Titanyum ilk olarak 1791'de keşfeden İngiliz kimyager Rahip William Gregor tarafından "gregorit" olarak adlandırıldı. Titanyum daha sonra 1793'te Alman kimyager M. H. Klaproth tarafından bağımsız olarak keşfedildi. Yunan mitolojisindeki titanlardan sonra ona bir titan adını verdi - "doğal gücün somutlaşmışı". Klaproth, titanyumunun daha önce Gregor tarafından keşfedilen bir element olduğunu 1797'ye kadar keşfetmedi.

Özellikler ve özellikler

Titanyum, sembolü Ti ve atom numarası 22 olan kimyasal bir elementtir. Gümüş rengi, düşük yoğunluklu ve yüksek mukavemetli parlak bir metaldir. Deniz suyunda ve klorda korozyona dayanıklıdır.

Eleman karşılar yerkabuğunda ve litosferde yaygın olarak dağılmış olan, başta rutil ve ilmenit olmak üzere bir dizi maden yatağında bulunur.

Titanyum, güçlü hafif alaşımlar üretmek için kullanılır. Bir metalin en kullanışlı iki özelliği, korozyon direnci ve herhangi bir metalik elementin en yükseği olan sertlik-yoğunluk oranıdır. Alaşımsız halde bu metal, bazı çelikler kadar güçlüdür, ancak yoğunluğu daha azdır.

Metalin fiziksel özellikleri

güçlü bir metaldir düşük yoğunluklu, oldukça sünek (özellikle anoksik ortamda), parlak ve metaloid beyaz. 1650°C (veya 3000°F) üzerindeki nispeten yüksek erime noktası, onu refrakter bir metal olarak kullanışlı kılar. Paramanyetiktir ve oldukça düşük elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir.

Mohs ölçeğinde titanyumun sertliği 6'dır. Bu göstergeye göre, sertleştirilmiş çelik ve tungstenden biraz daha düşüktür.

Ticari olarak saf (%99.2) titanyum, geleneksel düşük dereceli çelik alaşımlarıyla uyumlu olan yaklaşık 434 MPa'lık bir çekme mukavemetine sahiptir, ancak titanyum çok daha hafiftir.

Titanyumun kimyasal özellikleri

Alüminyum ve magnezyum gibi titanyum ve alaşımları havaya maruz kaldıklarında hemen oksitlenir. Ortam sıcaklığında su ve hava ile yavaş reaksiyona girer, pasif bir oksit kaplama oluşturduğu için Bu, dökme metali daha fazla oksidasyondan korur.

Atmosferik pasivasyon, titanyuma platine neredeyse eşdeğer mükemmel korozyon direnci sağlar. Titanyum, seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerin, klorür çözeltilerinin ve çoğu organik asidin saldırısına dayanabilir.

Titanyum, saf nitrojen içinde yanan ve 800°C'de (1470°F) titanyum nitrür oluşturmak üzere reaksiyona giren birkaç elementten biridir. Oksijen, azot ve diğer bazı gazlarla yüksek reaktiviteleri nedeniyle titanyum filamentler, titanyum süblimasyon pompalarında bu gazlar için emici olarak kullanılır. Bu pompalar ucuzdur ve UHV sistemlerinde son derece düşük basınçları güvenilir bir şekilde üretir.

Yaygın titanyum içeren mineraller anataz, brokit, ilmenit, perovskit, rutil ve titanittir (sfen). Bu minerallerden sadece rutil ve ilmenit ekonomik öneme sahiptir, ancak bunları bile yüksek konsantrasyonlarda bulmak zordur.

Titanyum göktaşlarında bulunur ve yüzey sıcaklığı 3200°C (5790°F) olan Güneş ve M-tipi yıldızlarda bulunmuştur.

Çeşitli cevherlerden titanyum çıkarmak için şu anda bilinen yöntemler zahmetli ve pahalıdır.

Üretim ve imalat

Şu anda, yaklaşık 50 kalite titanyum ve titanyum alaşımı geliştirilmiş ve kullanılmaktadır. Bugüne kadar, 1-4 sınıfları ticari olarak saf (alaşımsız) olan 31 titanyum metal ve alaşım sınıfı kabul edilmiştir. Oksijen içeriğine bağlı olarak gerilme mukavemetinde farklılık gösterirler, 1. derece en sünek (%0.18 oksijen ile en düşük gerilme mukavemeti) ve 4. derece en az sünek (%0.40 oksijen ile maksimum gerilme mukavemeti).

Kalan sınıflar, her biri belirli özelliklere sahip olan alaşımlardır:

• plastik;
• kuvvet;
• sertlik;
• elektrik direnci;
• spesifik korozyon direnci ve bunların kombinasyonları.

Bu spesifikasyonlara ek olarak, titanyum alaşımları da havacılık ve uzay ihtiyaçlarını karşılamak için üretilmektedir. askeri teçhizat(SAE-AMS, MIL-T), ISO standartları ve ülkeye özel spesifikasyonlar ve havacılık, askeri, tıbbi ve endüstriyel uygulamalar için son kullanıcı gereksinimleri.

Ticari olarak temiz bir yassı ürün (levha, levha) kolayca oluşturulabilir, ancak işleme, metalin bir "hafızası" ve geri dönme eğilimi olduğu gerçeğini hesaba katmalıdır. Bu, özellikle bazı yüksek mukavemetli alaşımlar için geçerlidir.

Titanyum genellikle alaşım yapmak için kullanılır:

• alüminyum ile;
• vanadyum ile;
• bakır ile (sertleştirme için);
• demir ile;
• manganez ile;
• molibden ve diğer metaller ile.

Kullanım alanları

Sac, levha, çubuk, tel, döküm formundaki titanyum alaşımları endüstriyel, havacılık, eğlence ve gelişmekte olan pazarlarda uygulama bulmaktadır. Toz haline getirilmiş titanyum, piroteknikte parlak yanan parçacıkların kaynağı olarak kullanılır.

Titanyum alaşımları yüksek bir çekme mukavemeti-yoğunluk oranına, yüksek korozyon direncine, yorulma direncine, yüksek çatlak direncine ve orta derecede yüksek sıcaklık kapasitesine sahip olduklarından, uçak, zırh, deniz gemileri, uzay gemileri ve roketler.

Bu uygulamalar için titanyum, kritik yapısal elemanlar, yangın duvarları, iniş takımları, egzoz boruları (helikopterler) ve hidrolik sistemler dahil olmak üzere çeşitli bileşenler üretmek için alüminyum, zirkonyum, nikel, vanadyum ve diğer elementlerle alaşımlanır. Aslında üretilen titanyum metalin yaklaşık üçte ikisi uçak motorlarında ve çerçevelerinde kullanılıyor.

Titanyum alaşımları korozyona dayanıklı olduğundan deniz suyu, pervane şaftları, ısı eşanjörü armatürleri vb. yapmak için kullanılırlar. Bu alaşımlar, bilim ve askeriye için okyanus gözlem ve izleme cihazlarının kasa ve bileşenlerinde kullanılır.

Yüksek mukavemetleri için kuyu içi ve petrol kuyularında ve nikel hidrometalurjide özel alaşımlar uygulanır. Kağıt hamuru ve kağıt endüstrisi, sodyum hipoklorit veya ıslak klor gazı (ağartmada) gibi zorlu ortamlara maruz kalan proses ekipmanlarında titanyum kullanır. Diğer uygulamalar arasında ultrasonik kaynak, dalga lehimleme bulunur.

Ayrıca bu alaşımlar otomobillerde, özellikle düşük ağırlık, yüksek mukavemet ve sertliğin gerekli olduğu otomobil ve motosiklet yarışlarında kullanılmaktadır.

Titanyum birçok spor ürününde kullanılmaktadır: tenis raketleri, golf sopaları, lakros silindirleri; kriket, hokey, lakros ve futbol kasklarının yanı sıra bisiklet çerçeveleri ve bileşenleri.

Dayanıklılığı nedeniyle titanyum, tasarımcı takıları (özellikle titanyum yüzükler) için daha popüler hale geldi. Hareketsizliği, alerjisi olan veya yüzme havuzu gibi ortamlarda takı takacak kişiler için iyi bir seçimdir. Titanyum ayrıca 24 ayar altın olarak satılabilen bir alaşım üretmek için altınla alaşımlanır, çünkü %1 alaşımlı Ti daha düşük bir kalite gerektirmek için yeterli değildir. Ortaya çıkan alaşım yaklaşık 14 ayar altının sertliğine sahiptir ve saf 24 ayar altından daha güçlüdür.

İhtiyati önlemler

Titanyum yüksek dozlarda bile toksik değildir. Toz halinde veya metal talaşı halinde ciddi bir yangın tehlikesi ve havada ısıtılırsa patlama tehlikesi oluşturur.

Titanyum Alaşımlarının Özellikleri ve Uygulamaları

Aşağıda, sınıflara, özelliklerine, avantajlarına ve endüstriyel uygulamalarına ayrılan en sık karşılaşılan titanyum alaşımlarına genel bir bakış yer almaktadır.

7. sınıf

Grade 7, bir alaşım yapan paladyum ara elementinin eklenmesi dışında, Grade 2 saf titanyuma mekanik ve fiziksel olarak eşdeğerdir. Bu türdeki tüm alaşımlar arasında en yüksek korozyon direnci olan mükemmel kaynaklanabilirlik ve esnekliğe sahiptir.

Sınıf 7, kimyasal işlemlerde ve imalat ekipmanı bileşenlerinde kullanılır.

Derece 11

Sınıf 11, korozyon direncini artırmak için paladyum eklenmesi dışında, onu bir alaşım haline getirmek dışında, Sınıf 1'e çok benzer.

Diğer faydalı özellikler optimum süneklik, mukavemet, tokluk ve mükemmel kaynaklanabilirlik içerir. Bu alaşım, özellikle korozyonun sorun olduğu uygulamalarda kullanılabilir:

• kimyasal işleme;
• klorat üretimi;
• tuzdan arındırma;
• deniz uygulamaları.

Ti 6Al-4V sınıf 5

Alaşım Ti 6Al-4V veya 5. sınıf titanyum en yaygın kullanılanıdır. Dünya çapındaki toplam titanyum tüketiminin %50'sini oluşturur.

Kullanım kolaylığı, birçok avantajında ​​yatmaktadır. Ti 6Al-4V, gücünü artırmak için ısıl işleme tabi tutulabilir. Bu alaşım düşük ağırlıkta yüksek mukavemete sahiptir.

Bu kullanılacak en iyi alaşımdır birkaç endüstride havacılık, tıp, denizcilik ve kimyasal işleme endüstrileri gibi. Şunları oluşturmak için kullanılabilir:

• havacılık türbinleri;
• motor bileşenleri;
• uçak yapısal elemanları;
• havacılık bağlantı elemanları;
• yüksek performanslı otomatik parçalar;
• Spor ekipmanları.

Ti 6AL-4V ELI sınıfı 23

23. sınıf - cerrahi titanyum. Ti 6AL-4V ELI veya Grade 23, Ti 6Al-4V'nin daha yüksek saflıkta bir versiyonudur. Rulolardan, şeritlerden, tellerden veya düz tellerden yapılabilir. Yüksek mukavemet, düşük ağırlık, iyi korozyon direnci ve yüksek tokluğun bir kombinasyonunun gerekli olduğu her durum için en iyi seçimdir. Mükemmel hasar direncine sahiptir.

Biyouyumluluğu, iyi yorulma mukavemeti nedeniyle implante edilebilir bileşenler gibi biyomedikal uygulamalarda kullanılabilir. Bu yapıları imal etmek için cerrahi prosedürlerde de kullanılabilir:

• ortopedik pimler ve vidalar;
• ligatür için kelepçeler;
• cerrahi zımbalar;
• yaylar;
• ortodontik aletler;
• kriyojenik kaplar;
• kemik sabitleme cihazları.

12.sınıf

12. sınıf titanyum, mükemmel yüksek kalitede kaynaklanabilirliğe sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda iyi mukavemet sağlayan yüksek mukavemetli bir alaşımdır. 12. sınıf titanyum, 300 serisi paslanmaz çeliklere benzer özelliklere sahiptir.

Çeşitli şekillerde oluşturulabilmesi, onu birçok uygulamada faydalı kılar. Bu alaşımın yüksek korozyon direnci, aynı zamanda üretim ekipmanı için paha biçilmez hale getirir. Sınıf 12 aşağıdaki endüstrilerde kullanılabilir:

• ısı eşanjörleri;
• hidrometalurjik uygulamalar;
• yüksek sıcaklıkta kimyasal üretim;
• deniz ve hava bileşenleri.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn, stabilite ile birlikte iyi kaynaklanabilirlik sağlayabilen bir alaşımdır. Aynı zamanda yüksek sıcaklık stabilitesine ve yüksek mukavemete sahiptir.

Ti 5Al-2.5Sn, ağırlıklı olarak havacılık endüstrisinde ve ayrıca kriyojenik tesislerde kullanılmaktadır.

Periyodik sistemde, titanyum kimyasal elementi Ti (Titanyum) olarak adlandırılır ve 4. periyotta, atom numarası 22'nin altında, IV. grubun bir yan alt grubunda bulunur. minerallerden. Web sitemizde titanyum satın alabilirsiniz.

Titanyum, 18. yüzyılın sonlarında İngiltere ve Almanya'dan kimyagerler William Gregor ve Martin Klaproth tarafından birbirinden bağımsız olarak altı yıllık bir farkla keşfedildi. Titanların eski Yunan karakterlerinin (dev, güçlü, ölümsüz yaratıklar) onuruna öğeye adını veren Martin Klaproth'du. Görünüşe göre, isim kehanet oldu, ancak insanlığın titanyumun tüm özelliklerini tanıması 150 yıldan fazla sürdü. Sadece otuz yıl sonra, ilk titanyum metal örneği elde edildi. O zaman, kırılganlığı nedeniyle pratik olarak kullanılmadı. 1925'te bir dizi deneyden sonra kimyagerler Van Arkel ve De Boer, iyodür yöntemini kullanarak saf titanyum elde ettiler.

Metalin değerli özellikleri nedeniyle, mühendisler ve tasarımcılar hemen dikkat çekti. Bu gerçek bir atılımdı. 1940 yılında Kroll, cevherden titanyum elde etmek için bir magnezyum-termal yöntem geliştirdi. Bu yöntem bugün hala geçerlidir.

Fiziksel ve mekanik özellikler

Titanyum oldukça refrakter bir metaldir. Erime noktası 1668±3°C'dir. Bu göstergeye göre, tantal, tungsten, renyum, niyobyum, molibden, tantal, zirkonyum gibi metallerden daha düşüktür. Titanyum paramanyetik bir metaldir. Bir manyetik alanda, mıknatıslanmaz, ancak dışarı itilmez. Resim 2
Titanyum düşük yoğunluğa (4,5 g/cm³) ve yüksek mukavemete (140 kg/mm²'ye kadar) sahiptir. Bu özellikler pratik olarak yüksek sıcaklıklarda değişmez. Alüminyumdan 1,5 kat daha ağırdır (2,7 g/cm³), ancak demirden 1,5 kat daha hafiftir (7,8 g/cm³). Mekanik özellikler açısından titanyum bu metallerden çok daha üstündür. Mukavemet açısından titanyum ve alaşımları, birçok alaşımlı çelik sınıfıyla eşittir.

Korozyon direnci açısından titanyum, platinden daha düşük değildir. Metal, kavitasyon koşullarına karşı mükemmel bir dirence sahiptir. Titanyum parçanın aktif hareketi sırasında sıvı bir ortamda oluşan hava kabarcıkları pratik olarak onu yok etmez.

Kırılmaya ve plastik deformasyona direnebilen dayanıklı bir metaldir. Alüminyumdan 12 kat, bakır ve demirden 4 kat daha serttir. Bir diğer önemli gösterge ise akma dayanımıdır. Bu göstergedeki bir artışla titanyum parçaların operasyonel yüklere karşı direnci artar.

