Titanijum se topi. Najtvrđi metal na svijetu (titanijum, hrom i volfram). Područja upotrebe hroma

Najznačajniji za Nacionalna ekonomija postojale su i još postoje legure i metali koji kombinuju lakoću i snagu. Titanijum pripada ovoj kategoriji materijala i pored toga ima odličnu otpornost na koroziju.

Titanijum je prelazni metal 4. grupe 4. perioda. Njegova molekularna težina je samo 22, što ukazuje na lakoću materijala. Istovremeno, tvar se odlikuje izuzetnom čvrstoćom: među svim konstrukcijskim materijalima, titan ima najveću specifičnu čvrstoću. Boja je srebrno bijela.

Šta je titanijum, video će vam reći:

Koncept i karakteristike

Titan je prilično čest - zauzima 10. mjesto po sadržaju u zemljinoj kori. Međutim, tek 1875. godine izolovan je istinski čist metal. Prije toga, tvar se ili dobivala s nečistoćama, ili su se njeni spojevi nazivali metalnim titanijumom. Ova zabuna dovela je do činjenice da su metalni spojevi korišteni mnogo ranije od samog metala.

To je zbog posebnosti materijala: najbeznačajnije nečistoće značajno utječu na svojstva tvari, ponekad je potpuno lišavaju svojih svojstava.

Dakle, najmanja frakcija drugih metala lišava titanijum otpornosti na toplinu, što je jedan od njegovih vrijednih kvaliteta. A mali dodatak nemetala pretvara izdržljiv materijal u krhak i neprikladan za upotrebu.

Ova karakteristika je odmah podijelila rezultirajući metal u 2 grupe: tehnički i čisti.

• Prvi koriste se u slučajevima kada su najpotrebnija čvrstoća, lakoća i otpornost na koroziju, jer titan nikada ne gubi zadnji kvalitet.
• Materijal visoke čistoće koristi se tamo gdje je potreban materijal koji radi pod vrlo velikim opterećenjima i visokim temperaturama, ali je u isto vrijeme lagan. Ovo je, naravno, nauka o avionima i raketama.

Druga posebna karakteristika materije je anizotropija. Neki od njegovih fizičkih kvaliteta mijenjaju se ovisno o primjeni sila, što se mora uzeti u obzir prilikom primjene.

U normalnim uslovima, metal je inertan, ne korodira ni u morskoj vodi ni u morskom ili gradskom vazduhu. Štaviše, to je biološki najinertnija supstanca poznata, zbog čega se titanijumske proteze i implantati široko koriste u medicini.

Istovremeno, kada temperatura poraste, počinje da reaguje sa kiseonikom, azotom, pa čak i vodonikom, i apsorbuje gasove u tečnom obliku. Ova neugodna karakteristika izuzetno otežava kako nabavku samog metala tako i proizvodnju legura na njegovoj osnovi.

Potonje je moguće samo kada se koristi vakuumska oprema. Najsloženiji proizvodni proces pretvorio je prilično uobičajen element u vrlo skup.

Vezivanje sa drugim metalima

Titanijum zauzima srednju poziciju između druga dva dobro poznata konstrukcijska materijala - aluminijuma i gvožđa, odnosno legura gvožđa. U mnogim aspektima, metal je superiorniji od svojih "konkurenta":

• mehanička čvrstoća titanijuma je 2 puta veća od gvožđa i 6 puta veća od aluminijuma. U ovom slučaju, snaga raste sa smanjenjem temperature;
• otpornost na koroziju je mnogo veća od željeza, pa čak i aluminija;
• Na normalnim temperaturama, titanijum je inertan. Međutim, kada poraste na 250 C, počinje da apsorbuje vodonik, što utiče na svojstva. U pogledu hemijske aktivnosti, inferioran je magnezijumu, ali, nažalost, nadmašuje željezo i aluminij;
• metal mnogo slabije provodi elektricitet: njegova električna otpornost je 5 puta veća od gvožđa, 20 puta veća od aluminijuma i 10 puta veća od magnezijuma;
• toplotna provodljivost je takođe mnogo niža: 3 puta manja od gvožđa 1 i 12 puta manja od aluminijuma. Međutim, ovo svojstvo rezultira vrlo niskim koeficijentom toplinskog širenja.

Za i protiv

U stvari, titanijum ima mnogo nedostataka. Ali kombinacija snage i lakoće toliko je tražena da ni složena metoda proizvodnje ni potreba za izuzetnom čistoćom ne zaustavljaju potrošače metala.

