății acestora cu 10...25%. În special, discurile și paletele compresorului, piesele de admisie a aerului, paletele de ghidare și elementele de fixare sunt fabricate din aliaje de titan. Aliajele de titan sunt indispensabile pentru aeronavele supersonice. Creșterea vitezei de zbor aeronave a dus la o creștere a temperaturii pielii, în urma căreia aliajele de aluminiu nu mai îndeplinesc cerințele care sunt impuse de tehnologia aviației la viteze supersonice. Temperatura pielii în acest caz ajunge la 246...316 °C. În aceste condiții, aliajele de titan s-au dovedit a fi cel mai acceptabil material. În anii 70, utilizarea aliajelor de titan pentru corpul aeronavelor civile a crescut semnificativ. În aeronava de transport mediu TU-204, masa totală a pieselor din aliaje de titan este de 2570 kg. Utilizarea titanului în elicoptere se extinde treptat, în principal pentru părți ale sistemului de rotor principal, de antrenare și de control. Un loc important este ocupat de aliajele de titan în știința rachetelor.

Datorită rezistenței mari la coroziune în apa de mare, titanul și aliajele sale sunt utilizate în construcțiile navale pentru fabricarea de elice, placarea navelor, submarine, torpile etc. Cojile nu se lipesc de titan și aliajele sale, ceea ce mărește brusc rezistența vasului atunci când se mișcă. Treptat, domeniile de aplicare ale titanului se extind. Titanul și aliajele sale sunt utilizate în industria chimică, petrochimică, celulozei și hârtiei și industria alimentară, metalurgia neferoasă, inginerie energetică, electronică, tehnologie nucleară, galvanizare, la fabricarea armelor, la fabricarea plăcilor blindate, a instrumentelor chirurgicale, implanturi chirurgicale, instalații de desalinizare, piese de mașini de curse, echipamente sportive (cluburi de golf, echipamente de alpinism), piese de ceasuri și chiar bijuterii. Nitrurarea titanului duce la formarea unei pelicule de aur pe suprafața sa, care nu este inferioară ca frumusețe cu aurul real.

Descoperirea TiO2 a fost făcută aproape simultan și independent de englezul W. Gregor și de chimistul german M. G. Klaproth. W. Gregor, studiind compoziția nisipului feruginos magnetic (Creed, Cornwall, Anglia, 1791), a izolat un nou „pământ” (oxid) dintr-un metal necunoscut, pe care l-a numit menaken. În 1795, chimistul german Klaproth a descoperit un nou element în mineralul rutil și l-a numit titan. Doi ani mai târziu, Klaproth a stabilit că pământul rutil și menaken sunt oxizi ai aceluiași element, în spatele căruia a rămas denumirea de „titan” propusă de Klaproth. După 10 ani, descoperirea titanului a avut loc pentru a treia oară. Omul de știință francez L. Vauquelin a descoperit titanul în anatază și a demonstrat că rutilul și anataza sunt oxizi de titan identici.

Prima mostră de titan metalic a fost obținută în 1825 de J. Ya. Berzelius. Datorită activității chimice ridicate a titanului și a complexității purificării acestuia, olandezii A. van Arkel și I. de Boer au obținut o probă de Ti pur în 1925 prin descompunerea termică a vaporilor de iodură de titan TiI4.

Titanul este al 10-lea cel mai abundent în natură. Conținutul în scoarța terestră este de 0,57% din masă, în apa de mare 0,001 mg/l. 300 g/t în roci ultrabazice, 9 kg/t în roci bazice, 2,3 kg/t în roci acide, 4,5 kg/t în argile și șisturi. În scoarța terestră, titanul este aproape întotdeauna tetravalent și este prezent doar în compușii de oxigen. Nu apare în formă liberă. Titanul în condiții de intemperii și precipitații are o afinitate geochimică pentru Al2O3. Este concentrat în bauxite ale crustei meteorologice și în sedimentele argiloase marine. Transferul titanului se realizează sub formă de fragmente mecanice de minerale și sub formă de coloizi. Până la 30% TiO2 în greutate se acumulează în unele argile. Mineralele de titan sunt rezistente la intemperii și formează concentrații mari în placeri. Sunt cunoscute peste 100 de minerale care conțin titan. Cele mai importante dintre ele sunt: ​​rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetit FeTiO3 + Fe3O4, perovskit CaTiO3, titanit CaTiSiO5. Există minereuri primare de titan - ilmenit-titanomagnetit și placer - rutil-ilmenit-zircon.

Minereuri principale: ilmenit (FeTiO3), rutil (TiO2), titanit (CaTiSiO5).

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

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

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

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

În formă pură și sub formă de aliaje

Monumentul din titan lui Gagarin pe Leninsky Prospekt din Moscova

Metalul este utilizat în: industria chimică (reactoare, conducte, pompe, fitinguri pentru conducte), industria militară (blindaje, blindaje și bariere de incendiu în aviație, corpuri de submarin), procese industriale (instalații de desalinizare, procese de celuloză și hârtie), industria auto , industria agricolă, industria alimentară, bijuterii de piercing, industria medicală (proteze, osteoproteze), instrumente dentare și endodontice, implanturi dentare, articole sportive, bijuterii (Alexander Khomov), telefoane mobile, aliaje ușoare etc. Este cel mai important material structural în avioane, rachete, construcții navale.

Turnarea titanului se realizează în cuptoare de vid în matrițe de grafit. Se folosește și turnarea în vid. Din cauza dificultăților tehnologice, este folosit în turnarea artistică într-o măsură limitată. Prima sculptură monumentală din titan turnat din lume este monumentul lui Iuri Gagarin de pe piața care îi poartă numele din Moscova.

Titanul este un adaos de aliaj în multe oțeluri aliate și în majoritatea aliajelor speciale.

Nitinolul (nichel-titan) este un aliaj cu memorie de formă utilizat în medicină și tehnologie.

Aluminurile de titan sunt foarte rezistente la oxidare și rezistente la căldură, ceea ce a determinat, la rândul său, utilizarea lor în aviație și industria auto ca materiale structurale.

Titanul este unul dintre cele mai comune materiale getter utilizate în pompele de vid înalt.

Dioxidul de titan alb (TiO2) este utilizat în vopsele (cum ar fi albul de titan), precum și în fabricarea hârtiei și a materialelor plastice. Aditiv alimentar E171.

Compușii organotitani (de exemplu, tetrabutoxititanul) sunt utilizați ca catalizator și întăritor în industria chimică și a vopselei.

Compușii anorganici de titan sunt utilizați în industria chimică, electronică, a fibrelor de sticlă ca aditivi sau acoperiri.

Carbura de titan, diborura de titan, carbonitrura de titan sunt componente importante ale materialelor superdure pentru prelucrarea metalelor.

Nitrura de titan este folosită la acoperirea uneltelor, a cupolelor bisericii și la fabricarea bijuteriilor, deoarece. are o culoare asemănătoare cu aurul.

Titanatul de bariu BaTiO3, titanatul de plumb PbTiO3 și o serie de alți titanați sunt feroelectrici.