Belirli metaller (özellikle nikel ve hidrojen) içeren alaşımlarda titanyum, belirli bir sıcaklıkta oluşturulan ürünün şeklini "hatırlayabilir". Böyle bir ürün daha sonra deforme olabilir ve bu konumunu uzun süre korur. Ürün yapıldığı sıcaklığa ısıtılırsa, ürün orijinal şeklini alacaktır. Bu özelliğe "bellek" denir.

Titanyumun ısıl iletkenliği de nispeten düşüktür ve sırasıyla doğrusal genleşme katsayısı da vardır. Bundan, metalin zayıf bir elektrik ve ısı iletkeni olduğu sonucu çıkar. Ancak düşük sıcaklıklarda, önemli mesafelerde enerji iletmesine izin veren bir elektrik süper iletkenidir. Titanyum ayrıca yüksek bir elektrik direncine sahiptir.
Saf titanyum metal tabidir çeşitli tipler soğuk ve sıcak işleme. 0,01 mm kalınlığa kadar tel, dövülmüş, şeritler, levhalar ve folyolar halinde çekilebilir ve yapılabilir. Aşağıdaki haddelenmiş ürün türleri titanyumdan yapılır: titanyum bant, titanyum tel, titanyum borular, titanyum burçlar, titanyum daire, titanyum çubuk.

Kimyasal özellikler

Saf titanyum reaktif bir elementtir. Yüzeyinde yoğun bir koruyucu film oluşması nedeniyle metal korozyona karşı oldukça dirençlidir. Havada, tuzlu deniz suyunda oksidasyona uğramaz, birçok agresif kimyasal ortamda (örneğin: seyreltik ve konsantre nitrik asit, aqua regia) değişmez. Yüksek sıcaklıklarda titanyum, reaktiflerle çok daha aktif bir şekilde etkileşime girer. 1200°C sıcaklıkta havada tutuşur. Ateşlendiğinde, metal parlak bir parıltı verir. Titanyum yüzeyinde sarı-kahverengi bir nitrür filminin oluşumu ile nitrojen ile de aktif bir reaksiyon meydana gelir.

Oda sıcaklığında hidroklorik ve sülfürik asitlerle reaksiyonlar zayıftır, ancak ısıtıldığında metal kuvvetli bir şekilde çözülür. Reaksiyon sonucunda daha düşük klorürler ve monosülfat oluşur. Fosforik ve nitrik asitlerle zayıf etkileşimler de meydana gelir. Metal halojenlerle reaksiyona girer. Klor ile reaksiyon 300°C'de gerçekleşir.
Hidrojen ile aktif reaksiyon, oda sıcaklığının biraz üzerindeki bir sıcaklıkta ilerler. Titanyum aktif olarak hidrojeni emer. 1 g titanyum 400 cm³ hidrojeni emebilir. Isıtılmış metal, karbondioksit ve su buharını ayrıştırır. Su buharı ile etkileşim 800°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda gerçekleşir. Reaksiyon sonucunda metal oksit oluşur ve hidrojen kaçar. Daha yüksek sıcaklıklarda, sıcak titanyum karbon dioksiti emer ve karbür ve oksit oluşturur.

Nasıl alınır

Titanyum, Dünya'daki en yaygın elementlerden biridir. Gezegenin bağırsaklarındaki içeriği kütlece% 0,57'dir. Metalin en yüksek konsantrasyonu "bazalt kabuk"ta (%0.9), granitik kayalarda (%0.23) ve ultrabazik kayalarda (%0.03) gözlenir. Titanik asit veya dioksit şeklinde içeren yaklaşık 70 titanyum minerali vardır. Titanyum cevherlerinin ana mineralleri: ilmenit, anataz, rutil, brokit, loparit, lökoksen, perovskit ve sfendir. Dünyanın başlıca titanyum üreticileri İngiltere, ABD, Fransa, Japonya, Kanada, İtalya, İspanya ve Belçika'dır.
Titanyum elde etmenin birkaç yolu vardır. Hepsi pratikte uygulanır ve oldukça etkilidir.

1. Magnezyum termal süreci.

Titanyum içeren cevher çıkarılır ve yavaş yavaş ve çok yüksek sıcaklıklarda klorlamaya tabi tutulan dioksite işlenir. Klorlama karbon ortamında gerçekleştirilir. Reaksiyon sonucunda oluşan titanyum klorür daha sonra magnezyum ile indirgenir. Elde edilen metal, yüksek sıcaklıkta bir vakum ekipmanında ısıtılır. Sonuç olarak, magnezyum ve magnezyum klorür buharlaşarak titanyumda birçok gözenek ve boşluk bırakır. Sünger titanyum, yüksek kaliteli metal üretmek için yeniden eritilir.

2. Hidrit-kalsiyum yöntemi.

İlk önce titanyum hidrit elde edilir ve ardından bileşenlere ayrılır: titanyum ve hidrojen. İşlem, yüksek sıcaklıkta havasız bir alanda gerçekleşir. Zayıf asitlerle yıkanan kalsiyum oksit oluşur.
Kalsiyum hidrit ve magnezyum termal yöntemleri endüstriyel ölçekte yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntemler, minimum parasal maliyetle kısa sürede önemli miktarda titanyum elde etmeyi mümkün kılar.

3. Elektroliz yöntemi.

Titanyum klorür veya dioksit maruz yüksek güç akım. Sonuç olarak, bileşikler ayrıştırılır.

4. İyodür yöntemi.

Titanyum dioksit, iyot buharı ile etkileşime girer. Daha sonra titanyum iyodür yüksek sıcaklığa maruz bırakılır ve titanyum oluşur. Bu yöntem en verimli, aynı zamanda en pahalı olanıdır. Titanyum, safsızlıklar ve katkı maddeleri olmadan çok yüksek saflığa sahiptir.

titanyum uygulaması

İyi korozyon önleyici özellikleri nedeniyle, kimyasal ekipman üretiminde titanyum kullanılır. Metal ve alaşımlarının yüksek ısı direnci modern teknolojide kullanılmasına katkı sağlamaktadır. Titanyum alaşımları uçak, roket ve gemi yapımı için mükemmel bir malzemedir.

Anıtlar titanyumdan yapılmıştır. Ve bu metalden yapılan çanlar, olağanüstü ve çok güzel sesleriyle bilinir. Titanyum dioksit, bazı ilaçların bir bileşenidir, örneğin: cilt hastalıklarına karşı merhemler. Nikel, alüminyum ve karbon içeren metal bileşikler de büyük talep görmektedir.

Titanyum ve alaşımları kimya ve gıda endüstrileri, demir dışı metalurji, elektronik, nükleer teknoloji, enerji mühendisliği, elektrokaplama gibi alanlarda uygulama bulmuştur. Silahlar, zırh plakaları, cerrahi aletler ve implantlar, sulama sistemleri, spor malzemeleri ve hatta mücevherler titanyum ve alaşımlarından yapılır. Nitrürleme sürecinde, metalin yüzeyinde, güzellikte gerçek altından bile daha düşük olmayan bir altın film oluşur.

Ansiklopedik YouTube

1 / 5

✪ Titanyum / Titanyum. kimya kolaydır

✪ Titanyum DÜNYADAKİ EN GÜÇLÜ METALDİR!

✪ Kimya 57. Element titanyumdur. Merkür elementi - Eğlence Bilimleri Akademisi

✪ Titanyum üretimi. Titanyum dünyanın en güçlü metallerinden biridir!

✪ İridyum - Dünyadaki en NADİR metal!

Altyazılar

Herkese selam! Alexander Ivanov sizinle ve bu “Kimya basit” projesi ve şimdi titanyum ile biraz aydınlatacağız! Uzun zaman önce Manchester Üniversitesi'nde henüz üniversite bile değilken elde edilen birkaç gram saf titanyum böyle görünüyor.Bu örnek aynı müzeden.Bu, ana mineralin nereden geldiği. titanyum elde edilmiş gibi görünüyor Bu Rutil. titanyum içerir 1867'de insanların titanyum hakkında bildiği her şey bir ders kitabına sığdı 20. yüzyılın başlarında, aslında hiçbir şey değişmedi 1791'de İngiliz kimyager ve mineralog William Gregor keşfetti mineral menakinitte yeni bir element ve buna "menakin" adını verdi Biraz sonra, 1795'te Alman kimyager Martin Klaproth başka bir mineral - rutilde yeni bir kimyasal element keşfetti.Titanyum adını Klaproth'tan aldı. elflerin kraliçesi Titania Ancak, başka bir versiyona göre, elementin adı dünya tanrıçasının güçlü oğulları olan titanlardan geliyor - Gays Ancak, 1797'de Gregor ve Klaproth'un aynı kimyasal elementi keşfettiği ortaya çıktı Ama adı Klaproth'un verdiği kaldı.Ama ne Gregor ne de Klaproth metalik titanyum elde edemediler.Titanyum dioksit olan beyaz kristal bir toz elde ettiler.İlk kez, Rus bilim adamı D.K. tarafından metalik titanyum elde edildi. 1875'te Kirilov Ancak, uygun kapsama olmadan olduğu gibi, çalışması fark edilmedi.Bundan sonra, İsveçliler L. Nilsson ve O. Peterson'ın yanı sıra Fransız Moissan tarafından saf titanyum elde edildi.Ve sadece 1910'da Amerikalı kimyager M. Hunter, titanyum üretmek için önceki yöntemleri geliştirdi ve birkaç gram saf% 99 titanyum aldı.Bu yüzden çoğu kitapta metalik titanyum alan bilim adamının nasıl olduğunu belirten Hunter, en ufak safsızlıklar nedeniyle titanyum için büyük bir gelecek öngörmedi. bileşiminde onu çok kırılgan ve kırılgan yaptı, bu da mekanik işlemeye izin vermedi Bu nedenle, bazı titanyum bileşikleri yaygın kullanımlarını metalin kendisinden daha önce buldular.Titanyum tetraklorür ilk kez kullanıldı. Dünya Savaşı duman perdeleri oluşturmak için Açık havada titanyum tetraklorür, titanyum oksiklorür ve titanyum oksit oluşturmak üzere hidrolize edilir.Gördüğümüz beyaz duman, titanyum oksiklorür ve titanyum oksit parçacıklarıdır.Bu parçacıkların birkaç damla titanyum damlattığımızda doğrulanabileceği suya tetraklorür Tetraklorür titanyum şu anda metalik titanyum elde etmek için kullanılıyor Saf titanyum elde etme yöntemi yüz yıldır değişmedi Önce titanyum dioksit klor ile daha önce bahsettiğimiz titanyum tetraklorüre dönüştürülür Sonra magnezyumtermi kullanılarak titanyum tetraklorür Sünger şeklinde oluşan titanyum tetraklorürden elde edilir. Bu işlem çelik imbiklerde 900 °C sıcaklıkta gerçekleştirilir Sert reaksiyon koşulları nedeniyle maalesef bu işlemi gösterme imkanımız yoktur. Sonuç olarak, kompakt bir metal halinde eritilen bir titanyum sünger elde edilir.Ultra saf titanyum elde etmek için iyodür yöntemi kullanılır. Zirkonyum ile ilgili videoda detaylı olarak bahsedeceğimiz bitirme işlemi.Zaten fark ettiğiniz gibi titanyum tetraklorür normal şartlar altında şeffaf, renksiz bir sıvıdır.Ama titanyum triklorür alırsak, katı mor bir maddedir.Sadece molekülde daha az klor atomu ve zaten başka bir Durum Titanyum triklorür higroskopiktir. Bu nedenle, onunla sadece inert bir atmosferde çalışabilirsiniz.Titanyum triklorür hidroklorik asitte iyi çözünür.Şu anda bu süreci gözlemliyorsunuz.Çözeltide bir kompleks iyon 3 oluşuyor.Karmaşık iyonlar nelerdir, size başka bir zaman anlatacağım bir dahaki sefer. Bu arada dehşete kapılmayın :) Ortaya çıkan çözeltiye biraz nitrik asit eklerseniz titanyum nitrat oluşur ve kahverengi gaz açığa çıkar ki bunu aslında görüyoruz.Titanyum iyonlarına kalitatif bir reaksiyon var.Hidrojen peroksit atıyoruz. Gördüğünüz gibi, parlak renkli bir bileşiğin oluşumu ile bir reaksiyon meydana gelir Bu pertitanik asittir.1908'de Amerika Birleşik Devletleri'nde kurşun ve çinko bazlı beyazın yerini alan beyazın üretimi için titanyum dioksit kullanıldı. Titanyum beyazı, kurşun ve çinko muadillerine göre kalite açısından çok daha üstündü.Ayrıca, gemi yapımında metal ve ahşap kaplamalarda kullanılan emaye üretiminde titanyum oksit kullanıldı. yengeç çubuklarında, kahvaltılık gevreklerde, mayonezde, sakızda, süt ürünlerinde vb. bulunabilen bir katkı maddesi E171'dir. Ayrıca kozmetikte titanyum dioksit kullanılır - sos'a girer güneş kremi "Parlayan her şey altın değildir" - bu deyişi çocukluktan biliyoruz Ve modern kilise ve titanyum ile ilgili olarak, kelimenin tam anlamıyla işe yarıyor Ve görünüşe göre kilise ve titanyum arasında ortak olan ne olabilir? Ve işte şu: Altınla parıldayan tüm modern kilise kubbelerinin aslında altınla hiçbir ilgisi yok.Aslında, tüm kubbeler titanyum nitrür ile kaplanmıştır.Ayrıca, metal matkaplar titanyum nitrür ile kaplanmıştır.Yalnızca 1925'te yüksek -saflık titanyum elde edildi, bu da onu incelemeyi mümkün kıldı.fiziksel ve kimyasal özellikler Ve harika oldukları ortaya çıktı.Demirden neredeyse iki kat daha hafif olan titanyumun, mukavemet açısından birçok çeliği aştığı ortaya çıktı.Ayrıca, titanyum olmasına rağmen alüminyumdan bir buçuk kat daha ağırdır, ondan altı kat daha güçlüdür ve gücünü 500 °C'ye kadar korur. - yüksek elektriksel iletkenliği ve manyetizma olmaması nedeniyle titanyum, elektrik mühendisliğinde büyük ilgi görür korozyona karşı yüksek direnç Özellikleri nedeniyle titanyum uzay teknolojisi için bir malzeme haline geldi Rusya'da Verkhnyaya Salda'da dünya havacılık endüstrisi için titanyum üreten bir şirket VSMPO-AVISMA var Verkhne Salda titanyumdan Boeings, Airbuses, Rolls -Ro buz küpleri, çeşitli kimyasal ekipmanlar ve diğer birçok pahalı hurda Ancak, her biriniz saf titanyumdan yapılmış bir kürek veya levye satın alabilirsiniz! Ve bu bir şaka değil! Ve işte bu kadar ince dağılmış titanyum tozu atmosferik oksijen ile reaksiyona girer Böyle renkli yanma sayesinde titanyum piroteknikte uygulama buldu Ve hepsi bu, abone olun, parmağınızı kaldırın, projeye destek olmayı ve arkadaşlarınıza söylemeyi unutmayın! Hoşçakal!

Hikaye

TiO 2'nin keşfi, bir İngiliz tarafından neredeyse aynı anda ve bağımsız olarak yapıldı. W. Gregor?! ve Alman kimyager M. G. Klaproth. W. Gregor, manyetik demirli kumun (Creed, Cornwall, İngiltere,) bileşimini inceleyerek, menaken adını verdiği bilinmeyen bir metalden yeni bir "toprak" (oksit) izole etti. 1795 yılında Alman kimyager Klaproth, mineral rutilde yeni bir element keşfetti ve ona titanyum adını verdi. İki yıl sonra Klaproth, rutil ve menaken toprağın aynı elementin oksitleri olduğunu belirledi ve arkasında Klaproth tarafından önerilen "titanyum" adı kaldı. 10 yıl sonra titanyumun keşfi üçüncü kez gerçekleşti. Fransız bilim adamı L. Vauquelin anatazda titanyumu keşfetti ve rutil ve anatazın aynı titanyum oksitler olduğunu kanıtladı.