Nesumnjive prednosti tvari uključuju:

• mala gustina, što znači vrlo malu težinu;
• izuzetna mehanička čvrstoća i samog metala titanijuma i njegovih legura. Sa povećanjem temperature, legure titanijuma nadmašuju sve legure aluminijuma i magnezijuma;
• omjer čvrstoće i gustoće - specifična čvrstoća, doseže 30-35, što je gotovo 2 puta više od onog kod najboljih konstrukcijskih čelika;
• u vazduhu, titanijum je prevučen tankim slojem oksida, koji obezbeđuje odličnu otpornost na koroziju.

Metal takođe ima svoje nedostatke:

• Otpornost na koroziju i inertnost se odnose samo na neaktivne površinske proizvode. Titanijumska prašina ili strugotine, na primer, spontano se zapale i izgore na temperaturi od 400 C;
• veoma složena metoda dobijanja metala titanijuma obezbeđuje veoma visoku cenu. Materijal je mnogo skuplji od gvožđa, ili;
• sposobnost apsorpcije atmosferskih plinova s ​​povećanjem temperature zahtijeva korištenje vakuumske opreme za topljenje i dobivanje legura, što također značajno povećava troškove;
• titanijum ima loša antifrikciona svojstva - ne radi na trenje;
• metal i njegove legure podložni su koroziji vodika, što je teško spriječiti;
• titanijum se teško obrađuje. Zavarivanje je također teško zbog faznog prijelaza tijekom zagrijavanja.

Titanijumski lim (fotografija)

Svojstva i karakteristike

Jako ovisi o čistoći. Referentni podaci opisuju, naravno, čisti metal, ali karakteristike tehničkog titanijuma mogu značajno varirati.

• Gustina metala opada pri zagrijavanju sa 4,41 na 4,25 g/cm3 Fazni prijelaz mijenja gustinu za samo 0,15%.
• Tačka topljenja metala je 1668 C. Tačka ključanja je 3227 C. Titan je vatrostalna supstanca.
• U prosjeku, vlačna čvrstoća je 300-450 MPa, međutim, ova se brojka može povećati na 2000 MPa pribjegavanjem otvrdnjavanju i starenju, kao i uvođenjem dodatnih elemenata.
• Na HB skali, tvrdoća je 103 i to nije granica.
• Toplotni kapacitet titanijuma je nizak - 0,523 kJ/(kg K).
• Specifični električni otpor - 42,1 10 -6 ohm cm.
• Titanijum je paramagnet. Kako temperatura pada, smanjuje se njegova magnetska osjetljivost.
• Metal u cjelini karakterizira duktilnost i savitljivost. Međutim, na ove osobine snažno utiču kiseonik i azot u leguri. Oba elementa čine materijal krhkim.

Supstanca je otporna na mnoge kiseline, uključujući dušičnu, sumpornu u niskim koncentracijama i gotovo sve organske kiseline osim mravlje. Ovaj kvalitet osigurava da je titanijum tražen u hemijskoj, petrohemijskoj, papirnoj industriji i tako dalje.

Struktura i sastav

Titanijum - iako je prelazni metal, a njegova električna otpornost je niska, ipak je metal i provodi električnu struju, što znači uređenu strukturu. Kada se zagrije na određenu temperaturu, struktura se mijenja:

• do 883 C, α-faza je stabilna sa gustinom od 4,55 g/cu. vidi Odlikuje se gustom heksagonalnom rešetkom. Kiseonik se rastvara u ovoj fazi sa formiranjem intersticijskih rastvora i stabilizuje α-modifikaciju – pomera temperaturnu granicu;
• iznad 883 C, β-faza sa kubičnom rešetkom usredsređenom na tijelo je stabilna. Njegova gustina je nešto manja - 4,22 g / cu. vidi Vodonik stabilizuje ovu strukturu - kada se rastvori u titanijumu, formiraju se i intersticijski rastvori i hidridi.

Ova karakteristika veoma otežava rad metalurga. Rastvorljivost vodonika naglo opada kada se titanijum ohladi, a vodonik hidrid, γ-faza, taloži se u leguri.

To uzrokuje hladne pukotine tokom zavarivanja, tako da proizvođači moraju dodatno raditi nakon topljenja metala kako bi ga očistili od vodonika.

O tome gdje možete pronaći i kako napraviti titanijum, reći ćemo u nastavku.

Ovaj video je posvećen opisu titanijuma kao metala:

Proizvodnja i rudarstvo

Titan je vrlo čest, tako da sa rudama koje sadrže metal, i to u prilično velikim količinama, nema poteškoća. Sirovine su rutil, anataz i brukit - titanijum dioksid u raznim modifikacijama, ilmenit, pirofanit - jedinjenja sa gvožđem itd.

