Titanul se topește. Cel mai dur metal din lume (titan, crom și wolfram). Domenii de utilizare a cromului

Cel mai semnificativ pentru economie nationala au existat și sunt încă aliaje și metale care îmbină ușurința și rezistența. Titanul aparține acestei categorii de materiale și, în plus, are o rezistență excelentă la coroziune.

Titanul este un metal de tranziție din grupa a 4-a din perioada a 4-a. Greutatea sa moleculară este de numai 22, ceea ce indică ușurința materialului. În același timp, substanța se distinge prin rezistență excepțională: dintre toate materialele structurale, titanul are cea mai mare rezistență specifică. Culoarea este alb argintiu.

Ce este titanul, videoclipul de mai jos va spune:

Concept și caracteristici

Titanul este destul de comun - ocupă locul 10 în ceea ce privește conținutul în scoarța terestră. Cu toate acestea, abia în 1875 a fost izolat un metal cu adevărat pur. Înainte de aceasta, substanța era fie obținută cu impurități, fie compușii săi erau numiți titan metalic. Această confuzie a dus la faptul că compușii metalici au fost utilizați mult mai devreme decât metalul în sine.

Acest lucru se datorează particularității materialului: cele mai nesemnificative impurități afectează în mod semnificativ proprietățile unei substanțe, uneori privând-o complet de calitățile sale inerente.

Astfel, cea mai mică fracțiune a altor metale privează titanul de rezistența la căldură, care este una dintre calitățile sale valoroase. Și un mic adaos de un nemetal transformă un material durabil într-un material fragil și nepotrivit pentru utilizare.

Această caracteristică a împărțit imediat metalul rezultat în 2 grupuri: tehnic și pur.

• Primul sunt utilizate în cazurile în care rezistența, ușurința și rezistența la coroziune sunt cele mai necesare, deoarece titanul nu pierde niciodată ultima calitate.
• Material de înaltă puritate utilizat acolo unde este nevoie de un material care funcționează la sarcini foarte mari și temperaturi ridicate, dar în același timp să fie ușor. Aceasta, desigur, este știința avioanelor și a rachetelor.

A doua caracteristică specială a materiei este anizotropia. Unele dintre calitățile sale fizice se modifică în funcție de aplicarea forțelor, care trebuie luate în considerare la aplicare.

În condiții normale, metalul este inert, nu se corodează nici în apa mării, nici în aerul mării sau orașului. Mai mult, este cea mai inertă substanță biologic cunoscută, datorită căreia protezele și implanturile din titan sunt utilizate pe scară largă în medicină.

În același timp, când temperatura crește, începe să reacționeze cu oxigenul, azotul și chiar cu hidrogenul și absoarbe gazele sub formă lichidă. Această caracteristică neplăcută face extrem de dificilă atât obținerea metalului în sine, cât și fabricarea aliajelor pe baza acestuia.

Acesta din urmă este posibil numai atunci când se utilizează echipamente de vid. Cel mai complex proces de producție a transformat un element destul de comun într-unul foarte scump.

Lipirea cu alte metale

Titanul ocupă o poziție intermediară între celelalte două materiale structurale binecunoscute - aluminiu și fier, sau mai degrabă, aliaje de fier. În multe privințe, metalul este superior „concurenților” săi:

• rezistența mecanică a titanului este de 2 ori mai mare decât cea a fierului și de 6 ori mai mare decât cea a aluminiului. În acest caz, rezistența crește odată cu scăderea temperaturii;
• rezistența la coroziune este mult mai mare decât cea a fierului și chiar a aluminiului;
• La temperaturi normale, titanul este inert. Cu toate acestea, când se ridică la 250 C, începe să absoarbă hidrogenul, ceea ce afectează proprietățile. În ceea ce privește activitatea chimică, este inferior magneziului, dar, din păcate, depășește fierul și aluminiul;
• metalul conduce electricitatea mult mai slab: rezistivitatea lui electrică este de 5 ori mai mare decât cea a fierului, de 20 de ori mai mare decât cea a aluminiului și de 10 ori mai mare decât cea a magneziului;
• conductivitatea termică este, de asemenea, mult mai mică: de 3 ori mai mică decât fierul 1 și de 12 ori mai puțin decât aluminiul. Cu toate acestea, această proprietate are ca rezultat un coeficient foarte scăzut de dilatare termică.

Argumente pro şi contra

De fapt, titanul are multe dezavantaje. Dar combinația dintre rezistență și ușurință este atât de solicitată încât nici metoda complexă de fabricație, nici nevoia de puritate excepțională nu-i opresc pe consumatorii de metal.