İlk metalik titanyum numunesi 1825'te J. Ya. Berzelius tarafından elde edildi. Titanyumun yüksek kimyasal aktivitesi ve saflaştırılmasının karmaşıklığı nedeniyle, Hollandalı A. van Arkel ve I. de Boer, titanyum iyodür buharı TiI4'ün termal ayrışmasıyla 1925'te saf bir Ti örneği elde ettiler.

adın kökeni

Metal, adını antik Yunan mitolojisinin karakterleri, Gaia'nın çocukları olan titanların onuruna aldı. Elementin adı, Martin Klaproth tarafından Fransızların aksine kimyasal isimlendirme konusundaki görüşlerine göre verildi. kimya okulu, burada elementi kimyasal özelliklerine göre adlandırmaya çalıştılar. Alman araştırmacı, yeni bir elementin özelliklerini yalnızca oksidi ile belirlemenin imkansızlığını belirttiğinden, daha önce keşfettiği uranyum ile benzerlik yaparak mitolojiden bir isim seçti.

Doğada olmak

Titanyum doğada en bol bulunan 10. maddedir. Yerkabuğundaki içerik kütlece% 0,57, deniz suyunda - 0,001 mg / l. Ultrabazik kayaçlarda 300 g/t, bazik kayalarda 9 kg/t, asit kayalarda 2,3 kg/t, kil ve şeyllerde 4,5 kg/t. Yerkabuğunda titanyum hemen hemen her zaman dört değerlidir ve sadece oksijen bileşiklerinde bulunur. Serbest biçimde oluşmaz. Ayrışma ve yağış koşulları altında titanyum, Al 2 O 3 için jeokimyasal bir afiniteye sahiptir. Ayrışma kabuğunun boksitlerinde ve deniz kil tortularında yoğunlaşmıştır. Titanyumun transferi, mekanik mineral parçaları ve kolloidler şeklinde gerçekleştirilir. Bazı killerde ağırlıkça %30'a kadar TiO2 birikir. Titanyum mineralleri hava koşullarına dayanıklıdır ve plaserlerde büyük konsantrasyonlar oluşturur. Titanyum içeren 100'den fazla mineral bilinmektedir. Bunlardan en önemlileri: rutil TiO 2 , ilmenit FeTiO 3 , titanomagnetite FeTiO 3 + Fe 3 O 4 , perovskite CaTiO 3 , titanit CaTiSiO 5 . Birincil titanyum cevherleri vardır - ilmenit-titanomagnetit ve plaser - rutil-ilmenit-zirkon.

Doğum yeri

Titanyum yatakları Güney Afrika, Rusya, Ukrayna, Çin, Japonya, Avustralya, Hindistan, Seylan, Brezilya, Güney Kore, Kazakistan topraklarında bulunmaktadır. BDT ülkelerinde, keşfedilen titanyum cevheri rezervleri açısından Rusya Federasyonu (%58,5) ve Ukrayna (%40,2) başı çekmektedir. En büyük mevduat Rusya'da - Yaregskoye.

Rezervler ve üretim

2002 yılında, çıkarılan titanyumun %90'ı titanyum dioksit Ti02 üretimi için kullanıldı. Dünya titanyum dioksit üretimi yılda 4,5 milyon tondu. Teyit edilen titanyum dioksit rezervleri (Rusya hariç) yaklaşık 800 milyon tondur.2006 için, ABD Jeolojik Araştırması'na göre, titanyum dioksit açısından ve Rusya hariç, ilmenit cevheri rezervleri 603-673 milyon ton ve rutildir. - 49, 7-52,7 milyon ton. Böylece, mevcut üretim hızında, dünyanın kanıtlanmış titanyum rezervleri (Rusya hariç) 150 yıldan fazla bir süre için yeterli olacaktır.

Rusya, Çin'den sonra dünyanın en büyük ikinci titanyum rezervine sahip. Titanyumun Rusya'daki maden kaynağı tabanı, ülke genelinde oldukça eşit bir şekilde dağılmış 20 yataktan (bunların 11'i birincil ve 9'u alüvyondur) oluşur. Keşfedilen yatakların en büyüğü (Yaregskoye), Ukhta (Komi Cumhuriyeti) şehrine 25 km uzaklıktadır. Mevduatın rezervlerinin, ortalama titanyum dioksit içeriği yaklaşık %10 olan 2 milyar ton cevher olduğu tahmin edilmektedir.

Dünyanın en büyük titanyum üreticisi Rus şirketi VSMPO-AVISMA'dır.

Fiş

Kural olarak, titanyum ve bileşiklerinin üretimi için başlangıç ​​malzemesi, nispeten az miktarda safsızlık içeren titanyum dioksittir. Özellikle titanyum cevherlerinin zenginleştirilmesi sırasında elde edilen bir rutil konsantresi olabilir. Ancak dünyadaki rutil rezervleri çok sınırlıdır ve ilmenit konsantrelerinin işlenmesi sırasında elde edilen sentetik rutil veya titanyum cürufu olarak adlandırılanlar daha sık kullanılmaktadır. Titanyum cürufu elde etmek için, ilmenit konsantresi bir elektrik ark fırınında indirgenirken, demir bir metal faza (dökme demir) ayrılır ve indirgenmemiş titanyum oksitler ve safsızlıklar bir cüruf fazı oluşturur. Zengin cüruf, klorür veya sülfürik asit yöntemiyle işlenir.

Titanyum cevherlerinin konsantresi, sülfürik asit veya pirometalurjik işleme tabi tutulur. Sülfürik asit muamelesinin ürünü titanyum dioksit tozu Ti02'dir. Pirometalurjik yöntem kullanılarak, cevher kok ile sinterlenir ve klor ile işlenerek bir çift titanyum tetraklorür TiCl 4 elde edilir:

850 °C'de oluşan TiCl 4 buharları magnezyum ile indirgenir:

Ayrıca, adını geliştiricileri Derek Frey, Tom Farthing ve George Chen ve oluşturulduğu Cambridge Üniversitesi'nden alan sözde Cambridge FFC süreci artık popülerlik kazanmaya başlıyor. Bu elektrokimyasal işlem, kalsiyum klorür ve sönmemiş kireçten oluşan bir eriyik karışımında titanyumun oksitten doğrudan sürekli indirgenmesini sağlar. Bu işlem, bir grafit kurban (veya nötr) anot ve indirgenecek bir oksitten yapılmış bir katot ile bir kalsiyum klorür ve kireç karışımı ile doldurulmuş bir elektrolitik banyo kullanır. Banyodan bir akım geçtiğinde, sıcaklık hızla ~1000–1100°C'ye ulaşır ve kalsiyum oksit eriyiği anotta oksijen ve metalik kalsiyuma ayrışır:

Ortaya çıkan oksijen anodu oksitler (grafit kullanılması durumunda) ve kalsiyum eriyik içinde katoda göç eder ve burada titanyumu oksitten geri yükler:

Elde edilen kalsiyum oksit tekrar oksijene ve metalik kalsiyuma ayrışır ve işlem tekrarlanana kadar tekrarlanır. tam dönüşüm katot bir titanyum süngere veya kalsiyum oksidin tükenmesine neden olur. Bu işlemde kalsiyum klorür, aktif kalsiyum ve oksijen iyonlarının erimesine ve hareketliliğine elektriksel iletkenlik kazandırmak için bir elektrolit olarak kullanılır. İnert bir anot (örneğin kalay oksit) kullanıldığında, karbon dioksit yerine anotta daha az kirletici olan moleküler oksijen salınır. çevre bununla birlikte, bu durumda işlem daha az kararlı hale gelir ve ayrıca, belirli koşullar altında, kalsiyum oksit yerine klorürün ayrışması, moleküler klorun salınmasına yol açan enerjisel olarak daha uygun hale gelir.

Elde edilen titanyum "sünger" eritilir ve saflaştırılır. Titanyum, iyodür yöntemiyle veya elektroliz yoluyla, Ti'yi TiCl4'ten ayırarak rafine edilir. Titanyum külçeleri elde etmek için ark, elektron ışını veya plazma işleme kullanılır.

Fiziksel özellikler

Titanyum hafif, gümüşi beyaz bir metaldir. İki kristal modifikasyonda bulunur: altıgen sıkı paketlenmiş bir kafese sahip α-Ti (a=2.951 Å; c=4.679 Å; z=2; boşluk grubu C6mmc), β-Ti kübik gövde merkezli dolgulu (a=3.269 Å; z=2; uzay grubu im3m), geçiş sıcaklığı α↔β 883 °C, ΔH geçişi 3,8 kJ/mol. Erime noktası 1660 ± 20 °C, kaynama noktası 3260 °C, α-Ti ve β-Ti'nin yoğunluğu sırasıyla 4.505 (20 °C) ve 4.32 (900 °C) g/cm³, atomik yoğunluk 5.71⋅10 22 at/ cm³ [ ] . Plastik, inert bir atmosferde kaynaklanmıştır. Direnç 0.42 µOhm m 20 yaşında °C

Yüksek viskoziteye sahiptir, işleme sırasında kesici takıma yapışmaya meyillidir ve bu nedenle takıma çeşitli yağlayıcılar özel kaplamalar uygulanması gerekir.

Normal sıcaklıkta, çoğu ortamda (alkali hariç) korozyona dayanıklı olduğu için koruyucu bir pasifleştirici Ti02 oksit filmi ile kaplanır.

Titanyum tozu patlama eğilimindedir. Parlama noktası - 400 °C. Titanyum talaşı yanıcıdır.

Titanyum, çelik, tungsten ve platin ile birlikte vakumda yüksek bir dirence sahiptir, bu da hafifliği ile birlikte tasarımda çok umut verici olmasını sağlar. uzay gemileri.

Kimyasal özellikler

Titanyum, birçok asit ve alkalinin seyreltik çözeltilerine karşı dayanıklıdır (H 3 PO 4 ve konsantre H 2 SO 4 hariç).

Örneğin hidroflorik asit ile kompleks oluşturucu maddelerin varlığında zayıf asitlerle bile kolayca reaksiyona girer, 2− kompleks anyon oluşumu nedeniyle etkileşime girer. Titanyum, organik ortamlarda korozyona en duyarlıdır, çünkü su varlığında titanyum ürününün yüzeyinde yoğun bir pasif oksit ve titanyum hidrit filmi oluşur. Titanyumun korozyon direncindeki en belirgin artış, agresif bir ortamda su içeriğindeki %0,5'ten %8,0'a bir artışla fark edilir; bu, karışık sudaki asit ve alkali çözeltilerinde titanyumun elektrot potansiyellerinin elektrokimyasal çalışmaları ile doğrulanır. -organik medya.

Havada 1200°C'ye ısıtıldığında Ti, değişken bileşimli TiOx oksit fazlarının oluşumu ile parlak beyaz bir alevle tutuşur. Hidroksit TiO(OH) 2 ·xH 2 O, titanyum tuzlarının çözeltilerinden, dikkatli kalsinasyon ile oksit Ti02 elde edilir. TiO(OH) 2 hidroksit xH 2 O ve TiO 2 dioksit amfoteriktir.

Başvuru

Saf halde ve alaşımlar halinde

• Alaşım formundaki titanyum, uçak, roket ve gemi yapımında en önemli yapısal malzemedir.
• Metal, kimya endüstrisi (reaktörler, boru hatları, pompalar, boru hattı bağlantı parçaları), askeri endüstri (havacılıkta vücut zırhı, zırh ve yangın bariyerleri, denizaltı gövdeleri), endüstriyel prosesler (tuzdan arındırma tesisleri, kağıt hamuru ve kağıt prosesleri), otomotiv endüstrisi , tarım endüstrisi, gıda endüstrisi, delici takılar, tıp endüstrisi (protezler, osteoprotezler), diş ve endodontik aletler, diş implantları, spor malzemeleri, mücevherler, cep telefonları, hafif alaşımlar vb.
• Titanyum dökümü vakumlu fırınlarda grafit kalıplarda yapılmaktadır. Vakumlu hassas döküm de kullanılır. Sanatsal dökümde teknolojik zorluklardan dolayı sınırlı ölçüde kullanılmaktadır. Dünyanın ilk anıtsal dökme titanyum heykeli, Moskova'da onun adını taşıyan meydanda Yuri Gagarin'in anıtıdır.
• Titanyum, birçok alaşımlı çelikte ve çoğu özel alaşımda bir alaşım ilavesidir. ne?] .
• Nitinol (nikel-titanyum), tıpta ve teknolojide kullanılan bir şekil hafızalı alaşımdır.
• Titanyum alüminitler oksidasyona ve ısıya karşı çok dirençlidir, bu da havacılık ve otomotiv endüstrisinde yapısal malzemeler olarak kullanımlarını belirlemiştir.
• Titanyum, yüksek vakum pompalarında kullanılan en yaygın alıcı malzemelerden biridir.

Bağlantılar şeklinde

• Beyaz titanyum dioksit (TiO 2 ), boyalarda (titan beyazı gibi) ve ayrıca kağıt ve plastik imalatında kullanılır. Gıda katkı maddesi E171 .
• Organotitanyum bileşikleri (örneğin tetrabutoksititanyum), kimya ve boya endüstrilerinde katalizör ve sertleştirici olarak kullanılır.
• İnorganik titanyum bileşikleri kimya, elektronik, cam elyaf endüstrilerinde katkı maddesi veya kaplama olarak kullanılmaktadır.
• Titanyum karbür, titanyum diborid, titanyum karbonitrid, metal işleme için süper sert malzemelerin önemli bileşenleridir.
• Titanyum nitrür, altın rengine benzer bir renge sahip olduğu için aletleri, kilise kubbelerini kaplamak ve mücevher yapımında kullanılır.
• Baryum titanat BaTiO 3, kurşun titanat PbTiO 3 ve bir dizi başka titanat ferroelektriktir.

Farklı metallere sahip birçok titanyum alaşımı vardır. Alaşım elementleri, polimorfik dönüşümün sıcaklığı üzerindeki etkilerine bağlı olarak üç gruba ayrılır: beta stabilizatörleri, alfa stabilizatörleri ve nötr sertleştiriciler. Birincisi dönüşüm sıcaklığını düşürür, ikincisi onu arttırır ve ikincisi onu etkilemez, ancak matrisin çözelti sertleşmesine yol açar. Alfa stabilizatörlerinin örnekleri: alüminyum, oksijen, karbon, nitrojen. Beta stabilizatörleri: molibden, vanadyum, demir, krom, nikel. Nötr sertleştiriciler: zirkonyum, kalay, silikon. Beta stabilizatörleri, sırayla, beta-izomorfik ve beta-ötektoid oluşturucu olarak ayrılır.

En yaygın titanyum alaşımı Ti-6Al-4V alaşımıdır (Rus sınıflandırmasında - VT6).

Tüketici pazarlarının analizi

Kaba titanyumun (titanyum sünger) saflığı ve derecesi genellikle safsızlıkların içeriğine bağlı olan sertliği ile belirlenir. En yaygın markalar TG100 ve TG110'dur [ ] .

fizyolojik eylem

Yukarıda bahsedildiği gibi titanyum diş hekimliğinde de kullanılmaktadır. Ayırt edici özellik Titanyumun kullanımı sadece sağlamlıkta değil, aynı zamanda metalin kendisinin kemikle birlikte büyüme yeteneğinde de yatmaktadır, bu da diş tabanının yarı sağlamlığını sağlamayı mümkün kılmaktadır.

izotoplar

Doğal titanyum, beş kararlı izotopun bir karışımından oluşur: 46 Ti (%7.95), 47 Ti (%7.75), 48 Ti (%73.45), 49 Ti (%5.51), 50 Ti (5, %34).

Bilinen yapay Radyoaktif İzotoplar 45 Ti (T ½ = 3.09 sa), 51 Ti (T ½ = 5.79 dak) ve diğerleri.