Ali to je složeno i zahtijeva skupu opremu. Načini dobivanja su nešto drugačiji, jer je sastav rude različit. Na primjer, shema za dobivanje metala iz ruda ilmenita izgleda ovako:

• dobijanje titanove šljake - kamen se ubacuje u elektrolučnu peć zajedno sa redukcionim agensom - antracitom, drvenim ugljem i zagreva na 1650 C. Istovremeno se izdvaja gvožđe koje se koristi za proizvodnju livenog gvožđa i titan dioksida u šljaci. ;
• šljaka se hloriše u rudniku ili hlorinatorima soli. Suština procesa je pretvaranje čvrstog dioksida u gasoviti titan tetrahlorid;
• u otpornim pećima u specijalnim bocama, metal se redukuje natrijumom ili magnezijumom iz hlorida. Kao rezultat, dobija se jednostavna masa - titanijumski sunđer. Ovo je tehnički titanijum sasvim pogodan za proizvodnju hemijske opreme, na primer;
• ako je potreban čistiji metal, pribjegavaju rafiniranju - dok metal reagira s jodom kako bi se dobio plinoviti jodid, a ovaj se pod utjecajem temperature - 1300-1400 C, i električne struje, raspada, oslobađajući čisti titan. Struja se dovodi kroz titanijumsku žicu razvučenu u retortu, na koju se nanosi čista supstanca.

Da bi se dobili titanijumski ingoti, titanijumski sunđer se topi u vakuumskoj peći kako bi se sprečilo rastvaranje vodonika i azota.

Cijena titanijuma po 1 kg je vrlo visoka: u zavisnosti od stepena čistoće, metal košta od 25 do 40 dolara po 1 kg. S druge strane, kućište aparata od nehrđajućeg čelika otpornog na kiseline koštat će 150 rubalja. i neće trajati duže od 6 mjeseci. Titanijum će koštati oko 600 r, ali radi 10 godina. U Rusiji postoji mnogo pogona za proizvodnju titanijuma.

Područja upotrebe

Uticaj stepena prečišćavanja na fizička i mehanička svojstva primorava nas da ga posmatramo sa ove tačke gledišta. Dakle, tehnički, odnosno ne najčistiji metal, ima odličnu otpornost na koroziju, lakoću i čvrstoću, što određuje njegovu upotrebu:

• hemijska industrija– izmjenjivači topline, cijevi, kućišta, dijelovi pumpe, fitingi i tako dalje. Materijal je nezamjenjiv u područjima gdje je potrebna otpornost na kiseline i čvrstoća;
• transportna industrija- supstanca se koristi za izradu vozila od vozovi na bicikle. U prvom slučaju, metal daje manju masu spojeva, što čini vuču efikasnijom, u drugom daje lakoću i snagu, nije uzalud da se okvir bicikla od titana smatra najboljim;
• pomorski poslovi- titanijum se koristi za izradu izmenjivača toplote, prigušivača izduvnih gasova za podmornice, ventila, propelera i tako dalje;
• in izgradnjaširoko rasprostranjen - titanijum - odličan materijal za završnu obradu fasada i krovova. Uz čvrstoću, legura pruža još jednu prednost važnu za arhitekturu - mogućnost da se proizvodima da najbizarnija konfiguracija, mogućnost oblikovanja legure je neograničena.

Čisti metal je takođe vrlo otporan na visoke temperature i zadržava svoju snagu. Aplikacija je očigledna:

• raketna i avionska industrija - od nje se pravi plašt. Dijelovi motora, pričvršćivači, dijelovi šasije i tako dalje;
• medicina - biološka inertnost i lakoća čini titanijum mnogo obećavajućim materijalom za protetiku, sve do srčanih zalistaka;
• kriogena tehnologija - titan je jedna od rijetkih supstanci koje, kada temperatura padne, samo jačaju i ne gube plastičnost.

Titanijum je konstrukcijski materijal najveće čvrstoće sa takvom lakoćom i duktilnošću. Ovi jedinstveni kvaliteti daju mu sve važniju ulogu u nacionalnoj ekonomiji.

Video ispod će vam reći gdje nabaviti titanijum za nož:

Odjeljak 1. Istorijat i pojava titanijuma u prirodi.

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

Istorijat i prisustvo titanijuma u prirodi

Titanijum je dobio ime po drevnim grčkim likovima Titanima. Njemački hemičar Martin Klaproth ga je tako nazvao iz svojih ličnih razloga, za razliku od Francuza koji su pokušavali da daju imena u skladu sa hemijskim karakteristikama elementa, ali pošto su svojstva elementa bila nepoznata, izabrano je takvo ime.