Avantajele indubitabile ale substanței includ:

• densitate scăzută, ceea ce înseamnă greutate foarte mică;
• rezistență mecanică excepțională atât a metalului titan în sine, cât și a aliajelor sale. Odată cu creșterea temperaturii, aliajele de titan depășesc toate aliajele de aluminiu și magneziu;
• raportul rezistență și densitate - rezistență specifică, ajunge la 30-35, care este de aproape 2 ori mai mare decât cel al celor mai bune oțeluri structurale;
• în aer, titanul este acoperit cu un strat subțire de oxid, care oferă o rezistență excelentă la coroziune.

Metalul are și dezavantajele sale:

• Rezistența la coroziune și inerția se aplică numai produselor de suprafață inactive. Praful sau așchii de titan, de exemplu, se aprind spontan și ard la o temperatură de 400 C;
• o metoda foarte complexa de obtinere a titanului metalic asigura un cost foarte mare. Materialul este mult mai scump decât fierul, sau;
• capacitatea de a absorbi gazele atmosferice cu creșterea temperaturii necesită utilizarea echipamentelor de vid pentru topire și obținere de aliaje, ceea ce crește semnificativ și costul;
• titanul are proprietăți antifricțiune slabe - nu funcționează pentru frecare;
• metalul și aliajele sale sunt predispuse la coroziune cu hidrogen, care este dificil de prevenit;
• titanul este greu de prelucrat. Sudarea este, de asemenea, dificilă din cauza tranziției de fază în timpul încălzirii.

Foaie de titan (foto)

Proprietăți și caracteristici

Puternic dependent de curățenie. Datele de referință descriu, desigur, metalul pur, dar caracteristicile titanului tehnic pot varia semnificativ.

• Densitatea metalului scade la încălzire de la 4,41 la 4,25 g/cm3.Tranziția de fază modifică densitatea cu doar 0,15%.
• Punctul de topire al metalului este de 1668 C. Punctul de fierbere este de 3227 C. Titanul este o substanță refractară.
• În medie, rezistența la tracțiune este de 300–450 MPa, totuși, această cifră poate fi mărită la 2000 MPa recurgând la întărire și îmbătrânire, precum și prin introducerea de elemente suplimentare.
• Pe scara HB, duritatea este 103 și nu aceasta este limita.
• Capacitatea termică a titanului este scăzută - 0,523 kJ/(kg K).
• Rezistenta electrica specifica - 42,1 10 -6 ohm cm.
• Titanul este un paramagnet. Pe măsură ce temperatura scade, susceptibilitatea sa magnetică scade.
• Metalul în ansamblu se caracterizează prin ductilitate și maleabilitate. Cu toate acestea, aceste proprietăți sunt puternic influențate de oxigenul și azotul din aliaj. Ambele elemente fac materialul fragil.

Substanța este rezistentă la mulți acizi, inclusiv nitric, sulfuric în concentrații mici și aproape toți acizii organici, cu excepția formicului. Această calitate asigură că titanul este solicitat în industria chimică, petrochimică, hârtie și așa mai departe.

Structura și compoziția

Titanul - deși este un metal de tranziție, iar rezistivitatea sa electrică este scăzută, cu toate acestea, este un metal și conduce curentul electric, ceea ce înseamnă o structură ordonată. Când este încălzită la o anumită temperatură, structura se schimbă:

• până la 883 C, faza α este stabilă cu o densitate de 4,55 g/cu. vezi Se distinge printr-o rețea hexagonală densă. Oxigenul se dizolvă în această fază cu formarea de soluții interstițiale și stabilizează α-modificarea - împinge limita de temperatură;
• peste 883 C, faza β cu o rețea cubică centrată pe corp este stabilă. Densitatea sa este ceva mai mică - 4,22 g / cu. vezi.Hidrogenul stabilizează această structură - atunci când este dizolvat în titan, se formează și soluții interstițiale și hidruri.

Această caracteristică face munca metalurgistului foarte dificilă. Solubilitatea hidrogenului scade brusc când titanul este răcit, iar hidrura de hidrogen, faza y, precipită în aliaj.

Provoacă fisuri la rece în timpul sudării, așa că producătorii trebuie să muncească din greu după topirea metalului pentru a-l curăța de hidrogen.

Despre unde puteți găsi și cum să faceți titan, vă vom spune mai jos.

Acest videoclip este dedicat descrierii titanului ca metal:

Productie si minerit

Titanul este foarte comun, astfel încât cu minereurile care conțin metal și în cantități destul de mari, nu există dificultăți. Materiile prime sunt rutil, anataza și brookite - dioxid de titan în diverse modificări, ilmenit, pirofanit - compuși cu fier și așa mai departe.