Notlar

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. Elementlerin atom ağırlıkları 2011 (IUPAC Teknik Rapor) (İngilizce) // Saf ve Uygulamalı Kimya. - 2013. - Cilt. 85, hayır. 5. - S. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. Yazı işleri personeli: Zefirov N. S. (genel yazı işleri müdürü). Kimyasal ansiklopedi: 5 ciltte - Moskova: Sovyet Ansiklopedisi, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 s. - 20.000 kopya. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanyum- Fiziksel Ansiklopediden makale
4. J.P. Riley ve Skirrow G. Kimyasal Oşinografi V. 1, 1965
5. Mevduat  titanyum.
6. Mevduat  titanyum.
7. İlmenit, rutil, titanomagnetit - 2006
8. Titanyum (belirsiz) . Bilgi-analitik merkezi "Mineral". Erişim tarihi: 19 Kasım 2010. 21 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi.
9. Şirket VSMPO-AVISMA
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) s.368-369
11. Geleceğin titanyum - metali  (Rusça).
12. Titanyum - Kimyasal Ansiklopediden makale
13. Etki su proses pasivasyon titanyum - 26 Şubat 2015 - Kimya ve kimya teknoloji hayatta (belirsiz) . www.chemfive.ru 21 Ekim 2015 alındı.
14. 20. yüzyılda sanat (döküm)
15.  dünya pazar titanyum için son iki ay fiyatlar stabilize (inceleme)

Bağlantılar

• Kimyasal Elementlerin Popüler Kütüphanesinde Titanyum

Titanyumun fiziksel ve kimyasal özellikleri, titanyum eldesi

Titanyumun saf halde ve alaşım halinde kullanılması, titanyumun bileşik halinde kullanılması, titanyumun fizyolojik etkisi

Bölüm 1. Titanyumun doğada tarihçesi ve oluşumu.

Titan -bu dördüncü grubun ikincil bir alt grubunun bir elementi, D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerin periyodik sisteminin dördüncü periyodu, atom numarası 22. Basit madde titanyum (CAS numarası: 7440-32-6) hafif bir gümüş metaldir -Beyaz renk. İki kristal modifikasyonda bulunur: altıgen sıkı paketlenmiş bir kafese sahip α-Ti, kübik gövde merkezli bir pakete sahip β-Ti, polimorfik dönüşüm α↔β'nin sıcaklığı 883 °C'dir. Erime noktası 1660±20 °C.

Titanyumun doğasındaki tarihçesi ve varlığı

Titan, adını antik Yunan karakterleri Titanlardan almıştır. Alman kimyager Martin Klaproth, elementin kimyasal özelliklerine göre isim vermeye çalışan Fransızların aksine, kendi kişisel sebeplerinden dolayı bu şekilde adlandırdı, ancak elementin özellikleri o dönemde bilinmediği için böyle bir isim verildi. seçilmiş.

Titanyum gezegenimizdeki sayısı bakımından 10. elementtir. Yerkabuğundaki titanyum miktarı ağırlıkça %0.57 ve 1 litre deniz suyu başına 0.001 miligramdır. Titanyum yatakları şu topraklarda bulunur: Yuzhno Afrika Cumhuriyeti, Ukrayna, Rusya, Kazakistan, Japonya, Avustralya, Hindistan, Seylan, Brezilya ve Güney Kore.

İle fiziksel özellikler titanyum hafif gümüşi bir metaldir, ayrıca işleme sırasında yüksek viskozite ile karakterize edilir ve kesici takıma yapışmaya eğilimlidir, bu nedenle bu etkiyi ortadan kaldırmak için özel yağlayıcılar veya püskürtme kullanılır. Oda sıcaklığında, alkaliler hariç çoğu agresif ortamda korozyona dayanıklı olduğu için yarı saydam bir TiO2 oksit filmi ile kaplanır. Titanyum tozu, 400 °C parlama noktası ile patlama özelliğine sahiptir. Titanyum talaşı yanıcıdır.

Saf titanyum veya alaşımlarını üretmek için çoğu durumda titanyum dioksit, içinde az sayıda bileşikle birlikte kullanılır. Örneğin titanyum cevherlerinin zenginleştirilmesiyle elde edilen bir rutil konsantresi. Ancak rutil rezervleri son derece küçüktür ve bununla bağlantılı olarak, ilmenit konsantrelerinin işlenmesi sırasında elde edilen sentetik rutil veya titanyum cürufu kullanılır.

Titanyumun kaşifi 28 yaşındaki İngiliz keşiş William Gregor olarak kabul edilir. 1790 yılında, bucakta mineralojik araştırmalar yaparken, İngiltere'nin güneybatısındaki Menaken vadisinde siyah kumun yaygınlığına ve olağandışı özelliklerine dikkat çekti ve onu keşfetmeye başladı. Rahip kumda, sıradan bir mıknatısın çektiği siyah, parlak bir mineral taneleri buldu. 1925 yılında Van Arkel ve de Boer tarafından iyodür yöntemiyle elde edilen en saf titanyum, çok sayıda tasarımcı ve mühendisin dikkatini çeken birçok değerli özelliğe sahip sünek ve teknolojik bir metal haline geldi. 1940'ta Croll, günümüzde hala ana olan cevherlerden titanyum çıkarmak için bir magnezyum-termal yöntem önerdi. 1947'de ilk 45 kg ticari saf titanyum üretildi.

Titanyum, Mendeleev'in periyodik element tablosunda atom numarası 22'ye sahiptir. atom kütlesi izotoplarının çalışmalarının sonuçlarından hesaplanan doğal titanyum 47.926'dır. Yani nötr bir titanyum atomunun çekirdeği 22 proton içerir. Nötron sayısı, yani nötr yüksüz parçacıklar farklıdır: daha sık 26, ancak 24 ila 28 arasında değişebilir. Bu nedenle, titanyum izotoplarının sayısı farklıdır. Toplamda, 22 numaralı elementin 13 izotopu bilinmektedir.Doğal titanyum, beş kararlı izotopun bir karışımından oluşur, titanyum-48 en yaygın olarak temsil edilir, doğal cevherlerdeki payı %73.99'dur. Titanyum ve IVB alt grubunun diğer elementleri, IIIB alt grubunun (skandiyum grubu) elementlerine özelliklerde çok benzer, ancak ikincisinden büyük bir değerlik sergileme yeteneklerinde farklılık gösterirler. Titanyumun skandiyum, itriyum ve ayrıca VB alt grubu - vanadyum ve niyobyum elementleri ile benzerliği, titanyumun genellikle bu elementlerle birlikte doğal minerallerde bulunması gerçeğinde de ifade edilir. Monovalent halojenlerle (flor, brom, klor ve iyot), kükürt ve grubunun elementleri (selenyum, tellür) - mono- ve disülfidler, oksijen - oksitler, dioksitler ve trioksitlerle di-tri ve tetra bileşikleri oluşturabilir. .

Titanyum ayrıca hidrojen (hidritler), azot (nitrürler), karbon (karbürler), fosfor (fosfitler), arsenik (arsitler) ve ayrıca birçok metal içeren bileşikler - intermetalik bileşikler oluşturur. Titanyum sadece basit değil, aynı zamanda çok sayıda karmaşık bileşik oluşturur; organik maddeler içeren bileşiklerinin çoğu bilinmektedir. Titanyumun katılabileceği bileşikler listesinden de görülebileceği gibi, kimyasal olarak çok aktiftir. Ve aynı zamanda titanyum son derece yüksek korozyon direncine sahip birkaç metalden biridir: havada, soğukta ve kaynar suda neredeyse sonsuzdur, deniz suyunda, inorganik ve organik birçok tuzun çözeltilerinde çok dayanıklıdır. asitler. Deniz suyundaki korozyon direnci açısından, asil olanlar - altın, platin vb., çoğu paslanmaz çelik, nikel, bakır ve diğer alaşım türleri hariç tüm metalleri aşar. Suda, birçok agresif ortamda saf titanyum korozyona uğramaz. Metal üzerindeki kimyasal ve mekanik etkilerin bir kombinasyonundan kaynaklanan titanyum ve erozyon korozyonuna karşı dayanıklıdır. Bu bağlamda, en iyi paslanmaz çelik kalitelerinden, bakır bazlı alaşımlardan ve diğer yapısal malzemelerden daha düşük değildir. Titanyum ayrıca, genellikle metalin bütünlüğünün ve mukavemetinin (çatlama, yerel korozyon merkezleri, vb.) İhlalleri şeklinde kendini gösteren yorulma korozyonuna da direnir. Titanyumun nitrojen, hidroklorik, sülfürik, "aqua regia" ve diğer asitler ve alkaliler gibi birçok agresif ortamda davranışı, bu metal için şaşırtıcı ve takdire şayandır.

Titanyum çok refrakter bir metaldir. Uzun bir süre 1800 ° C'de eridiğine inanılıyordu, ancak 50'lerin ortalarında. İngiliz bilim adamları Diardorf ve Hayes, saf elemental titanyum için erime noktasını belirledi. 1668 ± 3 ° C'ye ulaştı. Refrakterliği açısından titanyum sadece tungsten, tantal, niyobyum, renyum, molibden, platinoidler, zirkonyum gibi metallerden sonra ikinci sırada ve ana yapısal metaller arasında ilk sırada yer alıyor. Titanyumun bir metal olarak en önemli özelliği, benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleridir: düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, sertlik vb. Ana şey, bu özelliklerin yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde değişmemesidir.

Titanyum hafif bir metaldir, yoğunluğu 0°C'de sadece 4.517 g/cm8 ve 100°C'de 4.506 g/cm3'tür. Titanyum, özgül ağırlığı 5 g/cm3'ten az olan metaller grubuna aittir. Bu, özgül ağırlığı 0,9–1,5 g/cm3, magnezyum (1,7 g/cm3), alüminyum (2,7 g/cm3) vb. olan tüm alkali metalleri (sodyum, kadyum, lityum, rubidyum, sezyum) içerir. Alüminyumdan 1,5 kat daha ağırdır ve bunda elbette onu kaybeder, ancak demirden 1,5 kat daha hafiftir (7,8 g/cm3). Bununla birlikte, özgül yoğunluk açısından alüminyum ve demir arasında bir ara konuma sahip olan titanyum, mekanik özelliklerinde onları birçok kez geride bırakmaktadır.). Titanyum önemli bir sertliğe sahiptir: alüminyumdan 12 kat, demir ve bakırdan 4 kat daha serttir. Bir metalin bir diğer önemli özelliği de akma dayanımıdır. Ne kadar yüksek olursa, bu metalden yapılmış parçalar operasyonel yüklere o kadar iyi dayanır. Titanyumun akma dayanımı, alüminyumdan neredeyse 18 kat daha yüksektir. Titanyum alaşımlarının özgül gücü 1,5-2 kat artırılabilir. Yüksek mekanik özellikleri birkaç yüz dereceye kadar sıcaklıklarda iyi korunur. Saf titanyum, sıcak ve soğuk durumdaki her türlü işleme için uygundur: demir gibi dövülebilir, çekilebilir ve hatta tel haline getirilebilir, levhalara, bantlara ve 0,01 mm kalınlığa kadar folyolara sarılabilir.

Çoğu metalin aksine titanyum önemli bir elektrik direncine sahiptir: gümüşün elektrik iletkenliği 100 olarak alınırsa, bakırın elektrik iletkenliği 94, alüminyum 60, demir ve platin -15 ve titanyum sadece 3,8'dir. Titanyum paramanyetik bir metaldir, bir manyetik alandaki demir gibi mıknatıslanmaz, ancak bakır gibi dışarı itilmez. Manyetik duyarlılığı çok zayıftır, bu özelliği inşaatta kullanılabilir. Titanyum, nispeten düşük bir termal iletkenliğe sahiptir, sadece 22.07 W / (mK), demirin termal iletkenliğinden yaklaşık 3 kat daha düşük, magnezyumdan 7 kat daha düşük, alüminyum ve bakırdan 17-20 kat daha düşüktür. Buna göre, titanyumun doğrusal termal genleşme katsayısı diğer yapısal malzemelerinkinden daha düşüktür: 20 C'de demirden 1,5 kat daha düşüktür, 2 - bakır için ve neredeyse 3 - alüminyum için. Bu nedenle titanyum zayıf bir elektrik ve ısı iletkenidir.

Günümüzde titanyum alaşımları havacılık teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. titanyum alaşımları endüstriyel ölçekli ilk olarak uçak jet motorlarının tasarımında kullanıldı. Jet motorlarının tasarımında titanyum kullanılması, ağırlıklarının %10...25 oranında azaltılmasını mümkün kılar. Özellikle kompresör diskleri ve kanatları, hava giriş parçaları, kılavuz kanatlar ve bağlantı elemanları titanyum alaşımlarından yapılmıştır. Titanyum alaşımları süpersonik uçaklar için vazgeçilmezdir. Uçuş hızlarının büyümesi uçak cildin sıcaklığında bir artışa yol açtı, bunun sonucunda alüminyum alaşımları artık havacılık teknolojisinin süpersonik hızlarda dayattığı gereksinimleri karşılamıyor. Bu durumda cilt sıcaklığı 246...316 °C'ye ulaşır. Bu koşullar altında titanyum alaşımları en kabul edilebilir malzeme olarak ortaya çıktı. 70'lerde, sivil uçakların gövdesi için titanyum alaşımlarının kullanımı önemli ölçüde arttı. Orta mesafeli uçak TU-204'te titanyum alaşımlarından yapılmış parçaların toplam kütlesi 2570 kg'dır. Helikopterlerde titanyum kullanımı, esas olarak ana rotor sistemi, tahrik ve kontrol sisteminin parçaları için giderek genişlemektedir. Roket biliminde titanyum alaşımları önemli bir yer kaplar.

Deniz suyundaki yüksek korozyon direnci nedeniyle titanyum ve alaşımları gemi yapımında pervane, gemi kaplaması, denizaltı, torpido vb. Kabuklar, hareket ettiğinde geminin direncini keskin bir şekilde artıran titanyum ve alaşımlarına yapışmaz. Yavaş yavaş, titanyum uygulama alanları genişlemektedir. Titanyum ve alaşımları kimya, petrokimya, kağıt hamuru ve kağıt ve gıda endüstrilerinde, demir dışı metalurjide, enerji mühendisliğinde, elektronikte, nükleer teknolojide, elektrokaplamada, silah imalatında, zırh plakalarının, cerrahi aletlerin imalatında, cerrahi implantlar, tuzdan arındırma tesisleri, yarış arabası parçaları, spor malzemeleri (golf kulüpleri, tırmanma ekipmanları), saat parçaları ve hatta mücevherler. Titanyumun nitrürlenmesi, yüzeyinde güzellikte gerçek altından daha düşük olmayan altın bir filmin oluşumuna yol açar.

TiO2'nin keşfi, İngiliz W. Gregor ve Alman kimyager M. G. Klaproth tarafından neredeyse aynı anda ve bağımsız olarak yapıldı. W. Gregor, manyetik demirli kumun (Creed, Cornwall, İngiltere, 1791) bileşimini inceleyerek, menaken adını verdiği bilinmeyen bir metalden yeni bir "toprak" (oksit) izole etti. 1795 yılında Alman kimyager Klaproth, mineral rutilde yeni bir element keşfetti ve ona titanyum adını verdi. İki yıl sonra Klaproth, rutil ve menaken toprağın aynı elementin oksitleri olduğunu belirledi ve arkasında Klaproth tarafından önerilen "titanyum" adı kaldı. 10 yıl sonra titanyumun keşfi üçüncü kez gerçekleşti. Fransız bilim adamı L. Vauquelin, anatazda titanyumu keşfetti ve rutil ve anatazın aynı titanyum oksitler olduğunu kanıtladı.

İlk metalik titanyum numunesi 1825'te J. Ya. Berzelius tarafından elde edildi. Titanyumun yüksek kimyasal aktivitesi ve saflaştırılmasının karmaşıklığı nedeniyle, Hollandalı A. van Arkel ve I. de Boer, titanyum iyodür TiI4 buharının termal ayrışmasıyla 1925'te saf bir Ti numunesi elde etti.