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

Prema fizičkim svojstvima, titanijum je svetlo srebrnast metal, pored toga, karakteristična je visoka viskoznost kod mašinska obrada i sklon je lijepljenju za rezni alat, pa se za uklanjanje ovog efekta koriste posebna maziva ili sprejevi. Na sobnoj temperaturi prekriven je prozirnim filmom od TiO2 oksida, zbog čega je otporan na koroziju u većini agresivnih sredina, osim na alkalije. Titanijumska prašina ima sposobnost da eksplodira, sa tačkom paljenja od 400 °C. Titanijumske strugotine su zapaljive.

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

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

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

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

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

Titan je lak metal, njegova gustina na 0°C je samo 4,517 g/cm8, a na 100°C je 4,506 g/cm3. Titan spada u grupu metala sa specifičnom težinom manjom od 5 g/cm3. Ovo uključuje sve alkalne metale (natrijum, kadijum, litijum, rubidijum, cezijum) sa specifičnom težinom od 0,9-1,5 g/cm3, magnezijum (1,7 g/cm3), (2,7 g/cm3) itd. Titanijum je više od 1,5 puta teži aluminijum, i u tome, naravno, gubi od njega, ali s druge strane, 1,5 puta je lakši od željeza (7,8 g/cm3). Međutim, zauzimaju srednju poziciju u smislu specifične gustine između aluminijum i gvožđa, titan ih višestruko nadmašuje po svojim mehaničkim svojstvima.). Titanijum ima značajnu tvrdoću: 12 puta je tvrđi od aluminijuma, 4 puta žlezda i cuprum. Još jedna važna karakteristika metala je njegova granica tečenja. Što je veći, to su dijelovi od ovog metala bolje otporni na radna opterećenja. Granica tečenja titanijuma je skoro 18 puta veća od one kod aluminijuma. Specifična čvrstoća titanijumskih legura može se povećati za 1,5-2 puta. Njegova visoka mehanička svojstva su dobro očuvana na temperaturama do nekoliko stotina stepeni. Čisti titanijum je pogodan za sve vrste radova u toplim i hladnim uslovima: može se kovati kao gvožđe, povucite i čak napravite žicu od nje, umotajte u limove, trake, u foliju debljine do 0,01 mm.

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

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

Zbog visoke otpornosti na koroziju u morskoj vodi, titan i njegove legure se koriste u brodogradnji za proizvodnju propelera, brodskih oplata, podmornica, torpeda itd. Školjke se ne lijepe za titan i njegove legure, što naglo povećava otpor posude kada se kreće. Postepeno, područja primjene titanijuma se šire. Titanijum i njegove legure se koriste u hemijskoj, petrohemijskoj, celulozi i papiru i Prehrambena industrija, obojena metalurgija, energetika, elektronika, nuklearna tehnologija, galvanizacija, u proizvodnji oružja, za proizvodnju oklopnih ploča, hirurških instrumenata, hirurških implantata, postrojenja za desalinizaciju, dijelova trkaćih automobila, sportske opreme (palice za golf, penjanje oprema), dijelovi satova, pa čak i nakit. Nitriranje titana dovodi do stvaranja zlatnog filma na njegovoj površini, koji po ljepoti nije inferioran od pravog zlata.

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

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

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

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

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

U 2002. godini 90% iskopanog titana korišteno je za proizvodnju titan dioksida TiO2. Svjetska proizvodnja titan dioksida iznosila je 4,5 miliona tona godišnje. Dokazane rezerve titanijum dioksida (bez Ruska Federacija) iznose oko 800 miliona tona.Za 2006. godinu, prema podacima američkog Geološkog zavoda, u smislu titanijum dioksida i isključujući Ruska Federacija, rezerve rude ilmenita iznose 603-673 miliona tona, a rutila - 49,7-52,7 miliona tona.Tako će, prema sadašnjoj stopi proizvodnje dokazanih svjetskih rezervi titanijuma (bez Ruske Federacije), trajati više od 150 godine.

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

Najveći svjetski proizvođač titanijuma ruska organizacija"VSMPO-AVISMA".

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

U čistom obliku iu obliku legura

Titanijumski spomenik Gagarinu na Lenjinskom prospektu u Moskvi

metal se primenjuje u: hemijskoj industrija(reaktori, cjevovodi, pumpe, pribor za cjevovod), vojna industrija(panciri, oklopi i protupožarne barijere u avijaciji, trupovi podmornica), industrijski procesi (postrojenja za desalinizaciju, procesi celuloza i papir), automobilska industrija, poljoprivredna industrija, prehrambena industrija, nakit za piercing, medicinska industrija (proteze, osteoproteze), zubni i endodontski instrumenti, zubni implantati, sportska roba, predmeti za trgovinu nakitom (Aleksandar Khomov), mobilni telefoni, lake legure itd. Najvažniji je konstrukcijski materijal u avionskoj, raketnoj i brodogradnji.