Există multe aliaje de titan cu diferite metale. Elementele de aliere sunt împărțite în trei grupe, în funcție de efectul lor asupra temperaturii de transformare polimorfă: stabilizatori beta, stabilizatori alfa și întăritori neutri. Primele scad temperatura de transformare, cele din urmă o măresc, iar cele din urmă nu o afectează, dar duc la întărirea prin soluție a matricei. Exemple de stabilizatori alfa: aluminiu, oxigen, carbon, azot. Stabilizatori beta: molibden, vanadiu, fier, crom, nichel. Întăritori neutri: zirconiu, staniu, siliciu. Stabilizatorii beta, la rândul lor, sunt împărțiți în beta-izomorfi și beta-eutectoizi. Cel mai comun aliaj de titan este aliajul Ti-6Al-4V (în clasificarea rusă - VT6).

60% - vopsea;

20% - plastic;

13% - hârtie;

7% - inginerie mecanică.

15-25 USD pe kilogram, în funcție de puritate.

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

Prețul ferotitanului (minim 70% titan) din 22.12.2010 este de 6,82 USD per kilogram. La 01.01.2010 prețul era la nivelul de 5,00 USD per kilogram.

În Rusia, prețurile titanului la începutul anului 2012 erau de 1200-1500 de ruble/kg.

Avantaje:

densitatea redusă (4500 kg/m3) ajută la reducerea masei materialului folosit;

rezistență mecanică ridicată. Trebuie remarcat faptul că la temperaturi ridicate (250-500 °C) aliajele de titan sunt superioare ca rezistență față de aliajele de aluminiu și magneziu de înaltă rezistență;

rezistență la coroziune neobișnuit de ridicată, datorită capacității titanului de a forma pelicule continue subțiri (5-15 microni) de oxid de TiO2 la suprafață, lipite ferm de masa metalică;

rezistența specifică (raportul dintre rezistență și densitate) a celor mai bune aliaje de titan ajunge la 30-35 sau mai mult, ceea ce este aproape de două ori rezistența specifică a oțelurilor aliate.

Defecte:

preț mare producție, titanul este mult mai scump decât fierul, aluminiul, cuprul, magneziul;

interacțiune activă la temperaturi ridicate, în special în stare lichida, cu toate gazele care alcătuiesc atmosfera, în urma cărora titanul și aliajele sale nu pot fi topite decât în ​​vid sau într-un mediu de gaze inerte;

dificultăți implicate în producerea deșeurilor de titan;

proprietăți antifricțiune slabe din cauza lipirii titanului de multe materiale, titanul asociat cu titanul nu poate funcționa pentru frecare;

înclinația ridicată a titanului și a multor aliaje ale acestuia la fragilizarea hidrogenului și coroziunea sării;

prelucrabilitate slabă similară cu cea a oțelurilor inoxidabile austenitice;

activitate chimică ridicată, tendință de creștere a boabelor la temperatură ridicată și transformări de fazăîn timpul ciclului de sudare provoacă dificultăți în sudarea titanului.

Partea principală a titanului este cheltuită pentru nevoile aviației și tehnologiei rachetelor și construcțiilor navale maritime. Titanul (ferotitanul) este utilizat ca aditiv de aliere pentru oțelurile de înaltă calitate și ca dezoxidant. Titanul tehnic este utilizat pentru fabricarea rezervoarelor, reactoarelor chimice, conductelor, fitingurilor, pompelor, supapelor și a altor produse care funcționează în medii agresive. Grilele și alte părți ale dispozitivelor de electrovacuum care funcționează la temperaturi ridicate sunt fabricate din titan compact.

În ceea ce privește utilizarea ca material structural, titanul se află pe locul 4, al doilea după Al, Fe și Mg. Aluminurile de titan sunt foarte rezistente la oxidare și rezistente la căldură, ceea ce a determinat, la rândul său, utilizarea lor în aviație și industria auto ca materiale structurale. Siguranța biologică a titanului îl face un material excelent pentru industria alimentară și chirurgia reconstructivă.

Titanul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă în inginerie datorită rezistenței lor mecanice ridicate, care este menținută la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune, rezistență la căldură, rezistență specifică, densitate scăzută și alte proprietăți utile. Costul ridicat al titanului și aliajelor sale este în multe cazuri compensat de performanța lor mai mare, iar în unele cazuri ele sunt singurul material din care este posibil să se fabrice echipamente sau structuri capabile să funcționeze în anumite condiții specifice.

Aliajele de titan joacă un rol important în tehnologia aviației, unde se urmărește obținerea celui mai ușor design combinat cu rezistența necesară. Titanul este ușor în comparație cu alte metale, dar în același timp poate funcționa la temperaturi ridicate. Aliajele de titan sunt folosite pentru a face piele, piese de fixare, un set de putere, piese de șasiu și diverse unități. De asemenea, aceste materiale sunt folosite în construcția motoarelor cu reacție de avioane. Acest lucru vă permite să reduceți greutatea lor cu 10-25%. Aliajele de titan sunt folosite pentru a produce discuri și palete de compresor, piese de admisie a aerului și palete de ghidare și elemente de fixare.

Titanul și aliajele sale sunt, de asemenea, folosite în știința rachetelor. Având în vedere funcționarea pe termen scurt a motoarelor și trecerea rapidă a straturilor dense ale atmosferei, problemele rezistenței la oboseală, rezistenței statice și, într-o oarecare măsură, fluajului sunt înlăturate în știința rachetelor.

Titanul tehnic nu este potrivit pentru aplicațiile aviatice din cauza rezistenței sale la căldură insuficient de ridicate, dar datorită rezistenței sale la coroziune excepțional de ridicate, în unele cazuri este indispensabil în industria chimică și construcțiile navale. Deci este utilizat la fabricarea compresoarelor și pompelor pentru pomparea unor medii agresive precum acidul sulfuric și clorhidric și sărurile acestora, conducte, supape, autoclave, diverse recipiente, filtre etc. Numai titanul are rezistență la coroziune în medii precum clorul umed, soluții apoase și acide de clor, prin urmare echipamentele pentru industria clorului sunt fabricate din acest metal. Titanul este folosit pentru a face schimbătoare de căldură care funcționează în medii corozive, de exemplu, în acid azotic (nu fumează). În construcțiile navale, titanul este utilizat pentru fabricarea elicelor, placarea navelor, submarinelor, torpilelor etc. Cojile nu se lipesc de titan și aliajele sale, ceea ce mărește brusc rezistența vasului atunci când se mișcă.

Aliajele de titan sunt promițătoare pentru utilizare în multe alte aplicații, dar utilizarea lor în tehnologie este constrânsă de costul ridicat și deficitul de titan.

Compușii de titan sunt, de asemenea, utilizați pe scară largă în diverse industrii. Carbura de titan are o duritate mare și este folosită la fabricarea sculelor de tăiere și a materialelor abrazive. Dioxidul de titan alb (TiO2) este utilizat în vopsele (cum ar fi albul de titan), precum și în fabricarea hârtiei și a materialelor plastice. Compușii organotitani (de exemplu, tetrabutoxititanul) sunt utilizați ca catalizator și întăritor în industria chimică și a vopselei. Compușii anorganici de titan sunt utilizați în industria chimică, electronică, din fibră de sticlă ca aditiv. Diborura de titan este o componentă importantă a materialelor de prelucrare a metalelor superdure. Nitrura de titan este folosită pentru acoperirea sculelor.

Cu prețurile ridicate actuale pentru titan, acesta este utilizat în principal pentru producția de echipamente militare, unde rolul principal nu revine costului, ci caracteristicilor tehnice. Cu toate acestea, sunt cunoscute cazuri de utilizare a proprietăților unice ale titanului pentru nevoi civile. Pe măsură ce prețul titanului scade și producția sa crește, utilizarea acestui metal în scopuri militare și civile se va extinde din ce în ce mai mult.