Titanyum doğada en bol bulunan 10. maddedir. Yerkabuğundaki içerik kütlece %0.57, deniz suyunda 0.001 mg/l'dir. Ultrabazik kayaçlarda 300 g/t, bazik kayalarda 9 kg/t, asit kayalarda 2,3 kg/t, kil ve şeyllerde 4,5 kg/t. Yerkabuğunda titanyum hemen hemen her zaman dört değerlidir ve sadece oksijen bileşiklerinde bulunur. Serbest biçimde oluşmaz. Ayrışma ve yağış koşulları altında titanyum, Al2O3 için jeokimyasal bir afiniteye sahiptir. Ayrışma kabuğunun boksitlerinde ve deniz kil tortularında yoğunlaşmıştır. Titanyumun transferi, mekanik mineral parçaları ve kolloidler şeklinde gerçekleştirilir. Bazı killerde ağırlıkça %30'a kadar TiO2 birikir. Titanyum mineralleri hava koşullarına dayanıklıdır ve plaserlerde büyük konsantrasyonlar oluşturur. Titanyum içeren 100'den fazla mineral bilinmektedir. Bunlardan en önemlileri şunlardır: rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetite FeTiO3 + Fe3O4, perovskite CaTiO3, titanit CaTiSiO5. Birincil titanyum cevherleri vardır - ilmenit-titanomagnetit ve plaser - rutil-ilmenit-zirkon.

Ana cevherler: ilmenit (FeTiO3), rutil (TiO2), titanit (CaTiSiO5).

2002 yılında, çıkarılan titanyumun %90'ı titanyum dioksit TiO2 üretimi için kullanıldı. Dünya titanyum dioksit üretimi yılda 4,5 milyon tondu. Teyit edilen titanyum dioksit rezervleri (Rusya hariç) yaklaşık 800 milyon tondur.2006 için, ABD Jeolojik Araştırması'na göre, titanyum dioksit açısından ve Rusya hariç, ilmenit cevheri rezervleri 603-673 milyon ton ve rutildir. - 49.7- 52,7 milyon ton Böylece, mevcut üretim hızında, dünyanın kanıtlanmış titanyum rezervleri (Rusya hariç) 150 yıldan fazla bir süre için yeterli olacaktır.

Rusya, Çin'den sonra dünyanın en büyük ikinci titanyum rezervine sahip. Titanyumun Rusya'daki maden kaynağı tabanı, ülke genelinde oldukça eşit bir şekilde dağılmış 20 yataktan (bunların 11'i birincil ve 9'u alüvyondur) oluşur. Keşfedilen yatakların en büyüğü (Yaregskoye), Ukhta (Komi Cumhuriyeti) şehrine 25 km uzaklıktadır. Mevduatın rezervlerinin, ortalama titanyum dioksit içeriği yaklaşık %10 olan 2 milyar ton cevher olduğu tahmin edilmektedir.

Dünyanın en büyük titanyum üreticisi Rus şirketi VSMPO-AVISMA'dır.

Kural olarak, titanyum ve bileşiklerinin üretimi için başlangıç ​​malzemesi, nispeten az miktarda safsızlık içeren titanyum dioksittir. Özellikle titanyum cevherlerinin zenginleştirilmesi sırasında elde edilen bir rutil konsantresi olabilir. Bununla birlikte, dünyadaki rutil rezervleri çok sınırlıdır ve ilmenit konsantrelerinin işlenmesi sırasında elde edilen sentetik rutil veya titanyum cürufu olarak adlandırılanlar daha sık kullanılır. Titanyum cürufu elde etmek için, ilmenit konsantresi bir elektrik ark fırınında indirgenirken, demir bir metal faza (dökme demir) ayrılır ve indirgenmemiş titanyum oksitler ve safsızlıklar bir cüruf fazı oluşturur. Zengin cüruf, klorür veya sülfürik asit yöntemiyle işlenir.

Saf halde ve alaşımlar halinde

Moskova'da Leninsky Prospekt'te Gagarin'e titanyum anıt

Metal, kimya endüstrisi (reaktörler, boru hatları, pompalar, boru bağlantı parçaları), askeri endüstri (havacılıkta vücut zırhı, zırh ve yangın bariyerleri, denizaltı gövdeleri), endüstriyel prosesler (salinasyon tesisleri, kağıt hamuru ve kağıt prosesleri), otomotiv endüstrisi , tarım endüstrisi, gıda endüstrisi, piercing takıları, tıp endüstrisi (protezler, osteoprotezler), diş ve endodontik aletler, diş implantları, spor malzemeleri, mücevher (Alexander Khomov), cep telefonları, hafif alaşımlar vb. En önemli yapı malzemesidir. uçakta, rokette, gemi yapımında.

Titanyum dökümü vakumlu fırınlarda grafit kalıplarda yapılmaktadır. Vakumlu hassas döküm de kullanılır. Teknolojik zorluklardan dolayı sanatsal dökümlerde sınırlı ölçüde kullanılmaktadır. Dünyanın ilk anıtsal dökme titanyum heykeli, Moskova'da onun adını taşıyan meydanda Yuri Gagarin'in anıtıdır.

Titanyum, birçok alaşımlı çelikte ve çoğu özel alaşımda bir alaşım ilavesidir.

Nitinol (nikel-titanyum), tıpta ve teknolojide kullanılan bir şekil hafızalı alaşımdır.

Titanyum alüminitler oksidasyona ve ısıya karşı çok dirençlidir, bu da havacılık ve otomotiv endüstrisinde yapısal malzeme olarak kullanımlarını belirlemiştir.

Titanyum, yüksek vakum pompalarında kullanılan en yaygın alıcı malzemelerden biridir.

Beyaz titanyum dioksit (TiO2), boyalarda (titan beyazı gibi) ve ayrıca kağıt ve plastik imalatında kullanılır. Gıda katkı maddesi E171.

Organotitanyum bileşikleri (örneğin tetrabutoksititanyum), kimya ve boya endüstrilerinde katalizör ve sertleştirici olarak kullanılır.

İnorganik titanyum bileşikleri kimya, elektronik, cam elyaf endüstrilerinde katkı maddesi veya kaplama olarak kullanılmaktadır.

Titanyum karbür, titanyum diborid, titanyum karbonitrid, metal işleme için süper sert malzemelerin önemli bileşenleridir.

Titanyum nitrür, aletleri, kilise kubbelerini kaplamak ve kostüm takılarının imalatında kullanılır, çünkü. altın rengine benzer bir renge sahiptir.

Baryum titanat BaTiO3, kurşun titanat PbTiO3 ve bir dizi başka titanat ferroelektriktir.

Farklı metallere sahip birçok titanyum alaşımı vardır. Alaşım elementleri, polimorfik dönüşümün sıcaklığı üzerindeki etkilerine bağlı olarak üç gruba ayrılır: beta stabilizatörleri, alfa stabilizatörleri ve nötr sertleştiriciler. Birincisi dönüşüm sıcaklığını düşürür, ikincisi onu arttırır ve ikincisi onu etkilemez, ancak matrisin çözelti sertleşmesine yol açar. Alfa stabilizatörlerinin örnekleri: alüminyum, oksijen, karbon, nitrojen. Beta stabilizatörleri: molibden, vanadyum, demir, krom, nikel. Nötr sertleştiriciler: zirkonyum, kalay, silikon. Beta stabilizatörleri, sırayla, beta-izomorfik ve beta-ötektoid oluşturucu olarak ayrılır. En yaygın titanyum alaşımı Ti-6Al-4V alaşımıdır (Rus sınıflandırmasında - VT6).

% 60 - boya;

%20 - plastik;

%13 - kağıt;

%7 - makine mühendisliği.

Saflığına bağlı olarak kilo başına 15-25 dolar.

Kaba titanyumun (titanyum sünger) saflığı ve derecesi genellikle safsızlıkların içeriğine bağlı olan sertliği ile belirlenir. En yaygın markalar TG100 ve TG110'dur.

22.12.2010 itibariyle ferrotitanyum (minimum %70 titanyum) fiyatı kilogram başına 6.82$'dır. 01.01.2010 tarihinde kilogram fiyatı 5,00$ seviyesindeydi.

Rusya'da 2012 yılı başında titanyum fiyatları 1200-1500 ruble/kg idi.

Avantajlar:

düşük yoğunluk (4500 kg / m3) kullanılan malzemenin kütlesini azaltmaya yardımcı olur;

yüksek mekanik mukavemet. Yüksek sıcaklıklarda (250–500 °C), titanyum alaşımlarının mukavemet açısından yüksek mukavemetli alüminyum ve magnezyum alaşımlarından üstün olduğuna dikkat edilmelidir;

titanyumun yüzey üzerinde ince (5-15 mikron) sürekli TiO2 oksit filmleri oluşturma yeteneğinden dolayı, metal kütlesine sıkıca bağlı olduğundan, alışılmadık derecede yüksek korozyon direnci;

en iyi titanyum alaşımlarının özgül gücü (mukavemet ve yoğunluk oranı), alaşımlı çeliklerin özgül gücünün neredeyse iki katı olan 30-35 veya daha fazlasına ulaşır.

Kusurlar:

yüksek fiyatüretim, titanyum demir, alüminyum, bakır, magnezyumdan çok daha pahalıdır;

özellikle yüksek sıcaklıklarda aktif etkileşim sıvı hal Titanyum ve alaşımlarının yalnızca vakumda veya inert gaz ortamında eritilebildiği atmosferi oluşturan tüm gazlarla;

titanyum atığı üretimindeki zorluklar;

titanyumun birçok malzemeye yapışması nedeniyle zayıf antifriksiyon özellikleri, titanyumla eşleştirilmiş titanyum sürtünme için çalışamaz;

titanyum ve alaşımlarının birçoğunun hidrojen gevrekleşmesine ve tuz korozyonuna karşı yüksek eğilimi;

östenitik paslanmaz çeliklerinkine benzer zayıf işlenebilirlik;

yüksek kimyasal aktivite, yüksek sıcaklıkta tane büyümesi eğilimi ve faz dönüşümleri kaynak döngüsü sırasında titanyum kaynağında zorluklara neden olur.

Titanyumun ana kısmı havacılık ve roket teknolojisi ve deniz gemi inşasının ihtiyaçlarına harcanmaktadır. Titanyum (ferrotitanyum), yüksek kaliteli çeliklere alaşım katkı maddesi ve oksijen giderici olarak kullanılır. Teknik titanyum, agresif ortamlarda çalışan tankların, kimyasal reaktörlerin, boru hatlarının, bağlantı parçalarının, pompaların, valflerin ve diğer ürünlerin imalatında kullanılır. Yüksek sıcaklıklarda çalışan elektrovakum cihazlarının ızgaraları ve diğer parçaları kompakt titanyumdan yapılmıştır.

Yapısal malzeme olarak kullanım açısından titanyum 4. sırada, sadece Al, Fe ve Mg'den sonra ikinci sıradadır. Titanyum alüminitler oksidasyona ve ısıya karşı çok dirençlidir, bu da havacılık ve otomotiv endüstrisinde yapısal malzeme olarak kullanımlarını belirlemiştir. Titanyumun biyolojik güvenliği, onu gıda endüstrisi ve rekonstrüktif cerrahi için mükemmel bir malzeme yapar.

Titanyum ve alaşımları, yüksek sıcaklıklarda korunan yüksek mekanik mukavemetleri, korozyon direnci, ısı direnci, özgül mukavemeti, düşük yoğunluğu ve diğer faydalı özellikleri nedeniyle mühendislikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum ve alaşımlarının yüksek maliyeti, çoğu durumda daha yüksek performanslarıyla dengelenir ve bazı durumlarda, belirli koşullar altında çalışabilen ekipman veya yapıların üretilmesinin mümkün olduğu tek malzemedir.

Titanyum alaşımları, gerekli güçle birlikte en hafif tasarımın elde edilmesinin amaçlandığı havacılık teknolojisinde önemli bir rol oynamaktadır. Titanyum diğer metallere göre hafiftir ancak aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda da çalışabilir. Titanyum alaşımları kaplama, sabitleme parçaları, güç seti, şasi parçaları ve çeşitli üniteler yapmak için kullanılır. Ayrıca bu malzemeler uçak jet motorlarının yapımında da kullanılmaktadır. Bu, ağırlıklarını% 10-25 oranında azaltmanıza izin verir. Titanyum alaşımları, kompresör diskleri ve kanatları, hava girişi ve kılavuz kanat parçaları ve bağlantı elemanları üretmek için kullanılır.

Titanyum ve alaşımları roket biliminde de kullanılmaktadır. Motorların kısa süreli çalışması ve yoğun atmosfer katmanlarının hızlı geçişi göz önüne alındığında, roket biliminde yorulma mukavemeti, statik dayanıklılık ve bir dereceye kadar sürünme sorunları ortadan kaldırılmıştır.

Teknik titanyum, yetersiz yüksek ısı direnci nedeniyle havacılık uygulamaları için uygun değildir, ancak olağanüstü yüksek korozyon direnci nedeniyle, bazı durumlarda kimya endüstrisinde ve gemi yapımında vazgeçilmezdir. Bu yüzden sülfürik ve hidroklorik asit gibi agresif ortamların ve bunların tuzlarının, boru hatlarının, valflerin, otoklavların, çeşitli kapların, filtrelerin vb. pompalanması için kompresör ve pompaların imalatında kullanılır. Sadece titanyum ıslak klor gibi ortamlarda korozyon direncine sahiptir, sulu ve asidik klor çözeltileri, bu nedenle klor endüstrisi için ekipman bu metalden yapılır. Titanyum, örneğin nitrik asitte (dumanlı değil) korozif ortamlarda çalışan ısı eşanjörleri yapmak için kullanılır. Gemi yapımında titanyum, pervanelerin imalatında, gemilerin, denizaltıların, torpidoların vb. Kabuklar, hareket ettiğinde geminin direncini keskin bir şekilde artıran titanyum ve alaşımlarına yapışmaz.

Titanyum alaşımları diğer birçok uygulamada kullanım için umut vericidir, ancak teknolojideki kullanımları titanyumun yüksek maliyeti ve kıtlığı ile sınırlıdır.

Titanyum bileşikleri de çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum karbür yüksek bir sertliğe sahiptir ve kesici takımların ve aşındırıcı malzemelerin imalatında kullanılır. Beyaz titanyum dioksit (TiO2), boyalarda (titan beyazı gibi) ve ayrıca kağıt ve plastik imalatında kullanılır. Organotitanyum bileşikleri (örneğin tetrabutoksititanyum), kimya ve boya endüstrilerinde katalizör ve sertleştirici olarak kullanılır. İnorganik titanyum bileşikleri kimyasal, elektronik, cam elyafı endüstrisinde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Titanyum diborid, süper sert metal işleme malzemelerinin önemli bir bileşenidir. Aletleri kaplamak için titanyum nitrür kullanılır.

Titanyum için mevcut yüksek fiyatlar ile, esas olarak ana rolün maliyete değil teknik özelliklere ait olduğu askeri teçhizat üretimi için kullanılmaktadır. Bununla birlikte, titanyumun benzersiz özelliklerinin sivil ihtiyaçlar için kullanıldığı durumlar bilinmektedir. Titanyumun fiyatı düştükçe ve üretimi arttıkça bu metalin askeri ve sivil amaçlarla kullanımı giderek yaygınlaşacaktır.

Havacılık. Titanyum ve alaşımlarının düşük özgül ağırlığı ve yüksek mukavemeti (özellikle yüksek sıcaklıklarda) onları oldukça değerli havacılık malzemeleri yapar. Uçak yapımı ve uçak motorlarının üretimi alanında titanyum giderek artan bir şekilde alüminyum ve paslanmaz çeliğin yerini alıyor. Sıcaklık arttıkça, alüminyum hızla gücünü kaybeder. Öte yandan titanyum, 430°C'ye kadar olan sıcaklıklarda açık bir mukavemet avantajına sahiptir ve aerodinamik ısıtma nedeniyle yüksek hızlarda bu derece yüksek sıcaklıklar meydana gelir. Havacılıkta çeliği titanyumla değiştirmenin avantajı, güçten ödün vermeden ağırlığı azaltmaktır. Yüksek sıcaklıklarda artan performansla birlikte ağırlıktaki genel azalma, uçağın artan taşıma kapasitesi, menzili ve manevra kabiliyetine izin verir. Bu, titanyumun uçak yapımında motor imalatında, gövde yapımında, kaplama imalatında ve hatta bağlantı elemanlarında kullanımını genişletmeye yönelik çabaları açıklamaktadır.