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

Titanijum je dodatak za legiranje u mnogim legiranim materijalima čelika i većina specijalnih legura.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Godine 2005 čvrsto Titanium Corporation objavila je sljedeću procjenu potrošnje titanijuma u svijetu:

13% - papir;

7% - mašinstvo.

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

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

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

Titan i legure na njegovoj bazi imaju široku primjenu u raznim oblastima. Prije svega, legure titana se široko koriste u konstrukciji različite opreme zbog svoje visoke otpornosti na koroziju, mehaničke čvrstoće, male gustoće, otpornosti na toplinu i mnogih drugih karakteristika. S obzirom na svojstva i primjenu titanijuma, ne može se ne primijetiti njegova prilično visoka cijena. Međutim, to je u potpunosti nadoknađeno karakteristikama i izdržljivošću materijala.

Titanijum ima visoku čvrstoću i tačku topljenja, razlikuje se od ostalih metala po izdržljivosti.

Osnovna svojstva titanijuma

Titanijum je u grupi IV četvrtog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata. U najstabilnijim i najvažnijim jedinjenjima, element je četverovalentan. Izvana, titanijum podseća na čelik. To je prijelazni element. Tačka topljenja dostiže skoro 1700°, a tačka ključanja do 3300°. Što se tiče svojstva kao što je latentna toplina fuzije i isparavanja, za titan je gotovo 2 puta veća od one za željezo.

Ima 2 alotropske modifikacije:

1. Niskotemperaturna, koja može postojati do temperature od 882,5 °.
2. Otporan na visoke temperature od 882,5° do tačke topljenja.

Svojstva kao što su specifična toplota i gustina stavljaju titanijum između dva materijala sa najširom strukturnom upotrebom: gvožđe i aluminijum. Mehanička čvrstoća titanijuma je skoro 2 puta veća od čistog gvožđa i skoro 6 puta veća od aluminijuma. Međutim, svojstva titana su takva da je u stanju apsorbirati velike količine vodika, kisika i dušika, što negativno utječe na plastične karakteristike materijala.

Materijal karakteriše vrlo niska toplotna provodljivost. Poređenja radi, za gvožđe je 4 puta, a za aluminijum 12. Što se tiče svojstva kao što je koeficijent toplotnog širenja, na sobnoj temperaturi ima relativno nisku vrednost i raste sa porastom temperature.

Titanijum ima niske module elastičnosti. Kako temperatura raste do 350°, oni počinju skoro linearno opadati. Upravo je ovaj trenutak značajan nedostatak materijala.

Titanijum karakteriše prilično velika vrijednost električne otpornosti. Može varirati u prilično širokom rasponu i ovisi o sadržaju nečistoća.

Titanijum je paramagnetski materijal. Takve tvari karakterizira smanjenje magnetske osjetljivosti tijekom zagrijavanja. Međutim, titan je izuzetak - s povećanjem temperature, njegova magnetska osjetljivost značajno raste.

Primjena titanijuma

Medicinski instrumenti od legure titanijuma odlikuju se visokom otpornošću na koroziju, biološkom stabilnošću i duktilnošću.

Svojstva materijala pružaju prilično širok raspon primjena. Tako se legure titana koriste u velikim količinama u izgradnji brodova i različite opreme. Utvrđena je upotreba materijala kao legirajućeg aditiva visokokvalitetnim čelicima i kao deoksidansa. Legure sa niklom našle su primenu u inženjerstvu i medicini. Takve veze imaju jedinstvena svojstva posebno imaju memoriju oblika.

Utvrđena je upotreba kompaktnog titanijuma u proizvodnji delova za elektrovakuum uređaje koji se koriste na visokim temperaturama. Svojstva tehničkog titanijuma omogućavaju njegovu upotrebu u proizvodnji ventila, cjevovoda, pumpi, fitinga i drugih proizvoda dizajniranih za rad u agresivnim uvjetima.

Legure se odlikuju nedovoljnom otpornošću na toplinu, ali imaju visoku otpornost na koroziju. Ovo omogućava upotrebu različitih legura na bazi titana u hemijskom polju. Na primjer, materijal se koristi u proizvodnji pumpi za pumpanje sumporne i klorovodične kiseline. Do danas se samo legure na bazi ovog materijala mogu koristiti u proizvodnji raznih vrsta opreme za industriju klora.

Upotreba titanijuma u transportnoj industriji

Legure na bazi ovog materijala koriste se u proizvodnji oklopnih jedinica. A zamjena različitih strukturnih elemenata koji se koriste u transportnoj industriji može smanjiti potrošnju goriva, povećati nosivost, povećati granicu zamora proizvoda i poboljšati mnoge druge karakteristike.