Dar este complex și necesită echipamente scumpe. Metodele de obținere sunt oarecum diferite, deoarece compoziția minereului este diferită. De exemplu, schema de obținere a metalului din minereurile de ilmenit arată astfel:

• obținerea zgurii de titan - roca este încărcată într-un cuptor cu arc electric împreună cu un agent reducător - antracit, cărbune și încălzită la 1650 C. În același timp, se separă fierul, care este folosit pentru a produce fontă și dioxid de titan în zgură ;
• zgura este clorurată în clorinatoarele de mine sau de sare. Esența procesului este transformarea dioxidului solid în tetraclorură de titan gazoasă;
• în cuptoarele cu rezistență în baloane speciale, metalul se reduce cu sodiu sau magneziu din clorură. Ca rezultat, se obține o masă simplă - un burete de titan. Acesta este titanul tehnic destul de potrivit pentru fabricarea de echipamente chimice, de exemplu;
• daca este nevoie de un metal mai pur, ei apeleaza la rafinare - in timp ce metalul reactioneaza cu iodul pentru a obtine iodura gazoasa, iar aceasta din urma, sub influenta temperaturii - 1300-1400 C, si a curentului electric, se descompune, eliberand titan pur. Electricitate este alimentat printr-un fir de titan întins într-o retortă, pe care se depune o substanță pură.

Pentru a obține lingouri de titan, buretele de titan este topit într-un cuptor cu vid pentru a preveni dizolvarea hidrogenului și azotului.

Prețul titanului la 1 kg este foarte mare: în funcție de gradul de puritate, metalul costă de la 25 la 40 USD pe 1 kg. Pe de altă parte, cazul unui aparat din oțel inoxidabil rezistent la acid va costa 150 de ruble. și nu va dura mai mult de 6 luni. Titanul va costa aproximativ 600 r, dar este exploatat timp de 10 ani. Există multe unități de producție de titan în Rusia.

Domenii de utilizare

Influența gradului de purificare asupra proprietăților fizice și mecanice ne obligă să o luăm în considerare din acest punct de vedere. Deci, tehnica, adică nu cel mai pur metal, are o rezistență excelentă la coroziune, ușurință și rezistență, ceea ce determină utilizarea sa:

• industria chimica– schimbătoare de căldură, țevi, carcase, piese de pompe, fitinguri și așa mai departe. Materialul este indispensabil în zonele în care sunt necesare rezistență și rezistență la acizi;
• industria transporturilor- substanta este folosita la fabricarea vehiculelor din trenuri la biciclete. În primul caz, metalul oferă o masă mai mică de compuși, ceea ce face tracțiunea mai eficientă, în cel din urmă dă lejeritate și rezistență, nu degeaba un cadru de bicicletă din titan este considerat cel mai bun;
• afacerile navale- titanul se foloseste la realizarea schimbatoarelor de caldura, amortizoarelor de esapament pentru submarine, supape, elice, etc;
• în constructie utilizat pe scară largă - titan - un material excelent pentru finisarea fațadelor și a acoperișurilor. Alături de rezistență, aliajul oferă un alt avantaj important pentru arhitectură - capacitatea de a oferi produselor cea mai bizară configurație, capacitatea de a modela aliajul este nelimitată.

Metalul pur este, de asemenea, foarte rezistent la temperaturi ridicate și își păstrează rezistența. Aplicația este evidentă:

• rachete și industria aeronautică - din ea se face învelișul. Piese de motor, elemente de fixare, piese de șasiu și așa mai departe;
• medicina - inertia biologica si lejeritatea fac din titan un material mult mai promitator pentru proteze, pana la valvele cardiace;
• tehnologie criogenică – titanul este una dintre puținele substanțe care, atunci când temperatura scade, nu face decât să devină mai puternice și nu își pierde plasticitatea.

Titanul este un material structural de cea mai mare rezistență, cu o astfel de ușurință și ductilitate. Aceste calități unice îi conferă un rol din ce în ce mai important în economia națională.

Videoclipul de mai jos vă va spune de unde să obțineți titan pentru un cuțit:

Secțiunea 1. Istoricul și apariția titanului în natură.

Titan — aceasta este un element al unui subgrup lateral al celui de-al patrulea grup, a patra perioadă a sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Dmitri Ivanovici Mendeleev, cu număr atomic 22. O substanță simplă titan(Număr CAS: 7440-32-6) - alb argintiu deschis. Există în două modificări cristaline: α-Ti cu o rețea compactă hexagonală, β-Ti cu o împachetare centrată pe corp cubic, temperatura transformării polimorfe α↔β este de 883 °C. Punct de topire 1660±20 °C.

Istoria și prezența în natură a titanului

Titanul a fost numit după caracterele grecești antice Titani. Chimistul german Martin Klaproth l-a numit astfel din motive personale, spre deosebire de francezii care au încercat să dea nume în conformitate cu caracteristicile chimice ale elementului, dar de atunci proprietățile elementului au fost necunoscute, s-a ales un astfel de nume.