Jet motorlarının yapımında titanyum esas olarak kompresör kanatlarının, türbin disklerinin ve diğer birçok damgalı parçanın imalatında kullanılır. Burada titanyum, paslanmaz ve ısıl işlem görmüş alaşımlı çeliklerin yerini alıyor. Motor ağırlığındaki bir kilogramlık tasarruf, gövdenin hafifletilmesi nedeniyle uçağın toplam ağırlığında 10 kg'a kadar tasarruf sağlar. Gelecekte, motor yanma odaları için muhafaza üretimi için titanyum levha kullanılması planlanmaktadır.

Uçak yapımında titanyum, yüksek sıcaklıklarda çalışan gövde parçaları için yaygın olarak kullanılmaktadır. Sac titanyum, her türlü muhafaza, kablo koruyucu kılıfları ve mermiler için kılavuzların imalatında kullanılır. Alaşımlı titanyum levhalardan yapılmıştır çeşitli unsurlar sertlik, gövde çerçeveleri, kaburgalar vb.

Örtüler, kanatlar, kablo kılıfları ve mermi kılavuzları alaşımsız titanyumdan yapılmıştır. Gövde çerçevesi, çerçeveler, boru hatları ve yangın bariyerlerinin imalatında alaşımlı titanyum kullanılır.

Titanyum, F-86 ve F-100 uçaklarının yapımında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Gelecekte titanyum, iniş takımı kapıları, hidrolik borular, egzoz boruları ve nozullar, direkler, kanatlar, katlanır payandalar vb. yapmak için kullanılacaktır.

Titanyum zırh plakaları, pervane kanatları ve mermi kutuları yapmak için kullanılabilir.

Titanyum şu anda uçak yapımında kullanılmaktadır. askeri havacılık Kaplama için Douglas X-3, Cumhuriyetçi F-84F, Curtiss-Wright J-65 ve Boeing B-52.

Titanyum ayrıca DC-7 sivil uçaklarının yapımında da kullanılıyor. Douglas şirketi, motor kaportası ve yangın bariyerlerinin imalatında alüminyum alaşımları ve paslanmaz çeliği titanyum ile değiştirerek, uçak yapısının ağırlığında yaklaşık 90 kg'lık bir tasarruf elde etti. Şu anda bu uçaktaki titanyum parçaların ağırlığı %2 ve bu rakamın uçağın toplam ağırlığının %20'sine çıkarılması bekleniyor.

Titanyum kullanımı, helikopterlerin ağırlığını azaltmayı mümkün kılar. Zeminler ve kapılar için sac titanyum kullanılır. Rotorlarının kanatlarını kaplamak için alaşımlı çeliğin titanyum ile değiştirilmesi sonucunda helikopterin ağırlığında (yaklaşık 30 kg) önemli bir azalma sağlandı.

Donanma. Titanyum ve alaşımlarının korozyon direnci, onları denizde çok değerli bir malzeme yapar. ABD Deniz Kuvvetleri Bakanlığı, titanyumun baca gazlarına, buhara, yağa ve deniz suyuna maruz kalmaya karşı korozyon direncini kapsamlı bir şekilde araştırmaktadır. Titanyumun yüksek özgül gücü, denizcilik işlerinde hemen hemen aynı öneme sahiptir.

Metalin düşük özgül ağırlığı, korozyon direnci ile birleştiğinde, gemilerin manevra kabiliyetini ve menzilini arttırır ve ayrıca malzeme parçasının bakım ve onarım maliyetini azaltır.

Titanyumun donanmadaki uygulamaları, denizaltı dizel motorları için egzoz susturucularının imalatını içerir. ölçü aletleri, kondenserler ve ısı eşanjörleri için ince duvarlı borular. Uzmanlara göre titanyum, başka hiçbir metal gibi, denizaltılardaki egzoz susturucularının ömrünü uzatabilir. Tuzlu suya, benzine veya yağa maruz kalan gösterge diskleri için titanyum daha iyi dayanıklılık sağlayacaktır. Boruları dışarıdan yıkayan deniz suyunda korozyona dayanıklı olması ve aynı zamanda içlerinde akan egzoz yoğuşmasının etkilerine dayanması gereken ısı eşanjör borularının imalatında titanyum kullanma olasılığı araştırılmaktadır. Baca gazlarının ve deniz suyunun etkilerine karşı dayanıklı olması gereken titanyumdan anten ve radar tesisatı bileşenlerinin üretilme olasılığı değerlendirilmektedir. Titanyum ayrıca valf, pervane, türbin parçaları vb. parçaların üretiminde de kullanılabilir.

Topçu. Görünüşe göre, titanyumun en büyük potansiyel tüketicisi, şu anda çeşitli prototipler üzerinde yoğun araştırmaların sürdüğü topçu olabilir. Ancak bu alanda sadece münferit parçaların ve titanyumdan yapılan parçaların üretimi standardize edilmiştir. Geniş bir araştırma kapsamına sahip topçularda titanyumun oldukça sınırlı kullanımı, yüksek maliyeti ile açıklanmaktadır.

Titanyum fiyatlarındaki indirime bağlı olarak, geleneksel malzemelerin titanyum ile değiştirilmesi olasılığı açısından topçu teçhizatının çeşitli parçaları araştırıldı. Ağırlık azaltmanın gerekli olduğu parçalara (elle taşınan ve hava yoluyla taşınan parçalar) özellikle dikkat edildi.

Çelik yerine titanyumdan yapılmış harç taban plakası. Böyle bir değiştirme ile ve bazı değişikliklerden sonra, toplam ağırlığı 22 kg olan iki yarıdan bir çelik levha yerine, 11 kg ağırlığında bir parça oluşturmak mümkün oldu. Bu değişim sayesinde servis personeli sayısını üçten ikiye indirmek mümkündür. Silah alev tutucularının üretimi için titanyum kullanma olasılığı değerlendirilmektedir.

Titanyumdan yapılmış silah yuvaları, taşıyıcı çaprazları ve geri tepme silindirleri test ediliyor. Titanyum, güdümlü mermilerin ve roketlerin üretiminde yaygın olarak kullanılabilir.

Titanyum ve alaşımlarının ilk çalışmaları, onlardan zırh plakaları üretme olasılığını gösterdi. Çelik zırhın (12,7 mm kalınlıkta) aynı mermi direncine (16 mm kalınlık) sahip titanyum zırhla değiştirilmesi, bu çalışmalara göre ağırlıkta %25'e kadar tasarruf edilmesini mümkün kılmaktadır.

Yüksek kaliteli titanyum alaşımları, çelik plakaları, ağırlıkta %44'e varan tasarruf sağlayan eşit kalınlıktaki titanyum plakalarla değiştirme olasılığı için umut veriyor. Titanyumun endüstriyel kullanımı, daha fazla manevra kabiliyeti sağlayacak, nakliye menzilini ve tabancanın dayanıklılığını artıracaktır. Hava taşımacılığının mevcut gelişme düzeyi, hafif zırhlı araçların ve titanyumdan yapılmış diğer araçların avantajlarını açıkça ortaya koymaktadır. Topçu departmanı, gelecekte piyadeleri miğferler, süngüler, el bombası fırlatıcıları ve titanyumdan yapılmış el tipi alev makineleri ile donatmayı planlıyor. Titanyum alaşımı ilk olarak topçularda bazı otomatik silahların pistonlarının imalatında kullanıldı.

Ulaşım. Zırhlı malzeme üretiminde titanyum kullanmanın birçok faydası araçlar için de geçerlidir.

Ulaştırma mühendisliği işletmeleri tarafından halihazırda tüketilen yapısal malzemelerin titanyum ile değiştirilmesi, yakıt tüketiminde azalmaya, yük kapasitesinde bir artışa, krank mekanizmalarının parçalarının yorulma sınırında bir artışa vb. yol açmalıdır. demiryollarıölü ağırlığı azaltmak esastır. Titanyum kullanımı nedeniyle vagonların toplam ağırlığında önemli bir azalma, çekişten tasarruf sağlayacak, boyun ve aks kutularının boyutlarını azaltacaktır.

Römorklar için ağırlık da önemlidir. Burada aks ve tekerlek üretiminde çeliğin titanyumla değiştirilmesi de taşıma kapasitesini artıracaktır.

Tüm bu fırsatlar, titanyum yarı mamul ürünlerin kilosu başına titanyum fiyatını 15'ten 2-3 dolara indirerek gerçekleştirilebilir.

Kimyasal endüstri. Kimya endüstrisi için ekipman üretiminde metalin korozyon direnci son derece önemlidir. Ağırlığı azaltmak ve ekipmanın gücünü artırmak da önemlidir. Mantıksal olarak, titanyumun asitleri, alkalileri ve inorganik tuzları ondan taşımak için ekipman üretiminde bir takım faydalar sağlayabileceği varsayılmalıdır. Tanklar, kolonlar, filtreler ve her türlü yüksek basınçlı silindir gibi ekipmanların üretiminde titanyum kullanımı için ek olanaklar açılıyor.

Titanyum boru hatlarının kullanımı katsayıyı artırabilir faydalı eylem laboratuvar otoklavlarında ve ısı eşanjörlerinde ısıtma bobinleri. Gazların ve sıvıların uzun süre basınç altında depolandığı silindirlerin üretimi için titanyumun uygulanabilirliği, daha ağır bir cam tüp yerine yanma ürünlerinin mikroanalizinde kullanılmasıyla kanıtlanmıştır (resmin üst kısmında gösterilmiştir). Küçük duvar kalınlığı ve düşük özgül ağırlığı nedeniyle bu tüp, daha küçük, daha hassas analitik terazilerde tartılabilir. Burada, hafiflik ve korozyon direncinin birleşimi, gelişmiş doğruluk sağlar. kimyasal analiz.

Diğer uygulamalar. Titanyumun kullanımı gıda, petrol ve elektrik endüstrilerinde olduğu kadar cerrahi aletlerin imalatında ve cerrahinin kendisinde de amaca uygundur.

Yemek hazırlama masaları, titanyumdan yapılmış buğulama masaları, kalite olarak çelik ürünlere göre daha üstündür.

Petrol ve gaz sondaj endüstrisinde, korozyona karşı mücadele büyük önem taşımaktadır, bu nedenle titanyum kullanımı, aşındırıcı ekipman çubuklarının daha az sıklıkla değiştirilmesini mümkün kılacaktır. Katalitik üretimde ve petrol boru hatlarının imalatında, mekanik özellikleri yüksek sıcaklıklarda koruyan ve iyi korozyon direncine sahip olan titanyum kullanılması arzu edilir.

Elektrik endüstrisinde titanyum, iyi özgül mukavemeti, yüksek olması nedeniyle kabloları zırhlamak için kullanılabilir. elektrik direnci ve manyetik olmayan özellikler.

Çeşitli endüstrilerde, titanyumdan yapılmış şu veya bu şekildeki bağlantı elemanları kullanılmaya başlandı. Esas olarak korozyon direnci nedeniyle, cerrahi aletlerin üretimi için titanyum kullanımının daha da genişletilmesi mümkündür. Titanyum aletler, tekrar tekrar kaynatıldığında veya otoklavlandığında geleneksel cerrahi aletlere göre bu açıdan üstündür.

Cerrahi alanında titanyumun vitallium ve paslanmaz çeliklerden daha iyi olduğu kanıtlandı. Vücutta titanyum varlığı oldukça kabul edilebilir. Kemikleri tutturmak için titanyumdan yapılmış plaka ve vidalar birkaç ay boyunca hayvanın vücudundaydı ve kemik vidaların dişlerine ve plakadaki deliğe doğru büyüdü.

Titanyumun avantajı, plaka üzerinde kas dokusunun oluşması gerçeğinde de yatmaktadır.

Dünyada üretilen titanyum ürünlerinin yaklaşık yarısı genellikle sivil uçak endüstrisine gönderilmektedir, ancak bilinen trajik olaylardan sonra düşüşü, birçok endüstri katılımcısını titanyum için yeni uygulamalar aramaya zorlamaktadır. Bu malzeme, yabancı metalurji basınında titanyumun geleceğine adanan bir dizi yayının ilk bölümünü temsil ediyor. modern koşullar. Önde gelen Amerikalı titanyum RT1 üreticilerinden birine göre, yılda 50-60 bin ton düzeyinde küresel ölçekte toplam titanyum üretim hacminden, havacılık segmenti 40'a kadar tüketim, endüstriyel uygulama ve uygulamadan sorumludur. 34'ü ve askeri alanı 16 ve yaklaşık 10'u tüketici ürünlerinde titanyum kullanımını oluşturuyordu. Titanyumun endüstriyel uygulamaları şunları içerir: kimyasal süreçler, enerji, petrol ve gaz endüstrisi, tuzdan arındırma tesisleri. Askeri havacılık dışı uygulamalar, öncelikle topçu ve savaş araçlarında kullanımı içerir. Titanyumun önemli ölçüde kullanıldığı sektörler otomotiv endüstrisi, mimarlık ve inşaat, spor malzemeleri ve kuyumculuktur. Külçelerdeki titanyumun neredeyse tamamı ABD, Japonya ve BDT'de üretilmektedir - Avrupa, küresel hacmin sadece 3,6'sını oluşturmaktadır. Titanyumun nihai kullanımına yönelik bölgesel pazarlar büyük farklılıklar gösterir - özgünlüğün en çarpıcı örneği, kimyasal tesislerin ekipman ve yapısal elemanlarındaki toplam titanyum tüketiminin sadece 2-3'ünü sivil havacılık sektörünün kullandığı Japonya'dır. Japonya'nın toplam talebinin yaklaşık %20'si nükleer enerji ve katı yakıtlı enerji santrallerine, kalanı ise mimari, tıp ve spora yöneliktir. Her bölge için sırasıyla 60-75 ve 50-60 - havacılık sektöründe tüketimin istisnai bir öneme sahip olduğu ABD ve Avrupa'da ise tam tersi bir tablo görülmektedir. ABD'de geleneksel olarak güçlü nihai pazarlar kimyasallar, tıbbi ekipman, endüstriyel ekipman iken, Avrupa'da en büyük pay petrol ve gaz endüstrisi ve inşaat endüstrisindedir. Havacılık endüstrisine olan yoğun bağımlılık, titanyum uygulamalarını, özellikle şu anki düşüşte, genişletmeye çalışan titanyum endüstrisi için uzun süredir devam eden bir endişe olmuştur. sivil Havacılık Küresel ölçekte. ABD Jeolojik Araştırmasına göre, 2003 yılının ilk çeyreğinde titanyum sünger ithalatında önemli bir düşüş oldu - sadece 1319 ton, bu da 2002 yılının aynı döneminde 3431 tondan 62 daha az. Havacılık sektörü her zaman titanyum için önde gelen pazarlardan biri olacaktır, ancak titanyum endüstrisindeki bizler bu zorluğun üstesinden gelmeli ve sektörümüzün havacılık sektöründe gelişme ve durgunluk döngüsü yaşamamasını sağlamak için elimizden gelen her şeyi yapmalıyız. Titanyum endüstrisinin önde gelen üreticilerinden bazıları, biri deniz altı ekipman ve malzeme pazarı olan mevcut pazarlarda büyüyen fırsatlar görüyor. RT1 Satış ve Dağıtım Müdürü Martin Proko'ya göre titanyum, 1980'lerin başından beri elektrik üretimi ve su altı uygulamalarında uzun süredir kullanılmaktadır, ancak bu alanlar yalnızca son beş yılda istikrarlı bir şekilde gelişmeye başlamıştır. pazar nişi. Sualtı operasyonları ile ilgili olarak, buradaki büyüme, esas olarak, sondaj operasyonlarından kaynaklanmaktadır. daha fazla derinlik titanyum en uygun malzemedir. Onun tabiri caizse, su altında yaşam döngüsü sualtı projelerinin olağan süresine tekabül eden elli yıldır. Titanyum kullanımında artışın muhtemel olduğu alanları zaten listeledik. Howmet Ti-Cast satış müdürü Bob Funnell, pazarın mevcut durumunun, kamyon turboşarjları için dönen parçalar, roketler ve pompalar gibi yeni alanlarda büyüme fırsatları olarak görülebileceğini belirtiyor.