U proizvodnji opreme za hemijsku industriju od titanijuma, najvažnije svojstvo je otpornost metala na koroziju.

Materijal je vrlo pogodan za upotrebu u željezničkoj konstrukciji. Jedan od glavnih zadataka koji treba riješiti na željeznici odnosi se na smanjenje mrtve težine. Upotreba titanskih šipki i limova može značajno smanjiti ukupnu masu kompozicije, smanjiti veličinu osovinskih kutija i vrata i uštedjeti na vuči.

Težina je takođe prilično značajna za prikolice. Upotreba titana umjesto čelika u proizvodnji kotača i osovina također može značajno povećati nosivost.

Svojstva materijala omogućavaju njegovu upotrebu u automobilskoj industriji. Materijal je karakteriziran optimalna kombinacija svojstva čvrstoće i težine za sisteme izduvnih gasova i spiralne opruge. Upotreba titanijuma i njegovih legura može značajno smanjiti zapreminu izduvnih gasova, smanjiti troškove goriva i proširiti upotrebu otpada i industrijskog otpada kroz njihovo pretapanje. Materijal i legure koje ga sadrže imaju mnoge prednosti u odnosu na druga korištena rješenja.

Glavni zadatak razvoja novih dijelova i konstrukcija je smanjenje njihove mase, o čemu ovisi kretanje samog vozila u ovoj ili drugoj mjeri. Smanjenje težine pokretnih komponenti i dijelova omogućava potencijalno smanjenje troškova goriva. Titanijski dijelovi su više puta dokazali svoju pouzdanost. Prilično se koriste u zrakoplovnoj industriji i dizajnu trkaćih automobila.

Upotreba ovog materijala omogućava ne samo smanjenje težine dijelova, već i rješavanje pitanja smanjenja volumena izduvnih plinova.

Upotreba titanijuma i njegovih legura u građevinarstvu

U građevinarstvu se široko koristi legura titanijuma i cinka. Ovu leguru karakterišu visoka mehanička svojstva i otpornost na koroziju, visoka krutost i duktilnost. Sastav legure sadrži do 0,2% legirajućih aditiva koji djeluju kao modifikatori strukture. Zahvaljujući aluminijumu i bakru, obezbeđena je potrebna duktilnost. Osim toga, upotreba bakra omogućuje povećanje krajnje vlačne čvrstoće materijala, a kombinacija kemijskih elemenata pomaže u smanjenju koeficijenta ekspanzije. Legura se takođe koristi za proizvodnju dugih traka i limova sa dobrim estetskim karakteristikama.

Titan se često koristi u svemirskoj tehnologiji zbog svoje lakoće, čvrstoće i vatrostalnosti.

Među glavnim kvalitetama legure titanijuma sa cinkom, koje su važne posebno za konstrukciju, mogu se uočiti takve hemijske i fizička svojstva kao visoka otpornost na koroziju, dobar izgled i sigurnost za zdravlje ljudi i okolinu.

Materijal ima dobru plastičnost, može se bez problema duboko izvlačiti, što mu omogućava da se koristi u krovnim radovima. Legura nema problema sa lemljenjem. Zato se razne trodimenzionalne strukture i nestandardni arhitektonski elementi poput kupola i tornjeva izrađuju od cink-titanijuma, a ne od bakra ili pocinčanog čelika. U rješavanju ovakvih problema ova legura je nezamjenjiva.

Opseg legure je veoma širok. Koristi se u fasaderskim i krovopokrivačkim radovima, od njega se izrađuju proizvodi različitih konfiguracija i gotovo svake složenosti, široko se koristi u proizvodnji raznih dekorativnih proizvoda kao što su oluci, oseke, krovni sljemeni itd.

Ova legura ima veoma dug radni vek. Više od jednog stoljeća neće zahtijevati farbanje i često održavanje. radovi na popravci. Također, među značajnim prednostima materijala treba istaknuti njegovu sposobnost oporavka. Beznačajna oštećenja u vidu ogrebotina od grana, ptica itd. nakon nekog vremena nestaju sami.

Zahtjevi za građevinskim materijalima postaju sve ozbiljniji i strožiji. Istraživačke kompanije u brojnim zemljama proučavale su tlo oko zgrada izgrađenih od legure cinka i titanijuma. Rezultati istraživanja potvrdili su da je materijal potpuno siguran. Nema kancerogena svojstva i ne šteti ljudskom zdravlju. Cink-titan je negorivi građevinski materijal, što dodatno povećava sigurnost.