Aviaţie. Greutatea specifică scăzută și rezistența ridicată (în special la temperaturi ridicate) ale titanului și aliajelor sale le fac materiale de aviație foarte valoroase. În domeniul construcției de avioane și al producției de motoare de aeronave, titanul înlocuiește din ce în ce mai mult aluminiul și oțelul inoxidabil. Pe măsură ce temperatura crește, aluminiul își pierde rapid rezistența. Pe de altă parte, titanul are un avantaj clar de rezistență la temperaturi de până la 430°C, iar temperaturile ridicate de acest ordin apar la viteze mari datorită încălzirii aerodinamice. Avantajul înlocuirii oțelului cu titan în aviație este de a reduce greutatea fără a sacrifica rezistența. Reducerea totală a greutății cu performanță crescută la temperaturi ridicate permite o sarcină utilă, raza de acțiune și manevrabilitate sporite a aeronavei. Așa se explică eforturile care vizează extinderea utilizării titanului în construcția de aeronave la fabricarea de motoare, construcția de fuzelaje, fabricarea de piei și chiar elemente de fixare.

În construcția motoarelor cu reacție, titanul este folosit în principal pentru fabricarea paletelor compresoarelor, a discurilor de turbină și a multor alte piese ștanțate. Aici, titanul înlocuiește oțelurile aliate inoxidabile și tratate termic. O economie de un kilogram în greutatea motorului economisește până la 10 kg în greutatea totală a aeronavei datorită ușurării fuselajului. În viitor, se plănuiește utilizarea foii de titan pentru fabricarea carcaselor pentru camerele de ardere ale motoarelor.

În construcția de avioane, titanul este utilizat pe scară largă pentru piesele fuselajului care funcționează la temperaturi ridicate. Placa de titan este utilizată pentru fabricarea tuturor tipurilor de carcase, mantale de protecție a cablurilor și ghidaje pentru proiectile. Fabricat din foi de titan aliat diverse elemente rigiditate, rame fuselaj, nervuri etc.

Carcasele, clapetele, mantaua cablurilor și ghidajele proiectilelor sunt fabricate din titan nealiat. Titanul aliat este utilizat pentru fabricarea cadrului fuzelajului, cadrelor, conductelor și barierelor de incendiu.

Titanul este din ce în ce mai folosit în construcția aeronavelor F-86 și F-100. În viitor, titanul va fi folosit pentru a face uși ale trenurilor de aterizare, conducte hidraulice, țevi de eșapament și duze, lămpi, clapete, bare pliabile etc.

Titanul poate fi folosit pentru a face plăci de blindaj, pale de elice și cutii de obuze.

Titanul este utilizat în prezent în construcția de avioane. aviaţia militară Douglas X-3 pentru placare, Republican F-84F, Curtiss-Wright J-65 și Boeing B-52.

Titanul este folosit și în construcția aeronavelor civile DC-7. Compania Douglas, prin înlocuirea aliajelor de aluminiu și oțel inoxidabil cu titan în fabricarea nacelei motorului și a barierelor de incendiu, a realizat deja economii în greutatea structurii aeronavei de aproximativ 90 kg. În prezent, greutatea pieselor de titan din această aeronavă este de 2%, iar această cifră este de așteptat să crească la 20% din greutatea totală a aeronavei.

Utilizarea titanului face posibilă reducerea greutății elicopterelor. Placa de titan este utilizată pentru podele și uși. O reducere semnificativă a greutății elicopterului (aproximativ 30 kg) a fost realizată prin înlocuirea oțelului aliat cu titan pentru învelișul palelor rotoarelor acestuia.

Marinei. Rezistența la coroziune a titanului și a aliajelor sale le face un material foarte valoros pe mare. Departamentul Marinei din SUA investighează pe larg rezistența la coroziune a titanului împotriva expunerii la gaze de ardere, abur, ulei și apă de mare. Rezistența specifică ridicată a titanului este aproape de aceeași importanță în afacerile navale.

Greutatea specifică scăzută a metalului, combinată cu rezistența la coroziune, crește manevrabilitatea și raza de acțiune a navelor și, de asemenea, reduce costurile de întreținere a piesei de material și repararea acesteia.

Aplicațiile titanului în marina includ fabricarea de amortizoare de eșapament pentru motoarele diesel submarine, instrumente de masura, tevi cu pereti subtiri pentru condensatoare si schimbatoare de caldura. Potrivit experților, titanul, ca niciun alt metal, este capabil să mărească durata de viață a amortizoarelor de eșapament de pe submarine. Pentru discurile de măsurare expuse la apă sărată, benzină sau ulei, titanul va oferi o durabilitate mai bună. Se investigheaza posibilitatea utilizarii titanului pentru fabricarea tuburilor schimbatoare de caldura, care sa fie rezistente la coroziune in apa de mare care spala tuburile din exterior si sa reziste in acelasi timp si la efectele condensului de evacuare care curge in interiorul acestora. Se are în vedere posibilitatea fabricării antenelor și componentelor instalațiilor radar din titan, care trebuie să fie rezistente la efectele gazelor de ardere și ale apei de mare. Titanul poate fi folosit și pentru producția de piese precum supape, elice, piese de turbină etc.

Artilerie. Aparent, cel mai mare consumator potențial de titan ar putea fi artileria, unde în prezent se desfășoară cercetări intense asupra diferitelor prototipuri. Cu toate acestea, în acest domeniu, producția numai a pieselor individuale și a pieselor din titan este standardizată. Utilizarea destul de limitată a titanului în artilerie cu o gamă largă de cercetări se explică prin costul său ridicat.

Au fost investigate diverse piese ale echipamentului de artilerie din punctul de vedere al posibilității de înlocuire a materialelor convenționale cu titan, sub rezerva unei reduceri a prețurilor titanului. Atenția principală a fost acordată pieselor pentru care reducerea greutății este esențială (piese transportate manual și transportate cu aer).

Placă de bază de mortar realizată din titan în loc de oțel. Printr-o astfel de înlocuire și după unele modificări, în loc de o placă de oțel din două jumătăți cu o greutate totală de 22 kg, a fost posibilă crearea unei piese cu o greutate de 11 kg. Datorită acestei înlocuiri, este posibil să se reducă numărul personalului de service de la trei la doi. Se ia în considerare posibilitatea utilizării titanului pentru fabricarea opritoarelor de flăcări pentru arme.

Sunt testate suporturile de tun, crucile de cărucior și cilindrii de recul din titan. Titanul poate fi utilizat pe scară largă în producția de proiectile și rachete ghidate.

Primele studii asupra titanului și aliajelor sale au arătat posibilitatea fabricării plăcilor de blindaj din acestea. Înlocuirea armurii de oțel (12,7 mm grosime) cu armuri de titan cu aceeași rezistență la proiectil (16 mm grosime) face posibilă, conform acestor studii, economisirea de până la 25% în greutate.

Aliajele de titan de înaltă calitate dau speranță în posibilitatea înlocuirii plăcilor de oțel cu plăci de titan de grosime egală, ceea ce economisește până la 44% în greutate. Utilizarea industrială a titanului va oferi o mai mare manevrabilitate, va crește raza de transport și durabilitatea pistolului. Nivelul actual de dezvoltare a transportului aerian face evidente avantajele mașinilor blindate ușoare și ale altor vehicule fabricate din titan. Departamentul de artilerie intenționează să echipeze infanteriei cu căști, baionete, lansatoare de grenade și aruncătoare de flăcări de mână din titan. Aliajul de titan a fost folosit pentru prima dată în artilerie pentru fabricarea pistonului unor tunuri automate.