Devam eden projelerimizden biri de 155 mm kalibreli BAE Butitzer XM777 hafif topçu sistemlerinin geliştirilmesidir. Newmet, Ağustos 2004'te ABD Deniz Piyadeleri'ne yapılacak teslimatlarla birlikte, her bir silah yuvası için 28 yapısal titanyum düzeneğin 17'sini tedarik edecek. Ateş destek sistemleri başkanı Frank Hrster, 9,800 pound ve yaklaşık 4,44 ton toplam tabanca ağırlığı ile titanyum, tasarımında yaklaşık 2,600 pound yaklaşık 1,18 ton titanyum oluşturuyor - çok sayıda döküm içeren bir 6A14U alaşımının kullanıldığını söylüyor. BAE Sy81et8. Bu XM777 sistemi, yaklaşık 17.000 pound ve yaklaşık 7.71 ton ağırlığındaki mevcut M198 Newitzer sisteminin yerini alacak. 2006'dan 2010'a kadar olan dönem için seri üretim planlanıyor - başlangıçta ABD, Büyük Britanya ve İtalya'ya teslimatlar planlanıyor, ancak program NATO üye ülkelerine teslimatlar için genişletilebilir. Timet'ten John Barber, yapımında önemli miktarda titanyum kullanan askeri teçhizat örneklerinin Abramé tankı ve Bradley savaş aracı olduğuna dikkat çekiyor. Son iki yıldır, silahlarda ve savunma sistemlerinde titanyum kullanımını yoğunlaştırmak için NATO, ABD ve İngiltere arasında ortak bir program yürütülüyor. Bir kereden fazla belirtildiği gibi, titanyum otomotiv endüstrisinde kullanım için çok uygundur, ancak bu yönün payı oldukça mütevazı - İtalyanlara göre tüketilen toplam titanyum hacminin yaklaşık 1'i veya yılda 500 ton Formula 1 ve yarış motosikletleri için titanyum bileşenleri ve parçaları üreticisi Poggipolini şirketi. Bu şirketin araştırma ve geliştirme başkanı Daniele Stoppolini, bu pazar segmentinde titanyum için mevcut talebin 500 ton seviyesinde olduğuna ve bu malzemenin valf, yay, egzoz sistemleri, şanzıman yapımında yoğun kullanımıyla birlikte olduğuna inanıyor. şaftlar, cıvatalar, potansiyel olarak yılda neredeyse 16.000 ton olmayan bir seviyeye yükselebilir. Şirketinin üretim maliyetlerini azaltmak için titanyum cıvataların otomatik üretimini geliştirmeye yeni başladığını da sözlerine ekledi. Ona göre, otomotiv endüstrisinde titanyum kullanımının önemli ölçüde genişlememesi nedeniyle sınırlayıcı faktörler, talebin öngörülemezliği ve hammadde tedarikindeki belirsizliktir. Aynı zamanda, otomotiv endüstrisinde titanyum için büyük bir potansiyel niş kalır ve helezon yaylar ve egzoz gazı sistemleri için optimum ağırlık ve mukavemet özelliklerini birleştirir. Ne yazık ki, Amerikan pazarında, titanyumun bu sistemlerde yaygın olarak kullanılması, yalnızca oldukça özel bir yarı spor model Chevrolet Corvette Z06 ile işaretlenmiştir ve hiçbir şekilde toplu bir otomobil olduğunu iddia edemez. Bununla birlikte, devam eden yakıt ekonomisi ve korozyon direnci zorlukları nedeniyle, bu alandaki titanyum beklentileri devam etmektedir. Havacılık dışı ve askeri olmayan uygulamaların pazarlarında onay için, UNITI ortak girişimi kısa süre önce kendi adına oluşturuldu, birlik kelimesi oynandı - birlik ve Ti - dünyanın bir parçası olarak periyodik tablodaki titanyumun tanımı. önde gelen titanyum üreticileri - American Allegheny Technologies ve Rus VSMPO-Avisma. Yeni şirketin başkanı Carl Moulton, yeni şirketi, başta petrokimya ve enerji üretimi olmak üzere titanyum parçaları ve tertibatları kullanan endüstriler için lider bir tedarikçi haline getirmeyi planladığımızdan, bu pazarların kasıtlı olarak hariç tutulduğunu söyledi. Ayrıca tuzdan arındırma cihazları, araçlar, tüketici ürünleri ve elektronik alanlarında da aktif olarak pazarlama yapmayı planlıyoruz. Üretim tesislerimizin birbirini iyi bir şekilde tamamladığına inanıyorum - VSMPO, nihai ürünlerin üretimi için olağanüstü yeteneklere sahiptir, Allegheny, soğuk ve sıcak titanyum haddelenmiş ürünlerin üretiminde mükemmel geleneklere sahiptir. UNITI'nin küresel titanyum ürünleri pazarındaki payının 45 milyon pound, yani yaklaşık 20.411 ton olması bekleniyor. Tıbbi ekipman pazarı sürekli gelişen bir pazar olarak kabul edilebilir - British Titanium International Group'a göre, dünya çapında çeşitli implant ve protezlerde titanyumun yıllık içeriği yaklaşık 1000 tondur ve bu rakam, cerrahi müdahale olanakları arttıkça artacaktır. kazalardan veya yaralanmalardan sonra insan eklemleri. Esneklik, dayanıklılık, hafiflik gibi bariz avantajlarına ek olarak titanyum, doku ve sıvılarda korozyon olmaması nedeniyle biyolojik anlamda vücut ile oldukça uyumludur. insan vücudu. Diş hekimliğinde, protez ve implant kullanımı da hızla artıyor - Amerikan Diş Hekimleri Birliği'ne göre, büyük ölçüde titanyumun özelliklerinden dolayı son on yılda üç kez. Titanyum, mimaride 25 yılı aşkın bir süredir kullanılmasına rağmen, geniş kullanım Bu alanda sadece başladı son yıllar. 2006 yılında tamamlanması planlanan BAE'deki Abu Dabi Havalimanı'nın genişletilmesi, yaklaşık 680 ton titanyumdan 1,5 milyon pound'a kadar kullanılacak. Sadece ABD, Kanada, İngiltere, Almanya, İsviçre, Belçika, Singapur gibi gelişmiş ülkelerde değil, Mısır ve Peru'da da titanyum kullanılarak çok çeşitli mimari ve inşaat projelerinin uygulanması planlanmaktadır.

Tüketici ürünleri pazarı segmenti, şu anda titanyum pazarının en hızlı büyüyen segmentidir. 10 yıl önce bu segment titanyum pazarının sadece 1-2'si iken, bugün pazarın 8-10'u kadar büyümüştür. Genel olarak, tüketim malları endüstrisindeki titanyum tüketimi, tüm titanyum pazarının yaklaşık iki katı oranında büyüdü. Sporda titanyum kullanımı en uzun süredir devam ediyor ve tüketici ürünlerinde titanyum kullanımında en büyük paya sahip. Titanyumun spor ekipmanlarındaki popülaritesinin nedeni basittir - diğer metallerden daha üstün bir ağırlık ve güç oranı elde etmenizi sağlar. Bisikletlerde titanyum kullanımı yaklaşık 25-30 yıl önce başlamış ve titanyumun spor ekipmanlarında ilk kullanımı olmuştur. Ti3Al-2.5V ASTM Grade 9 alaşımlı borular ağırlıklı olarak kullanılır.Titanyum alaşımlarından yapılan diğer parçalar arasında frenler, dişliler ve koltuk yayları bulunur. Golf sopalarının üretiminde titanyum kullanımı ilk olarak Japonya'daki kulüp üreticileri tarafından 80'lerin sonunda ve 90'ların başında başladı. 1994-1995'ten önce, bu titanyum uygulaması ABD ve Avrupa'da neredeyse bilinmiyordu. Callaway, Great Big Bertha adlı Ruger Titanium titanyum çubuğunu tanıttığında bu değişti. Callaway'in bariz faydaları ve iyi düşünülmüş pazarlaması nedeniyle titanyum çubuklar anında popüler oldu. Kısa bir süre içinde titanyum kulüpler, küçük bir grup golfçünün özel ve pahalı ekipmanından, çoğu golfçü tarafından yaygın olarak kullanılmaya başlandı ve hala çelik kulüplerden daha pahalıydı. Bana göre golf piyasasının gelişimindeki ana eğilimlerden bahsetmek istiyorum; yüksek emek gerektiren diğer endüstrilerin yolunu izleyerek 4-5 yıl gibi kısa bir sürede yüksek teknolojiden seri üretime geçti. giyim, oyuncak ve tüketici elektroniği üretimi gibi maliyetler, golf sopası üretimi, işçiliğin en ucuz olduğu ülkelere önce Tayvan, ardından Çin'e gitti ve şimdi Vietnam gibi daha ucuz emeğin olduğu ülkelerde fabrikalar kuruluyor. ve Tayland, titanyum kesinlikle sürücüler için kullanılır, burada üstün nitelikleri açık bir avantaj sağlar ve daha fazlasını haklı çıkarır. yüksek fiyat. Bununla birlikte, maliyetlerdeki önemli artış, oyundaki karşılık gelen bir iyileştirme ile desteklenmediğinden titanyum, sonraki kulüplerde henüz çok yaygın bir kullanım bulamamıştır.Şu anda, sürücüler esas olarak dövme bir çarpma yüzeyi, dövme veya dökme bir üst ve bir döküm alt Son zamanlarda, Profesyonel Golf Birliği ROA, tüm kulüp üreticilerinin çarpıcı yüzeyin yay özelliklerini artırmaya çalışacağı sözde geri dönüş faktörünün üst sınırını artırmaya izin verdi. Bunu yapmak için çarpma yüzeyinin kalınlığını azaltmak ve bunun için SP700, 15-3-3-3 ve VT-23 gibi daha güçlü alaşımlar kullanmak gerekir. Şimdi titanyum ve alaşımlarının diğer spor ekipmanlarında kullanımına odaklanalım. Yarış bisikleti tüpleri ve diğer parçalar ASTM Grade 9 Ti3Al-2.5V alaşımından yapılmıştır. Tüplü dalış bıçaklarının imalatında şaşırtıcı derecede önemli miktarda titanyum levha kullanılır. Çoğu üretici Ti6Al-4V alaşımı kullanır, ancak bu alaşım diğer daha güçlü alaşımlar gibi bıçak kenarı dayanıklılığı sağlamaz. Bazı üreticiler BT23 alaşımını kullanmaya geçiyor.

Titanyum tüplü bıçakların perakende fiyatı yaklaşık 70-80 dolar. Dökme titanyum at nalları, gerekli gücü sağlarken, çeliğe kıyasla ağırlıkta önemli bir azalma sağlar. Ne yazık ki titanyumun bu kullanımı gerçekleşmedi çünkü titanyum at nalları parıldadı ve atları korkuttu. İlkinden sonra çok az kişi titanyum at nalı kullanmayı kabul edecek kötü deneyimler. Merkezi Newport Beach, California Newport Beach, California'da bulunan Titanium Beach, Ti6Al-4V alaşımlı paten bıçakları geliştirdi. Ne yazık ki, burada yine sorun, bıçakların kenarlarının dayanıklılığıdır. Üreticiler 15-3-3-3 veya BT-23 gibi daha güçlü alaşımlar kullanırsa bu ürünün yaşama şansı olduğunu düşünüyorum. Titanyum dağcılık ve yürüyüşte çok yaygın olarak kullanılmaktadır, dağcıların ve yürüyüşçülerin sırt çantalarında taşıdıkları hemen hemen tüm ürünler için şişeler, bardakların perakende fiyatı 20-30 dolar, pişirme setlerinin perakende fiyatı yaklaşık 50 dolar, yemek takımları çoğunlukla ticari olarak saf titanyum Sınıf 1 ve 2'den yapılmıştır. Tırmanma ve yürüyüş ekipmanlarının diğer örnekleri, kompakt sobalar, çadır rafları ve montajları, buz baltaları ve buz vidalarıdır. Silah üreticileri son zamanlarda hem spor atışları hem de kolluk kuvvetleri uygulamaları için titanyum tabancalar üretmeye başladılar.

Tüketici elektroniği titanyum için oldukça yeni ve hızla büyüyen bir pazardır. Çoğu durumda, tüketici elektroniğinde titanyum kullanımı sadece mükemmel özelliklerinden değil, aynı zamanda ürünlerin çekici görünümünden de kaynaklanmaktadır. Ticari olarak saf 1. Sınıf titanyum, dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, plazma düz ekran TV'ler ve diğer elektronik cihazlar için kılıf yapmak için kullanılır. Hoparlör yapımında titanyum kullanımı, titanyumun çelikten daha hafif olması ve akustik duyarlılığın artması nedeniyle üstün akustik özellikler sağlar. İlk olarak Japon üreticiler tarafından piyasaya sunulan titanyum saatler, günümüzde en uygun fiyatlı ve tanınan tüketici titanyum ürünlerinden biridir. Geleneksel ve sözde giyilebilir takıların üretiminde dünya titanyum tüketimi, onlarca tonla ölçülmektedir. Gittikçe artan bir şekilde titanyum alyansları görebilirsiniz ve elbette vücuda takı takan insanlar titanyum kullanmak zorunda kalıyorlar. Titanyum, yüksek korozyon direnci ve mukavemet kombinasyonunun çok önemli olduğu deniz bağlantı elemanları ve bağlantı parçalarının imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. Los Angeles merkezli Atlas Ti, bu ürünlerin geniş bir yelpazesini VTZ-1 alaşımında üretmektedir. Aletlerin üretiminde titanyum kullanımı ilk olarak Sovyetler Birliği'nde 80'lerin başında, hükümetin talimatlarıyla işçilerin işini kolaylaştırmak için hafif ve kullanışlı aletlerin yapıldığı zaman başladı. Sovyet titanyum üretim devi Verkhne-Saldinskoye Metal İşleme Üretim Birliği, o zamanlar titanyum kürekler, çivi çektirmeler, bağlar, baltalar ve anahtarlar üretti.

Daha sonra Japon ve Amerikan alet üreticileri ürünlerinde titanyum kullanmaya başladılar. Çok uzun zaman önce, VSMPO, Boeing ile titanyum plakaların temini için bir sözleşme imzaladı. Bu sözleşmenin kuşkusuz Rusya'da titanyum üretiminin gelişimi üzerinde çok faydalı bir etkisi oldu. Titanyum uzun yıllardır tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Avantajları, dayanıklılık, korozyon direnci ve en önemlisi, bazı kişilerin paslanmaz çeliklerin gerekli bir bileşeni olan nikele alerjisi varken, kimsenin titanyuma alerjisi yoktur. Kullanılan alaşımlar ticari olarak saf titanyum ve Ti6-4Eli'dir. Titanyum, kalp kapakçığı gibi kritik olanlar da dahil olmak üzere cerrahi aletlerin, iç ve dış protezlerin imalatında kullanılır. Koltuk değnekleri ve tekerlekli sandalyeler titanyumdan yapılmıştır. Sanatta titanyum kullanımı, Moskova'da ilk titanyum anıtın dikildiği 1967 yılına kadar uzanıyor.

Şu anda, mimar Frank Gehry tarafından Bilbao'da inşa edilen Guggenheim Müzesi gibi ünlüler de dahil olmak üzere neredeyse tüm kıtalarda önemli sayıda titanyum anıt ve bina inşa edilmiştir. Malzeme rengi, görünümü, gücü ve korozyona karşı direnci nedeniyle sanat insanları arasında çok popülerdir. Bu nedenlerden dolayı titanyum, gümüş ve hatta altın gibi değerli metallerle başarılı bir şekilde rekabet ettiği hediyelik eşya ve kostüm takılarında kullanılmaktadır. . RTi'den Martin Proko'ya göre, titanyum süngerin ortalama fiyatı ABD'de pound başına 3.80, Rusya'da pound başına 3.20'dir. Ek olarak, metalin fiyatı, ticari havacılık endüstrisinin döngüselliğine büyük ölçüde bağlıdır. Alman Deutshe Titan'ın genel müdürü Markus Holz, titanyum üretim ve işleme, hurda işleme ve eritme teknolojilerinin maliyetlerini düşürmenin yolları bulunursa, birçok projenin geliştirilmesi önemli ölçüde hızlanabilir. British Titanium, titanyum üretiminin genişlemesinin yüksek üretim maliyetleri nedeniyle engellendiğini ve titanyumun seri üretilebilmesi için mevcut teknolojide birçok ilerlemenin yapılması gerektiğini kabul ediyor.