Uzimajući u obzir sve navedeno pozitivne karakteristike takav građevinski materijal u radu je otprilike 2 puta jeftiniji od krovnog bakra.

Legura ima dva oksidaciona stanja. Vremenom mijenja boju i gubi metalni sjaj. U početku, cink-titan postaje svijetlo siv, a nakon nekog vremena poprima plemenitu tamno sivu nijansu. Trenutno je materijal namjerno podvrgnut hemijskom starenju.

Upotreba titanijuma i njegovih legura u medicini

Titan je savršeno kompatibilan s ljudskim tkivom, stoga se aktivno koristi u području endoprotetike.

Titanijum je našao široku primenu u medicinskom polju. Među prednostima koje su mu omogućile da postane toliko popularan, treba istaknuti visoku čvrstoću i otpornost na koroziju. Osim toga, nijedan od pacijenata nije bio alergičan na titan.

U medicini se koriste komercijalno čisti titanijum i legura Ti6-4Eli. Njegovom upotrebom izrađuju se hirurški instrumenti, razne vanjske i unutrašnje proteze, do srčanih zalistaka. Titanijum se koristi za izradu invalidskih kolica, štaka i drugih uređaja.

Brojna istraživanja i eksperimenti potvrđuju odličnu biološku kompatibilnost materijala i njegovih legura sa živim ljudskim tkivom. Meko i koštano tkivo bez problema rastu zajedno sa ovim materijalima. Nizak modul elastičnosti i visoka stopa specifične čvrstoće čine titanijum veoma dobrim materijalom za endoprotetiku. Primjetno je lakši od kalaja, čelika i legura na bazi kobalta.

Dakle, svojstva titana omogućuju njegovu aktivnu upotrebu u raznim područjima - od proizvodnje cijevi i krovova do medicinske protetike i izgradnje svemirskih letjelica.

Titanijum je 4. najčešći u proizvodnji, ali efikasna tehnologija njegovo vađenje je razvijeno tek 40-ih godina prošlog veka. To je metal srebrne boje, koji karakteriše niska specifična težina i jedinstvene karakteristike. Za analizu stepena rasprostranjenosti u industriji i drugim oblastima, potrebno je izraziti svojstva titanijuma i opseg njegovih legura.

Glavne karakteristike

Metal ima nisku specifičnu težinu - samo 4,5 g/cm³. Antikorozivna svojstva su posljedica stabilnog oksidnog filma koji se formira na površini. Zbog ovog kvaliteta titanijum ne menja svoja svojstva tokom dužeg izlaganja vodi, hlorovodoničkoj kiselini. Oštećena područja ne nastaju zbog naprezanja, što je glavni problem čelika.

U svom čistom obliku, titan ima sljedeće kvalitete i karakteristike:

• nazivna tačka topljenja — 1660°S;
• pod termičkim uticajem +3 227 ° C ključa;
• vlačna čvrstoća - do 450 MPa;
• karakterizira nizak indeks elastičnosti - do 110,25 GPa;
• na HB skali, tvrdoća je 103;
• granica popuštanja je jedna od najoptimalnijih među metalima - do 380 MPa;
• toplotna provodljivost čistog titanijuma bez aditiva - 16,791 W / m * C;
• minimalni koeficijent toplinske ekspanzije;
• ovaj element je paramagnet.

Poređenja radi, čvrstoća ovog materijala je 2 puta veća od čistog gvožđa i 4 puta veća od aluminijuma. Titanijum takođe ima dve polimorfne faze – niskotemperaturnu i visokotemperaturnu.

Za industrijske potrebe se čisti titanijum ne koristi zbog njegove visoke cene i zahtevanih performansi. Da bi se povećala krutost, u sastav se dodaju oksidi, hibridi i nitridi. Rijetko mijenjajte karakteristike materijala kako biste poboljšali otpornost na koroziju. Glavne vrste aditiva za dobivanje legura: čelik, nikal, aluminij. U nekim slučajevima obavlja funkcije dodatne komponente.

Područja upotrebe

Zbog svoje niske specifične težine i parametara čvrstoće, titan se široko koristi u avio i svemirskoj industriji. Koristi se kao glavni konstrukcijski materijal u svom čistom obliku. U posebnim slučajevima, smanjenjem otpornosti na toplinu, izrađuju se jeftinije legure. Istovremeno, njegova otpornost na koroziju i mehanička čvrstoća ostaju nepromijenjeni.