Transport. Multe dintre beneficiile utilizării titanului în producția de material blindat se aplică și vehiculelor.

Înlocuirea materialelor structurale consumate în prezent de întreprinderile de inginerie de transport cu titan ar trebui să conducă la o reducere a consumului de combustibil, o creștere a capacității de sarcină utilă, o creștere a limitei de oboseală a pieselor mecanismelor manivelă etc. căi ferate este esențial să reduceți greutatea moartă. O reducere semnificativă a greutății totale a materialului rulant datorită utilizării titanului va economisi în tracțiune, va reduce dimensiunile gâturilor și a cutiilor de osie.

Greutatea este, de asemenea, importantă pentru remorci. Aici, înlocuirea oțelului cu titan în producția de osii și roți ar crește și capacitatea de sarcină utilă.

Toate aceste oportunități ar putea fi realizate prin reducerea prețului titanului de la 15 la 2-3 dolari pe kilogram de semifabricate din titan.

Industria chimica. În producția de echipamente pentru industria chimică, rezistența la coroziune a metalului este de cea mai mare importanță. De asemenea, este esențial să reduceți greutatea și să creșteți rezistența echipamentului. În mod logic, ar trebui să presupunem că titanul ar putea oferi o serie de beneficii în producția de echipamente pentru transportul acizilor, alcalinelor și sărurilor anorganice din acesta. Se deschid posibilități suplimentare de utilizare a titanului în producția de echipamente precum rezervoare, coloane, filtre și tot felul de cilindri de înaltă presiune.

Utilizarea conductelor de titan poate crește coeficientul acțiune utilă serpentine de încălzire în autoclave de laborator și schimbătoare de căldură. Aplicabilitatea titanului pentru producerea de cilindri în care gazele și lichidele sunt stocate sub presiune pentru o lungă perioadă de timp este evidențiată de utilizarea în microanaliza produselor de ardere în locul unui tub de sticlă mai greu (prezentat în partea superioară a imaginii). Datorită grosimii mici a peretelui și a greutății specifice scăzute, acest tub poate fi cântărit pe balanțe analitice mai mici și mai sensibile. Aici, combinația dintre ușurință și rezistență la coroziune permite o precizie îmbunătățită. analiza chimica.

Alte aplicații. Utilizarea titanului este oportună în industria alimentară, petrolieră și electrică, precum și pentru fabricarea instrumentelor chirurgicale și în chirurgia în sine.

Mesele pentru prepararea alimentelor, mesele pentru abur din titan sunt de calitate superioara produselor din otel.

În industria de foraj de petrol și gaze, lupta împotriva coroziunii este de mare importanță, astfel încât utilizarea titanului va face posibilă înlocuirea mai rar tijelor echipamentelor de coroziune. În producția catalitică și pentru fabricarea conductelor de petrol, este de dorit să se utilizeze titan, care păstrează proprietățile mecanice la temperaturi ridicate și are o bună rezistență la coroziune.

În industria electrică, titanul poate fi folosit pentru cablurile de blindare datorită rezistenței sale specifice bune, ridicate rezistență electricăși proprietăți nemagnetice.

În diverse industrii, încep să fie folosite elemente de fixare de o formă sau alta din titan. O extindere suplimentară a utilizării titanului este posibilă pentru fabricarea instrumentelor chirurgicale, în principal datorită rezistenței sale la coroziune. Instrumentele din titan sunt superioare în acest sens față de instrumentele chirurgicale convenționale atunci când sunt fierte în mod repetat sau autoclavate.

În domeniul chirurgiei, titanul s-a dovedit a fi mai bun decât vitallium și oțelurile inoxidabile. Prezența titanului în corp este destul de acceptabilă. Placa și șuruburile din titan pentru fixarea oaselor au fost în corpul animalului timp de câteva luni, iar osul a crescut în filetele șuruburilor și în orificiul plăcii.

Avantajul titanului constă și în faptul că țesutul muscular se formează pe placă.

Aproximativ jumătate din produsele din titan produse în lume sunt de obicei trimise industriei aeronautice civile, dar declinul acestuia după evenimentele tragice bine-cunoscute îi forțează pe mulți participanți din industrie să caute noi aplicații pentru titan. Acest material reprezintă prima parte a unei selecții de publicații din presa metalurgică străină dedicate perspectivelor titanului în conditii moderne. Potrivit unuia dintre cei mai importanți producători americani de titan RT1, din volumul total al producției de titan la scară globală la nivelul de 50-60 de mii de tone pe an, segmentul aerospațial reprezintă până la 40 de consumuri, aplicații și aplicații industriale. reprezintă 34, iar zona militară 16, iar aproximativ 10 au reprezentat utilizarea titanului în produsele de consum. Aplicațiile industriale ale titanului includ procese chimice, industria energetică, petrol și gaze, instalații de desalinizare. Aplicațiile militare neaeronautice includ în principal utilizarea în artilerie și vehicule de luptă. Sectoarele cu utilizare semnificativă a titanului sunt industria auto, arhitectură și construcții, articole sportive și bijuterii. Aproape tot titanul din lingouri este produs în SUA, Japonia și CSI - Europa reprezintă doar 3,6 din volumul global. Piețele regionale pentru utilizarea finală a titanului variază foarte mult - cel mai izbitor exemplu de originalitate este Japonia, unde sectorul aerospațial civil reprezintă doar 2-3 utilizând 30 din consumul total de titan în echipamente și elemente structurale ale fabricilor chimice. Aproximativ 20% din cererea totală a Japoniei este pentru energie nucleară și centrale cu combustibil solid, restul este pentru arhitectură, medicină și sport. Imaginea opusă se observă în SUA și Europa, unde consumul în sectorul aerospațial este extrem de important - 60-75 și, respectiv, 50-60 pentru fiecare regiune. În SUA, piețele finale puternice în mod tradițional sunt produsele chimice, echipamentele medicale, echipamentele industriale, în timp ce în Europa cea mai mare pondere este în industria petrolului și a gazelor și în industria construcțiilor. Dependența puternică de industria aerospațială a fost o preocupare de lungă durată pentru industria titanului, care încearcă să extindă aplicațiile titanului, în special în actuala recesiune a titanului. aviatie Civila la scară globală. Potrivit US Geological Survey, în primul trimestru al anului 2003 a existat o scădere semnificativă a importurilor de burete de titan - doar 1319 tone, adică cu 62 mai puțin decât 3431 tone în aceeași perioadă din 2002. Sectorul aerospațial va fi întotdeauna una dintre piețele de top pentru titan, dar noi, cei din industria titanului, trebuie să facem față provocării și să facem tot ce putem pentru a ne asigura că industria noastră nu se dezvoltă și nu are cicluri de recesiune în sectorul aerospațial. Unii dintre cei mai importanți producători ai industriei de titan văd oportunități în creștere pe piețele existente, una dintre acestea fiind piața de echipamente și materiale submarine. Potrivit lui Martin Proko, Manager de Vânzări și Distribuție pentru RT1, titanul a fost folosit pentru generarea de energie și aplicații subacvatice de mult timp, de la începutul anilor 1980, dar numai în ultimii cinci ani aceste zone s-au dezvoltat constant, cu o creștere corespunzătoare în nisa de piata. În ceea ce privește operațiunile subacvatice, creșterea aici se datorează în primul rând operațiunilor de foraj la adâncime mai mare unde titanul este cel mai potrivit material. Este, ca să spunem așa, sub apă ciclu de viață este de cincizeci de ani, ceea ce corespunde duratei obișnuite a proiectelor subacvatice. Am enumerat deja domeniile în care este probabilă o creștere a utilizării titanului. Directorul de vânzări Howmet Ti-Cast, Bob Funnell, observă că starea actuală a pieței poate fi văzută ca oportunități de creștere în noi domenii, cum ar fi piese rotative pentru turbocompresoare de camioane, rachete și pompe.