Bu yöndeki adımlardan biri, maliyeti önemli ölçüde düşük olan metalik titanyum ve alaşımlarının üretimi için yeni bir elektrolitik işlem olan FFC işleminin geliştirilmesidir. Daniele Stoppolini'ye göre titanyum endüstrisindeki genel strateji, en uygun alaşımların geliştirilmesini, her yeni pazar için üretim teknolojisini ve titanyum uygulamasını gerektiriyor.

Kaynaklar

Wikipedia - Özgür Ansiklopedi, WikiPedia

metotech.ru - Metoteknik

housetop.com - Ev Üstü

atomsteel.com – Atom teknolojisi

domremstroy.ru - DomRemStroy

Ebedi, gizemli, kozmik - tüm bunlar ve diğer birçok sıfat, çeşitli kaynaklarda titanyuma atanır. Bu metalin keşfinin tarihi önemsiz değildi: aynı zamanda, birkaç bilim adamı elementi saf haliyle izole etmeye çalıştı. Fiziksel çalışma süreci, kimyasal özellikler ve günümüzdeki uygulama alanlarını tanımlamaktadır. Titanyum geleceğin metalidir, insan yaşamındaki yeri henüz kesin olarak belirlenmemiştir, bu da modern araştırmacılara yaratıcılık ve bilimsel araştırma için geniş bir alan sağlar.

karakteristik

Kimyasal element D. I. Mendeleev'in periyodik tablosunda Ti sembolü ile gösterilir. Dördüncü periyodun IV. grubunun sekonder alt grubunda yer alır ve 22 seri numarasına sahiptir. titanyum beyaz-gümüş bir metaldir, hafif ve dayanıklıdır. Elektronik konfigürasyon atom aşağıdaki yapıya sahiptir: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2 . Buna göre titanyumun birkaç olası oksidasyon durumu vardır: 2, 3, 4; en kararlı bileşiklerde dört değerlidir.

Titanyum - alaşım mı metal mi?

Bu soru birçok kişiyi ilgilendiriyor. 1910'da Amerikalı kimyager Hunter ilk saf titanyumu elde etti. Metal, safsızlıkların sadece% 1'ini içeriyordu, ancak aynı zamanda miktarının ihmal edilebilir olduğu ortaya çıktı ve özelliklerini daha fazla incelemeyi mümkün kılmadı. Elde edilen maddenin plastisitesi sadece yüksek sıcaklıkların etkisi altında elde edildi, normal koşullar altında (oda sıcaklığı) numune çok kırılgandı. Aslında, bu unsur bilim adamlarının ilgisini çekmedi, çünkü kullanım beklentileri çok belirsiz görünüyordu. Elde etme ve araştırma zorluğu, uygulama potansiyelini daha da azalttı. Sadece 1925'te Hollanda I. de Boer ve A. Van Arkel'den kimyagerler, özellikleri dünyadaki mühendislerin ve tasarımcıların dikkatini çeken titanyum metal aldı. Bu elementin çalışmasının tarihi 1790'da başlar, tam olarak bu zamanda, paralel olarak, birbirinden bağımsız olarak, iki bilim adamı titanyumu kimyasal bir element olarak keşfeder. Her biri, metali saf haliyle izole edemeyen bir maddenin bir bileşiğini (oksidi) alır. Titanyumun kaşifi İngiliz mineralog keşiş William Gregor'dur. İngiltere'nin güneybatı kesiminde bulunan cemaatinin topraklarında, genç bilim adamı Menaken Vadisi'nin siyah kumunu incelemeye başladı. Sonuç, bir titanyum bileşiği olan parlak tanelerin serbest bırakılmasıydı. Aynı zamanda, Almanya'da kimyager Martin Heinrich Klaproth, mineral rutilden yeni bir madde izole etti. 1797'de paralel olarak keşfedilen elementlerin benzer olduğunu da kanıtladı. Titanyum dioksit bir asırdan fazla bir süredir birçok kimyager için bir gizem olmuştur ve Berzelius bile saf metal elde edememiştir. 20. yüzyılın en son teknolojileri, söz konusu unsuru inceleme sürecini önemli ölçüde hızlandırdı ve kullanımı için ilk talimatları belirledi. Aynı zamanda, uygulama kapsamı sürekli genişlemektedir. Sadece saf titanyum gibi bir madde elde etme sürecinin karmaşıklığı kapsamını sınırlayabilir. Alaşımların ve metalin fiyatı oldukça yüksektir, bu nedenle bugün geleneksel demir ve alüminyumun yerini alamaz.

adın kökeni

Menakin, 1795 yılına kadar kullanılan titanyumun ilk adıdır. W. Gregor, bölgesel bağlılık yoluyla yeni öğeyi böyle adlandırdı. Martin Klaproth, elemente 1797'de "titanyum" adını verdi. Şu anda, oldukça saygın bir kimyager A. L. Lavoisier liderliğindeki Fransız meslektaşları, yeni keşfedilen maddeleri temel özelliklerine göre adlandırmayı önerdi. Alman bilim adamı bu yaklaşıma katılmadı, keşif aşamasında bir maddenin doğasında bulunan tüm özellikleri belirlemenin ve bunları isme yansıtmanın oldukça zor olduğuna oldukça makul bir şekilde inanıyordu. Bununla birlikte, Klaproth tarafından sezgisel olarak seçilen terimin metale tam olarak karşılık geldiği kabul edilmelidir - bu, modern bilim adamları tarafından defalarca vurgulanmıştır. Titanyum adının kökeni için iki ana teori vardır. Metal, Elf kraliçesi Titania'nın (Germen mitolojisinde bir karakter) onuruna atanabilirdi. Bu isim, maddenin hem hafifliğini hem de gücünü simgelemektedir. Çoğu bilim adamı, Gaia tanrıçasının güçlü oğullarının titans olarak adlandırıldığı antik Yunan mitolojisinin kullanımının versiyonunu kullanmaya meyillidir. Daha önce keşfedilen uranyum elementinin adı da bu versiyonun lehinde konuşuyor.

Doğada olmak

İnsanlar için teknik olarak değerli olan metallerden titanyum, yerkabuğunda en bol bulunan dördüncü metaldir. Sadece demir, magnezyum ve alüminyum, doğada büyük bir yüzde ile karakterize edilir. En yüksek titanyum içeriği, bazalt kabuğunda, granit tabakasında biraz daha az not edilir. Deniz suyunda bu maddenin içeriği düşüktür - yaklaşık 0.001 mg/l. Kimyasal element titanyum oldukça aktiftir, bu nedenle saf haliyle bulunamaz. Çoğu zaman, oksijenli bileşiklerde bulunurken, dört değerlik değerine sahiptir. Titanyum içeren minerallerin sayısı (çeşitli kaynaklarda) 63 ila 75 arasında değişirken, mevcut araştırma aşamasında bilim adamları, bileşiklerinin yeni formlarını keşfetmeye devam ediyor. Pratik kullanım için en yüksek değer aşağıdaki minerallere sahiptir:

1. İlmenit (FeTiO 3).
2. Rutil (TiO 2).
3. Titanit (CaTiSiO 5).
4. Perovskit (CaTiO 3).
5. Titanomagnetit (FeTiO 3 + Fe 3 O 4), vb.

Mevcut tüm titanyum içeren cevherler, plaser ve bazik olarak ayrılmıştır. Bu element zayıf bir göçmendir, sadece kaya parçaları veya hareketli siltli dip kayaları şeklinde hareket edebilir. Biyosferde, en büyük miktarda titanyum alglerde bulunur. Karasal faunanın temsilcilerinde, element azgın dokularda, saçlarda birikir. İnsan vücudu, dalak, adrenal bezler, plasenta, tiroid bezinde titanyum varlığı ile karakterizedir.

Fiziksel özellikler

Titanyum, çelik gibi görünen gümüşi beyaz bir renge sahip demir dışı bir metaldir. 0 0 C sıcaklıkta yoğunluğu 4.517 g / cm3'tür. Madde, alkali metaller (kadmiyum, sodyum, lityum, sezyum) için tipik olan düşük bir özgül ağırlığa sahiptir. Yoğunluk açısından titanyum, demir ve alüminyum arasında bir ara konumda yer alırken, performansı her iki elementten daha yüksektir. Uygulama kapsamı belirlenirken dikkate alınan metallerin ana özellikleri sertliktir. Titanyum, alüminyumdan 12 kat, demir ve bakırdan 4 kat daha güçlü ve çok daha hafiftir. Plastisite ve akma mukavemeti, diğer metallerde olduğu gibi, örneğin perçinleme, dövme, kaynak, haddeleme gibi düşük ve yüksek sıcaklıklarda işlemeye izin verir. Titanyumun ayırt edici bir özelliği, düşük termal ve elektrik iletkenliğidir, bu özellikler 500 0 C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda korunur. Bir manyetik alanda titanyum paramanyetik bir elementtir, demir gibi çekilmez ve itilmez. bakır gibi çıktı. Agresif ortamlarda ve mekanik stres altında çok yüksek korozyon önleme performansı benzersizdir. 10 yıldan fazla deniz suyunda bulunması titanyum levhanın görünümünü ve bileşimini değiştirmedi. Bu durumda demir korozyonla tamamen yok olur.

Titanyumun termodinamik özellikleri

1. Yoğunluk (normal koşullar altında) 4.54 g/cm3'tür.
2. Atom numarası 22'dir.
3. Metal grubu - refrakter, hafif.
4. Titanyumun atom kütlesi 47.0'dır.
5. Kaynama noktası (0 C) - 3260.
6. Molar hacim cm3 / mol - 10.6.
7. Titanyumun (0 C) erime noktası 1668'dir.
8. Özgül buharlaşma ısısı (kJ / mol) - 422.6.
9. Elektrik direnci (20 0 C'de) Ohm * cm * 10 -6 - 45.

Kimyasal özellikler

Elementin artan korozyon direnci, yüzeyde küçük bir oksit filminin oluşmasıyla açıklanır. Titanyum metal gibi bir elementin çevresindeki atmosferdeki gazlardan (oksijen, hidrojen) (normal şartlar altında) korur. Özellikleri sıcaklığın etkisi altında değişir. 600 0 C'ye yükseldiğinde, oksijen ile bir etkileşim reaksiyonu meydana gelir ve bu da titanyum oksit (TiO 2) oluşumuna neden olur. Atmosferik gazların emilmesi durumunda, pratik uygulaması olmayan kırılgan bağlantılar oluşur, bu nedenle titanyumun kaynaklanması ve eritilmesi vakum koşullarında gerçekleştirilir. Tersinir reaksiyon, hidrojenin metal içinde çözünme işlemidir, sıcaklıkta bir artışla (400 0 C ve üzeri) daha aktif olarak gerçekleşir. Titanyum, özellikle küçük parçacıkları (ince plaka veya tel), nitrojen atmosferinde yanar. Etkileşimin kimyasal reaksiyonu, yalnızca 700 0 C'lik bir sıcaklıkta mümkündür, bu da TiN nitrür oluşumuyla sonuçlanır. Genellikle bir alaşım elementi olarak birçok metalle oldukça sert alaşımlar oluşturur. Halojenlerle (krom, brom, iyot) sadece bir katalizör varlığında reaksiyona girer ( Yüksek sıcaklık) ve kuru madde ile etkileşime tabidir. Bu durumda çok sert refrakter alaşımlar oluşur. Çoğu alkali ve asidin çözeltileri ile titanyum, konsantre sülfürik (uzun süreli kaynama ile), hidroflorik, sıcak organik (formik, oksalik) dışında kimyasal olarak aktif değildir.

Doğum yeri

İlmenit cevherleri doğada en yaygın olanlarıdır - rezervlerinin 800 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir. Rutil yatakları çok daha mütevazıdır, ancak toplam hacim - üretimin büyümesini sürdürürken - önümüzdeki 120 yıl boyunca insanlığa titanyum gibi bir metal sağlamalıdır. Bitmiş ürünün fiyatı talebe ve üretilebilirlik seviyesindeki artışa bağlı olacaktır, ancak ortalama olarak 1200 ila 1800 ruble/kg arasında değişmektedir. Sürekli teknik iyileştirme koşullarında, zamanında modernizasyonları ile tüm üretim süreçlerinin maliyeti önemli ölçüde azalır. Çin ve Rusya en büyük rezervlere sahiptir, Japonya, Güney Afrika, Avustralya, Kazakistan, Hindistan, Güney Kore, Ukrayna, Seylan da bir mineral kaynak tabanına sahiptir. Yataklar, üretim hacmi ve cevherdeki titanyum yüzdesi bakımından farklılık gösterir, jeolojik araştırmalar devam etmektedir, bu da metalin piyasa değerinde ve daha geniş kullanımında bir düşüş varsaymayı mümkün kılmaktadır. Rusya açık ara en büyük titanyum üreticisidir.

Fiş

Titanyum üretimi için, minimum miktarda safsızlık içeren titanyum dioksit en sık kullanılır. İlmenit konsantrelerinin veya rutil cevherlerinin zenginleştirilmesiyle elde edilir. Elektrik ark ocağında, demirin ayrılması ve titanyum oksit içeren cüruf oluşumu ile birlikte cevherin ısıl işlemi gerçekleşir. Demir içermeyen fraksiyonu işlemek için sülfat veya klorür yöntemi kullanılır. Titanyum oksit gri bir tozdur (resme bakın). Titanyum metal, aşamalı olarak işlenmesiyle elde edilir.

İlk aşama, cürufun kok ile sinterlenmesi ve klor buharına maruz bırakılması işlemidir. Elde edilen TiCl4, 850 0 C sıcaklığa maruz bırakıldığında magnezyum veya sodyum ile indirgenir. Sonuç olarak elde edilen titanyum sünger (gözenekli kaynaşmış kütle) Kimyasal reaksiyon, rafine edilmiş veya eritilerek külçe haline getirilmiş. Diğer kullanım yönüne bağlı olarak, bir alaşım veya saf metal oluşur (katışıklıklar 1000 0 C'ye ısıtılarak çıkarılır). %0.01 safsızlık içeriğine sahip bir maddenin üretimi için iyodür yöntemi kullanılır. Halojen ile önceden işlenmiş titanyum süngerden buharlarının buharlaştırılması işlemine dayanır.

Uygulamalar

Titanyumun erime sıcaklığı oldukça yüksektir ve bu, metalin hafifliği göz önüne alındığında, onu yapısal bir malzeme olarak kullanmanın paha biçilmez bir avantajıdır. Bu nedenle, en büyük uygulamasını gemi inşasında bulur, Havacılık endüstrisi, füze üretimi, kimya endüstrileri. Titanyum, artan sertlik ve ısı direnci özelliklerine sahip çeşitli alaşımlarda alaşım katkı maddesi olarak oldukça sık kullanılır. Yüksek korozyon önleyici özellikler ve en agresif ortamlara dayanma yeteneği, bu metali kimya endüstrisi için vazgeçilmez kılar. Titanyum (alaşımları), asitlerin ve diğer kimyasal olarak aktif maddelerin damıtılmasında ve taşınmasında kullanılan boru hatları, tanklar, valfler, filtreler yapmak için kullanılır. Yüksek sıcaklık göstergeleri koşullarında çalışan cihazlar oluştururken talep edilmektedir. Titanyum bileşikleri dayanıklı kesici aletler, boyalar, plastik ve kağıt, cerrahi aletler, implantlar, mücevherler, kaplama malzemeleri yapmak için kullanılır ve gıda endüstrisinde kullanılır. Tüm yönleri tarif etmek zordur. Modern tıp, tam biyolojik güvenlik nedeniyle genellikle titanyum metal kullanır. Fiyat, şimdiye kadar bu unsurun uygulama genişliğini etkileyen tek faktördür. İnsanlığın yeni bir gelişim aşamasına geçeceğini inceleyerek titanyumun geleceğin malzemesi olduğunu söylemek doğru olur.