Osim toga, materijal s dodacima titana našao je primjenu u sljedećim područjima:

• Hemijska industrija. Njegova otpornost na gotovo sve agresivne medije, osim na organske kiseline, omogućava proizvodnju složene opreme dobre performanse vijek trajanja bez popravke.
• Proizvodnja vozila. Razlog je niska specifična težina i mehanička čvrstoća. Od njega se izrađuju okviri ili nosivi konstrukcijski elementi.
• Lek. Koristi se za posebne namjene specijalne legure nitinol (titanijum i nikl). Njegova prepoznatljiva karakteristika je memorija oblika. Kako bi se smanjilo opterećenje pacijenata i smanjila vjerojatnost negativnih učinaka na tijelo, mnoge medicinske udlage i slični uređaji izrađeni su od titanijuma.
• U industriji se metal koristi za izradu kućišta i pojedinih elemenata opreme.
• Titanijumski nakit ima jedinstven izgled i dojam.

U većini slučajeva materijal se obrađuje u fabrici. Ali postoji niz izuzetaka - poznavanje svojstava ovog materijala, dio posla na mijenjanju izgled proizvodi i njihove karakteristike mogu se izraditi u kućnoj radionici.

Karakteristike obrade

Da biste proizvodu dali željeni oblik, potrebno je koristiti posebnu opremu - okretanje i glodalica. Ručno sečenje ili glodanje titanijuma nije moguće zbog njegove tvrdoće. Pored izbora snage i drugih karakteristika opreme, potrebno je odabrati pravu alati za rezanje: glodala, rezači, razvrtači, bušilice, itd.

Ovo uzima u obzir sljedeće nijanse:

• Titanijumske strugotine su veoma zapaljive. Potrebno je prisilno hlađenje površine dijela i raditi minimalnim brzinama.
• Savijanje proizvoda vrši se tek nakon prethodnog zagrijavanja površine. U suprotnom će se vjerovatno pojaviti pukotine.
• Zavarivanje. Posebni uslovi se moraju poštovati.

Titanijum je jedinstven materijal sa dobrim performansama i tehničkim svojstvima. Ali za njegovu obradu trebate znati specifičnosti tehnologije, i što je najvažnije, sigurnosne mjere.

Element 22 (engleski Titanium, francuski Titane, njemački Titan) otkriven je krajem 18. stoljeća, kada je potraga i analiza novih minerala koji još nisu opisani u literaturi privukli ne samo hemičare i mineraloge, već i naučnike amatere. Jedan takav hobista, engleski svećenik Gregor, pronašao je crni pijesak pomiješan sa sitnim, prljavo bijelim pijeskom u svojoj župi u dolini Menachan u Cornwallu. Gregor je rastvorio uzorak peska u hlorovodoničkoj kiselini; istovremeno je 46% gvožđa otpušteno iz peska. Gregor je ostatak uzorka rastvorio u sumpornoj kiselini, a gotovo sva supstanca je otišla u rastvor, sa izuzetkom 3,5% silicijum dioksida. Nakon isparavanja otopine sumporne kiseline, ostao je bijeli prah u količini od 46% uzorka. Gregor je smatrao da je to posebna vrsta vapna, rastvorljivog u višku kiseline i istaloženog kaustičnom potašom. Nastavljajući proučavanje praha, Gregor je došao do zaključka da se radi o kombinaciji željeza s nekim nepoznatim metalom. Nakon konsultacija sa svojim prijateljem, mineralogom Hawkinsom, Gregor je 1791. objavio rezultate svog rada, predlažući da se novi metal nazove Menachine po dolini u kojoj je pronađen crni pijesak. Prema tome, originalni mineral je nazvan menakonit. Klaprot se upoznao sa Gregorovom porukom i, nezavisno od njega, počeo da analizira mineral, u to vreme poznat kao "crveni mađarski schorl" (rutil). Ubrzo je uspio iz minerala izolirati oksid nepoznatog metala, koji je nazvao titanijum (Titan) po analogiji s titanima - drevnim mitskim stanovnicima zemlje. Klaproth je namjerno odabrao mitološko ime za razliku od imena elemenata prema njihovim svojstvima, kao što su predložili Lavoisier i Komisija za nomenklaturu Pariške akademije nauka, a što je dovelo do ozbiljnih nesporazuma. Sumnjajući da su Gregorov menahin i titanijum isti element, Klaprot je napravio komparativnu analizu menakonita i rutila i utvrdio identitet oba elementa. u Rusiji krajem 19. veka. titan je izolovan iz ilmenita i detaljno ga je proučavao sa hemijske strane T.E. Lovits; međutim, primijetio je neke greške u Klaprothovim definicijama. Elektrolitički čisti titanijum je 1895. dobio Moissan. U ruskoj književnosti početka 19. veka. titan se ponekad naziva i titanijum (Dvigubsky, 1824), a naziv titan se tamo pojavljuje pet godina kasnije.