Unul dintre proiectele noastre în derulare este dezvoltarea sistemelor de artilerie ușoară BAE Butitzer XM777 cu un calibru de 155 mm. Newmet va furniza 17 din cele 28 de ansambluri structurale din titan pentru fiecare suport de armă, iar livrările către Corpul Marin al SUA urmează să fie în august 2004. Cu o greutate totală a pistolului de 9.800 de lire sterline de aproximativ 4,44 tone, titanul reprezintă aproximativ 2.600 de lire sterline de aproximativ 1,18 tone de titan în designul său - este folosit un aliaj 6A14U cu un număr mare de piese turnate, spune Frank Hrster, șeful sistemelor de sprijinire a incendiilor BAE Sy81et8. Acest sistem XM777 va înlocui actualul sistem M198 Newitzer, care cântărește aproximativ 17.000 de lire sterline și aproximativ 7,71 tone. Producția în masă este planificată pentru perioada 2006-2010 - livrările în SUA, Marea Britanie și Italia sunt inițial programate, dar este posibilă extinderea programului de livrări către țările membre NATO. John Barber de la Timet subliniază că exemple de echipamente militare care utilizează cantități semnificative de titan în construcția lor sunt tancul Abramé și vehiculul de luptă Bradley. În ultimii doi ani, a fost în curs de desfășurare un program comun între NATO, SUA și Marea Britanie pentru a intensifica utilizarea titanului în sistemele de arme și apărare. După cum s-a menționat de mai multe ori, titanul este foarte potrivit pentru utilizarea în industria auto, cu toate acestea, ponderea acestei direcții este destul de modestă - aproximativ 1 din volumul total de titan consumat, sau 500 de tone pe an, potrivit italianului. compania Poggipolini, un producător de componente și piese din titan pentru Formula 1 și motociclete de curse. Daniele Stoppolini, șeful de cercetare și dezvoltare la această companie, consideră că cererea actuală de titan pe acest segment de piață este la nivelul de 500 de tone, odată cu utilizarea masivă a acestui material în construcția de supape, arcuri, sisteme de evacuare, transmisie. arbori, șuruburi, ar putea crește la nivelul de aproape 16.000 de tone pe an. El a adăugat că compania sa abia începe să dezvolte producția automată de șuruburi din titan pentru a reduce costurile de producție. În opinia sa, factorii limitanți, datorită cărora utilizarea titanului nu se extinde semnificativ în industria auto, sunt imprevizibilitatea cererii și incertitudinea cu aprovizionarea cu materii prime. În același timp, o nișă potențială mare pentru titan rămâne în industria auto, combinând caracteristicile optime de greutate și rezistență pentru arcuri elicoidale și sistemele de gaze de eșapament. Din păcate, pe piața americană, utilizarea pe scară largă a titanului în aceste sisteme este marcată doar de un model semi-sport destul de exclusivist Chevrolet Corvette Z06, care în niciun caz nu poate pretinde că este o mașină de masă. Cu toate acestea, din cauza provocărilor continue legate de economia de combustibil și rezistența la coroziune, perspectivele pentru titan în acest domeniu rămân. Pentru aprobarea pe piețele de aplicații non-aerospațiale și non-militare, recent a fost creată o societate mixtă UNITI în numele său, cuvântul unitate este jucat - unitate și Ti - desemnarea titanului în tabelul periodic ca parte a lumii. producători de vârf de titan - American Allegheny Technologies și rus VSMPO-Avisma. Aceste piețe au fost excluse în mod deliberat, a spus Carl Moulton, președintele noii companii, deoarece intenționăm să facem din noua companie un furnizor de frunte pentru industriile care utilizează piese și ansambluri din titan, în principal petrochimice și generarea de energie. În plus, intenționăm să comercializăm în mod activ în domeniile dispozitivelor de desalinizare, vehicule, produse de larg consum și electronice. Consider că unitățile noastre de producție se completează bine - VSMPO are capacități remarcabile pentru producerea de produse finite, Allegheny are tradiții excelente în producția de produse laminate cu titan la rece și la cald. Cota UNITI pe piața globală a produselor din titan este de așteptat să fie de 45 de milioane de lire sterline, aproximativ 20.411 de tone. Piața echipamentelor medicale poate fi considerată o piață în continuă dezvoltare - conform British Titanium International Group, conținutul anual de titan la nivel mondial în diferite implanturi și proteze este de aproximativ 1000 de tone, iar această cifră va crește, pe măsură ce posibilitățile de înlocuire a intervențiilor chirurgicale articulațiile umane după accidente sau răni. Pe lângă avantajele evidente ale flexibilității, rezistenței, ușurinței, titanul este foarte compatibil cu organismul în sens biologic datorită absenței coroziunii țesuturilor și fluidelor din corpul uman. În stomatologie, utilizarea protezelor și a implanturilor crește vertiginos - de trei ori în ultimii zece ani, potrivit Asociației Stomatologice Americane, în mare parte datorită caracteristicilor titanului. Deși titanul a fost folosit în arhitectură de peste 25 de ani, acesta utilizare largăîn acest domeniu a început abia în anul trecut. Extinderea aeroportului Abu Dhabi din Emiratele Arabe Unite, programată să fie finalizată în 2006, va folosi până la 1,5 milioane de lire sterline din aproximativ 680 de tone de titan. Destul de multe proiecte arhitecturale și de construcție care utilizează titan sunt planificate să fie implementate nu numai în țările dezvoltate din SUA, Canada, Marea Britanie, Germania, Elveția, Belgia, Singapore, ci și în Egipt și Peru.

Segmentul pieței bunurilor de larg consum este în prezent segmentul cu cea mai rapidă creștere a pieței de titan. În timp ce acum 10 ani acest segment era doar 1-2 din piața de titan, astăzi a crescut la 8-10 din piață. În general, consumul de titan în industria bunurilor de larg consum a crescut cu aproximativ de două ori mai mult decât întreaga piață a titanului. Utilizarea titanului în sport este cea mai lungă durată și deține cea mai mare parte din utilizarea titanului în produsele de larg consum. Motivul pentru popularitatea titanului în echipamentele sportive este simplu - vă permite să obțineți un raport de greutate și rezistență superior oricărui alt metal. Utilizarea titanului în biciclete a început cu aproximativ 25-30 de ani în urmă și a fost prima utilizare a titanului în echipamentele sportive. Sunt utilizate în principal țevi din aliaj Ti3Al-2,5V ASTM grad 9. Alte piese fabricate din aliaje de titan includ frâne, pinioane și arcuri de scaun. Utilizarea titanului în fabricarea croselor de golf a început pentru prima dată la sfârșitul anilor 80 și începutul anilor 90 de către producătorii de cluburi din Japonia. Înainte de 1994-1995, această aplicare a titanului era practic necunoscută în SUA și Europa. Acest lucru s-a schimbat când Callaway și-a introdus bastonul de titan Ruger Titanium, numit Great Big Bertha. Datorită beneficiilor evidente și marketingului bine gândit de la Callaway, bastoanele de titan au devenit un succes instantaneu. Într-o perioadă scurtă de timp, crosele de titan au trecut de la echipamentul exclusiv și scump al unui grup mic de jucători de golf la a fi utilizate pe scară largă de majoritatea jucătorilor de golf, fiind în același timp mai scumpe decât crosele de oțel. Aș dori să citez principalele tendințe, după părerea mea, în dezvoltarea pieței de golf; aceasta a trecut de la high-tech la producția de masă într-o perioadă scurtă de 4-5 ani, urmând calea altor industrii cu forță de muncă ridicată. costuri precum producția de îmbrăcăminte, jucării și electronice de larg consum, producția de crose de golf a ajuns în țările cu cea mai ieftină forță de muncă mai întâi în Taiwan, apoi în China, iar acum fabricile sunt construite în țări cu forță de muncă și mai ieftină, cum ar fi Vietnam și Thailanda, titanul este cu siguranță folosit pentru șoferi, unde calitățile sale superioare oferă un avantaj clar și justifică mai mult preț mare. Cu toate acestea, titanul nu a găsit încă o utilizare foarte răspândită pe cluburile ulterioare, deoarece creșterea semnificativă a costurilor nu este susținută de o îmbunătățire corespunzătoare a jocului. În prezent, driverele sunt produse în principal cu o suprafață de lovire forjată, un blat forjat sau turnat și un fund turnat.Recent, Asociația Profesională de Golf ROA a permis o creștere a limitei superioare a așa-numitului factor de retur, în legătură cu care toți producătorii de cluburi vor încerca să mărească proprietățile arcului suprafeței de lovire. Pentru a face acest lucru, este necesar să reduceți grosimea suprafeței de impact și să utilizați aliaje mai puternice pentru aceasta, cum ar fi SP700, 15-3-3-3 și VT-23. Acum să ne concentrăm pe utilizarea titanului și a aliajelor sale pe alte echipamente sportive. Tuburile pentru biciclete de curse și alte piese sunt fabricate din aliaj ASTM Grade 9 Ti3Al-2.5V. O cantitate surprinzător de semnificativă de foaie de titan este utilizată la fabricarea cuțitelor de scufundări. Majoritatea producătorilor folosesc aliaj Ti6Al-4V, dar acest aliaj nu oferă durabilitate a marginilor lamei ca și alte aliaje mai puternice. Unii producători trec la utilizarea aliajului BT23.

Prețul de vânzare cu amănuntul al cuțitelor de scuba din titan este de aproximativ 70-80 USD. Potcoavele din titan turnat asigură o reducere semnificativă a greutății în comparație cu oțelul, oferind în același timp rezistența necesară. Din păcate, această utilizare a titanului nu s-a materializat deoarece potcoavele de titan scânteiau și înspăimântau caii. Puțini vor fi de acord să folosească potcoave de titan după prima experiențe proaste. Titanium Beach, cu sediul în Newport Beach, California Newport Beach, California, a dezvoltat lame de skate din aliaj Ti6Al-4V. Din păcate, iar aici problema este durabilitatea marginii lamelor. Cred că acest produs are șanse să trăiască dacă producătorii folosesc aliaje mai puternice precum 15-3-3-3 sau BT-23. Titanul este utilizat pe scară largă în alpinism și drumeții, pentru aproape toate articolele pe care alpiniștii și drumeții le poartă în rucsac sticle, pahare 20-30 USD la vânzare cu amănuntul, seturi de gătit aproximativ 50 USD la vânzare cu amănuntul, vesela fabricate în principal din titan pur comercial de gradul 1 și 2. Alte exemple echipamentele de alpinism și drumeții sunt sobe compacte, suporturi și suporturi pentru corturi, piolet și șuruburi pentru gheață. Producătorii de arme au început recent să producă pistoale din titan atât pentru tir sportiv, cât și pentru aplicații de aplicare a legii.

Electronicele de larg consum sunt o piață destul de nouă și în creștere rapidă pentru titan. În multe cazuri, utilizarea titanului în electronicele de larg consum nu se datorează numai proprietăților sale excelente, ci și aspectului atractiv al produselor. Titanul pur de gradul 1 din punct de vedere comercial este utilizat pentru a face carcase pentru laptopuri, telefoane mobile, televizoare cu ecran plat cu plasmă și alte echipamente electronice. Utilizarea titanului în construcția difuzoarelor oferă proprietăți acustice superioare datorită faptului că titanul este mai ușor decât oțelul, ceea ce duce la o sensibilitate acustică crescută. Ceasurile din titan, introduse pentru prima dată pe piață de producătorii japonezi, sunt acum unul dintre cele mai accesibile și recunoscute produse din titan de consum. Consumul mondial de titan în producția de bijuterii tradiționale și așa-numitele purtabile este măsurat în câteva zeci de tone. Din ce în ce mai mult, puteți vedea verighete din titan și, desigur, oamenii care poartă bijuterii pe corp sunt pur și simplu obligați să folosească titan. Titanul este utilizat pe scară largă în fabricarea de elemente de fixare și fitinguri marine, unde combinația dintre rezistența ridicată la coroziune și rezistența este foarte importantă. Atlas Ti, cu sediul în Los Angeles, produce o gamă largă de aceste produse din aliaj VTZ-1. Utilizarea titanului în producția de scule a început pentru prima dată în Uniunea Sovietică la începutul anilor 80, când, la instrucțiunile guvernului, au fost fabricate instrumente ușoare și convenabile pentru a facilita munca muncitorilor. Gigantul sovietic al producției de titan, Verkhne-Saldinskoye Metal Processing Production Association, producea la acea vreme lopeți, extractoare de cuie, monturi, securi și chei de titan.

Mai târziu, producătorii de scule japonezi și americani au început să folosească titanul în produsele lor. Nu cu mult timp în urmă, VSMPO a semnat un contract cu Boeing pentru furnizarea de plăci de titan. Acest contract a avut, fără îndoială, un efect foarte benefic asupra dezvoltării producției de titan în Rusia. Titanul a fost utilizat pe scară largă în medicină de mulți ani. Avantajele sunt rezistența, rezistența la coroziune și, cel mai important, unii oameni sunt alergici la nichel, o componentă necesară a oțelurilor inoxidabile, în timp ce nimeni nu este alergic la titan. Aliajele folosite sunt titan pur comercial și Ti6-4Eli. Titanul este utilizat la fabricarea instrumentelor chirurgicale, a protezelor interne și externe, inclusiv a celor critice, cum ar fi o valvă cardiacă. Cârjele și scaunele cu rotile sunt fabricate din titan. Utilizarea titanului în artă datează din 1967, când a fost ridicat primul monument din titan la Moscova.

În momentul de față, un număr semnificativ de monumente și clădiri din titan au fost ridicate pe aproape toate continentele, inclusiv unele celebre precum Muzeul Guggenheim, construit de arhitectul Frank Gehry în Bilbao. Materialul este foarte popular printre oamenii de artă pentru culoarea, aspectul, rezistența și rezistența la coroziune. Din aceste motive, titanul este folosit în suveniruri și bijuterii, unde concurează cu succes cu metale prețioase precum argintul și chiar aurul. Potrivit lui Martin Proko de la RTi, prețul mediu al buretelui de titan în SUA este de 3,80 pe liră, în Rusia este de 3,20 pe liră. În plus, prețul metalului depinde în mare măsură de ciclicitatea industriei aerospațiale comerciale. Dezvoltarea multor proiecte s-ar putea accelera dramatic dacă s-ar putea găsi modalități de reducere a costurilor de producție și procesare a titanului, de prelucrare a deșeurilor și a tehnologiilor de topire, a declarat Markus Holz, directorul general al German Deutshe Titan. British Titanium este de acord că extinderea producției de titan este împiedicată de costurile mari de producție și că trebuie făcute multe progrese în tehnologia actuală înainte ca titanul să poată fi produs în masă.

Unul dintre pașii în această direcție este dezvoltarea așa-numitului proces FFC, care este un nou proces electrolitic pentru producerea de titan metalic și aliaje, al căror cost este semnificativ mai mic. Potrivit lui Daniele Stoppolini, strategia generală în industria titanului necesită dezvoltarea celor mai potrivite aliaje, tehnologie de producție pentru fiecare nouă piață și aplicarea titanului.

Surse

Wikipedia - Enciclopedia liberă, WikiPedia

metotech.ru - Metotehnică

housetop.com - House Top

atomsteel.com – Tehnologia Atom

domremstroy.ru - DomRemStroy

Etern, misterios, cosmic - toate acestea și multe alte epitete sunt atribuite titanului din diverse surse. Istoria descoperirii acestui metal nu a fost banală: în același timp, mai mulți oameni de știință au lucrat la izolarea elementului în forma sa pură. Procesul de studiu fizic, proprietăți chimiceși definirea domeniilor de aplicare a acestuia astăzi. Titanul este metalul viitorului, locul său în viața umană nu a fost încă determinat în cele din urmă, ceea ce oferă cercetătorilor moderni un spațiu imens pentru creativitate și cercetare științifică.

Caracteristică

Element chimic este indicat în tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev prin simbolul Ti. Este situat în subgrupul secundar al grupei IV a perioadei a patra și are numărul de serie 22. titanul este un metal alb-argintiu, ușor și durabil. Configuratie electronica atomul are următoarea structură: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2 . În consecință, titanul are mai multe stări posibile de oxidare: 2, 3, 4; în cei mai stabili compuși, este tetravalent.

Titan - aliaj sau metal?

Această întrebare îi interesează pe mulți. În 1910, chimistul american Hunter a obținut primul titan pur. Metalul conținea doar 1% impurități, dar, în același timp, cantitatea sa s-a dovedit a fi neglijabilă și nu a făcut posibilă studierea în continuare a proprietăților sale. Plasticitatea substanței obținute a fost obținută numai sub influența temperaturilor ridicate; în condiții normale (temperatura camerei), proba a fost prea fragilă. De fapt, acest element nu i-a interesat pe oamenii de știință, deoarece perspectivele pentru utilizarea lui păreau prea incerte. Dificultatea de obținere și cercetare a redus și mai mult potențialul de aplicare a acestuia. Abia în 1925, chimiștii din Țările de Jos I. de Boer și A. Van Arkel au primit titan metal, ale cărui proprietăți au atras atenția inginerilor și designerilor din întreaga lume. Istoria studiului acestui element începe în 1790, exact în acest moment, în paralel, independent unul de celălalt, doi oameni de știință descoperă titanul ca element chimic. Fiecare dintre ele primește un compus (oxid) al unei substanțe, nereușind să izoleze metalul în forma sa pură. Descoperitorul titanului este călugărul mineralog englez William Gregor. Pe teritoriul parohiei sale, situată în partea de sud-vest a Angliei, tânărul om de știință a început să studieze nisipul negru al Văii Menaken. Rezultatul a fost eliberarea de boabe strălucitoare, care erau un compus de titan. În același timp, în Germania, chimistul Martin Heinrich Klaproth a izolat o nouă substanță din mineralul rutil. În 1797, el a mai dovedit că elementele deschise în paralel sunt asemănătoare. Dioxidul de titan a fost un mister pentru mulți chimiști de mai bine de un secol și nici măcar Berzelius nu a reușit să obțină metal pur. Cele mai recente tehnologii ale secolului al XX-lea au accelerat semnificativ procesul de studiu a elementului menționat și au determinat direcțiile inițiale de utilizare a acestuia. În același timp, domeniul de aplicare este în continuă extindere. Numai complexitatea procesului de obținere a unei substanțe precum titanul pur îi poate limita domeniul de aplicare. Prețul aliajelor și metalului este destul de mare, așa că astăzi nu poate înlocui fierul și aluminiul tradițional.

originea numelui

Menakin este primul nume pentru titan, care a fost folosit până în 1795. Așa, prin apartenența teritorială, W. Gregor a numit elementul nou. Martin Klaproth dă elementului numele de „titan” în 1797. În acest moment, colegii săi francezi, conduși de un chimist destul de reputat A. L. Lavoisier, au propus să numească substanțele nou descoperite în conformitate cu proprietățile lor de bază. Omul de știință german nu a fost de acord cu această abordare, a crezut destul de rezonabil că în stadiul de descoperire este destul de dificil să se determine toate caracteristicile inerente unei substanțe și să le reflecte în nume. Cu toate acestea, trebuie recunoscut că termenul ales intuitiv de Klaproth corespunde pe deplin metalului - acest lucru a fost subliniat în mod repetat de oamenii de știință moderni. Există două teorii principale pentru originea numelui de titan. Metalul ar fi putut fi desemnat în onoarea reginei elfilor Titania (un personaj din mitologia germanică). Acest nume simbolizează atât ușurința, cât și puterea substanței. Majoritatea oamenilor de știință sunt înclinați să folosească versiunea utilizării mitologiei grecești antice, în care fiii puternici ai zeiței pământului Gaia erau numiți titani. Numele elementului descoperit anterior, uraniu, vorbește și el în favoarea acestei versiuni.

Fiind în natură

Dintre metalele care sunt valoroase din punct de vedere tehnic pentru oameni, titanul este al patrulea cel mai abundent în scoarța terestră. Doar fierul, magneziul și aluminiul se caracterizează printr-un procent mare în natură. Cel mai mare conținut de titan se observă în învelișul de bazalt, puțin mai puțin în stratul de granit. În apa de mare, conținutul acestei substanțe este scăzut - aproximativ 0,001 mg / l. Elementul chimic titan este destul de activ, deci nu poate fi găsit în forma sa pură. Cel mai adesea, este prezent în compuși cu oxigen, în timp ce are o valență de patru. Numărul de minerale care conțin titan variază de la 63 la 75 (în diverse surse), în timp ce în stadiul actual al cercetării, oamenii de știință continuă să descopere noi forme ale compușilor săi. Pentru utilizare practică cea mai mare valoare au urmatoarele minerale:

1. Ilmenit (FeTiO3).
2. Rutil (TiO2).
3. Titanit (CaTiSiO 5).
4. Perovskit (CaTiO3).
5. Titanomagnetita (FeTiO 3 + Fe 3 O 4), etc.

Toate minereurile existente care conțin titan sunt împărțite în placer și bazice. Acest element este un migrant slab, poate călători doar sub formă de fragmente de rocă sau roci de fund mâloase în mișcare. În biosferă, cea mai mare cantitate de titan se găsește în alge. La reprezentanții faunei terestre, elementul se acumulează în țesuturile cornoase, păr. Corpul uman se caracterizează prin prezența titanului în splină, glandele suprarenale, placentă, glanda tiroidă.

Proprietăți fizice

Titanul este un metal neferos cu o culoare alb-argintie care arată ca oțel. La o temperatură de 0 0 C, densitatea sa este de 4,517 g / cm 3. Substanța are o greutate specifică scăzută, care este tipică pentru metalele alcaline (cadmiu, sodiu, litiu, cesiu). Din punct de vedere al densității, titanul ocupă o poziție intermediară între fier și aluminiu, în timp ce performanța sa este mai mare decât cea a ambelor elemente. Principalele proprietăți ale metalelor, care sunt luate în considerare la determinarea domeniului de aplicare a acestora, sunt duritatea. Titanul este de 12 ori mai puternic decât aluminiul, de 4 ori mai puternic decât fierul și cuprul, fiind în același timp mult mai ușor. Plasticitatea și limita sa de curgere permit prelucrarea la temperaturi scăzute și ridicate, ca și în cazul altor metale, adică nituirea, forjarea, sudarea, laminarea. O caracteristică distinctivă a titanului este conductivitatea sa termică și electrică scăzută, în timp ce aceste proprietăți sunt păstrate la temperaturi ridicate, până la 500 0 C. Într-un câmp magnetic, titanul este un element paramagnetic, nu este atras ca fierul și nu este împins. afară ca cuprul. Performanța anti-coroziune foarte ridicată în medii agresive și sub solicitări mecanice este unică. Mai mult de 10 ani de stat în apa de mare nu au schimbat aspectul și compoziția plăcii de titan. Fierul în acest caz ar fi complet distrus de coroziune.

Proprietățile termodinamice ale titanului

1. Densitatea (în condiții normale) este de 4,54 g/cm3.
2. Numărul atomic este 22.
3. Grup de metale - refractare, ușoare.
4. Masa atomică a titanului este de 47,0.
5. Punct de fierbere (0 C) - 3260.
6. Volumul molar cm 3 / mol - 10,6.
7. Punctul de topire al titanului (0 C) este 1668.
8. Căldura specifică de evaporare (kJ/mol) - 422,6.
9. Rezistență electrică (la 20 0 C) Ohm * cm * 10 -6 - 45.

Proprietăți chimice

Rezistența crescută la coroziune a elementului se explică prin formarea unui mic film de oxid pe suprafață. Previne (în condiții normale) gazele (oxigen, hidrogen) din atmosfera înconjurătoare a unui element precum titanul metal. Proprietățile sale se modifică sub influența temperaturii. Când se ridică la 600 0 C, are loc o reacție de interacțiune cu oxigenul, rezultând formarea oxidului de titan (TiO 2). În cazul absorbției gazelor atmosferice se formează îmbinări casante care nu au aplicație practică, motiv pentru care sudarea și topirea titanului se realizează în condiții de vid. Reacția reversibilă este procesul de dizolvare a hidrogenului în metal, are loc mai activ cu creșterea temperaturii (de la 400 0 C și mai sus). Titanul, în special particulele sale mici (placă subțire sau sârmă), arde într-o atmosferă de azot. O reacție chimică de interacțiune este posibilă numai la o temperatură de 700 0 C, rezultând formarea nitrurii de TiN. Formează aliaje foarte dure cu multe metale, adesea ca element de aliere. Reacţionează cu halogenii (crom, brom, iod) numai în prezenţa unui catalizator ( temperatura ridicata) și supuse interacțiunii cu materia uscată. În acest caz, se formează aliaje refractare foarte dure. Cu soluțiile majorității alcalinelor și acizilor, titanul nu este activ din punct de vedere chimic, cu excepția sulfuricului concentrat (cu fierbere prelungită), fluorhidric, organic fierbinte (formic, oxalic).

Locul nașterii

Minereurile ilmenite sunt cele mai comune în natură - rezervele lor sunt estimate la 800 de milioane de tone. Depozitele de zăcăminte de rutil sunt mult mai modeste, dar volumul total - menținând în același timp creșterea producției - ar trebui să ofere omenirii pentru următorii 120 de ani un metal precum titanul. Prețul produsului finit va depinde de cerere și de o creștere a nivelului de fabricabilitate, dar, în medie, variază în intervalul de la 1200 la 1800 de ruble/kg. În condiții de îmbunătățire tehnică constantă, costul tuturor proceselor de producție este redus semnificativ odată cu modernizarea lor în timp util. China și Rusia au cele mai mari rezerve, Japonia, Africa de Sud, Australia, Kazahstan, India, Coreea de Sud, Ucraina, Ceylon au și o bază de resurse minerale. Zăcămintele diferă în ceea ce privește volumul de producție și procentul de titan din minereu, cercetările geologice sunt în desfășurare, ceea ce face posibilă presupunerea unei scăderi a valorii de piață a metalului și a utilizării pe scară largă a acestuia. Rusia este de departe cel mai mare producător de titan.

Chitanță

Pentru producția de titan, cel mai des este folosit dioxidul de titan, care conține o cantitate minimă de impurități. Se obține prin îmbogățirea concentratelor de ilmenit sau a minereurilor rutilice. În cuptorul cu arc electric are loc tratamentul termic al minereului, care este însoțit de separarea fierului și formarea de zgură care conține oxid de titan. Metoda sulfatului sau clorurii este utilizată pentru procesarea fracțiunii fără fier. Oxidul de titan este o pulbere gri (vezi fotografia). Titanul metal este obținut prin prelucrarea sa în faze.

Prima fază este procesul de sinterizare a zgurii cu cocs și expunerea la vapori de clor. TiCl4 rezultat este redus cu magneziu sau sodiu atunci când este expus la o temperatură de 850 0 C. Burete de titan (masă topită poroasă) obţinută ca rezultat reactie chimica, rafinat sau topit în lingouri. În funcție de direcția ulterioară de utilizare, se formează un aliaj sau un metal pur (impuritățile sunt îndepărtate prin încălzire la 1000 0 C). Pentru producerea unei substanțe cu un conținut de impurități de 0,01% se folosește metoda iodurii. Se bazează pe procesul de evaporare a vaporilor săi dintr-un burete de titan pretratat cu halogen.

Aplicații

Temperatura de topire a titanului este destul de ridicată, ceea ce, având în vedere ușurința metalului, este un avantaj neprețuit al folosirii acestuia ca material structural. Prin urmare, își găsește cea mai mare aplicație în construcțiile navale, industria aviatica, fabricarea de rachete, industriile chimice. Titanul este destul de des folosit ca aditiv de aliere în diferite aliaje, care au caracteristici crescute de duritate și rezistență la căldură. Proprietățile anticorozive ridicate și capacitatea de a rezista la cele mai agresive medii fac acest metal indispensabil pentru industria chimică. Titanul (aliajele sale) este folosit pentru fabricarea conductelor, rezervoarelor, supapelor, filtrelor utilizate la distilarea și transportul acizilor și a altor substanțe chimic active. Este solicitat atunci când se creează dispozitive care funcționează în condiții de indicatoare de temperatură ridicate. Compușii de titan sunt utilizați pentru a face instrumente de tăiere durabile, vopsele, materiale plastice și hârtie, instrumente chirurgicale, implanturi, bijuterii, materiale de finisare și sunt utilizați în industria alimentară. Toate direcțiile sunt greu de descris. Medicina modernă, datorită siguranței biologice complete, folosește adesea titanul metalic. Prețul este singurul factor care afectează până acum amploarea de aplicare a acestui element. Este corect să spunem că titanul este materialul viitorului, studiind care umanitate va trece la o nouă etapă de dezvoltare.