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

Conform proprietăților fizice, titanul este argintiu deschis metal, in plus, o vascozitate mare este caracteristica la prelucrareși este predispus să se lipească de unealta de tăiere, așa că se folosesc lubrifianți sau spray-uri speciali pentru a elimina acest efect. La temperatura camerei, este acoperit cu o peliculă translucidă de oxid de TiO2, datorită căruia este rezistent la coroziune în cele mai multe medii agresive, cu excepția alcalinelor. Praful de titan are capacitatea de a exploda, cu un punct de aprindere de 400 °C. Așchii de titan sunt inflamabili.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

În 2002, 90% din titanul extras a fost folosit pentru producerea de dioxid de titan TiO2. Producția mondială de dioxid de titan a fost de 4,5 milioane de tone pe an. Rezerve dovedite de dioxid de titan (fără Federația Rusă) sunt de aproximativ 800 de milioane de tone.Pentru 2006, conform US Geological Survey, în ceea ce privește dioxidul de titan și excluzând Federația Rusă, rezervele de minereuri de ilmenit sunt de 603-673 milioane de tone, iar rutil - 49,7-52,7 milioane de tone.Astfel, la ritmul actual de producție al rezervelor dovedite de titan la nivel mondial (excluzând Federația Rusă), acesta va dura mai mult de 150 ani.

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

Cel mai mare producător de titan din lume organizatie ruseasca„VSMPO-AVISMA”.

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

În formă pură și sub formă de aliaje

Monumentul din titan lui Gagarin pe Leninsky Prospekt din Moscova

metalul se aplică în: chimic industrie(reactoare, conducte, pompe, accesorii pentru conducte), militare industrie(blindaje, blindaje și bariere de incendiu în aviație, corpuri de submarine), procese industriale (instalații de desalinizare, proceselor celuloză și hârtie), industria auto, industria agricolă, industria alimentară, bijuterii piercing, industria medicală (proteze, osteoproteze), instrumente dentare și endodontice, implanturi dentare, articole sportive, articole comerciale de bijuterii (Alexander Khomov), telefoane mobile, aliaje ușoare etc. Este cel mai important material structural în avioane, rachete și construcții navale.

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

Titanul este un adaos de aliaj în multe aliaje oteluriși cele mai multe aliaje speciale.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

În 2005 firmă Titanium Corporation a publicat următoarea estimare a consumului de titan în lume:

13% - hârtie;

7% - inginerie mecanică.

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

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

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

Titanul și aliajele pe bază de acesta sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii. În primul rând, aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în construcția diferitelor echipamente datorită rezistenței mari la coroziune, rezistenței mecanice, densității scăzute, rezistenței la căldură și multor alte caracteristici. Având în vedere proprietățile și aplicațiile titanului, nu putem să nu remarcăm costul său destul de ridicat. Cu toate acestea, este pe deplin compensată de caracteristicile și durabilitatea materialului.

Titanul are o rezistență ridicată și un punct de topire, diferă de alte metale prin durabilitate.

Proprietățile de bază ale titanului

Titanul se află în grupa IV a perioadei a patra din tabelul periodic al elementelor chimice. În cei mai stabili și mai importanți compuși, elementul este tetravalent. În exterior, titanul seamănă cu oțelul. Este un element de tranziție. Punctul de topire ajunge la aproape 1700°, iar punctul de fierbere ajunge la 3300°. În ceea ce privește o astfel de proprietate precum căldura latentă de fuziune și evaporare, pentru titan este de aproape 2 ori mai mare decât pentru fier.

Are 2 modificări alotropice:

1. Temperatură scăzută, care poate exista până la o temperatură de 882,5 °.
2. Rezistent la temperaturi ridicate de la 882,5° până la punctul de topire.

Proprietăți precum căldura și densitatea specifică plasează titanul între cele două materiale cu cele mai largi utilizări structurale: fier și aluminiu. Rezistența mecanică a titanului este de aproape 2 ori mai mare decât cea a fierului pur și de aproape 6 ori mai mare decât cea a aluminiului. Cu toate acestea, proprietățile titanului sunt de așa natură încât este capabil să absoarbă cantități mari de hidrogen, oxigen și azot, ceea ce afectează negativ caracteristicile plastice ale materialului.

Materialul se caracterizează printr-o conductivitate termică foarte scăzută. Pentru comparație, este de 4 ori mai mare pentru fier și de 12 ori mai mare pentru aluminiu.În ceea ce privește o astfel de proprietate precum coeficientul de dilatare termică, la temperatura camerei are o valoare relativ scăzută și crește odată cu creșterea temperaturii.

Titanul are module de elasticitate scăzute. Pe măsură ce temperatura crește la 350 °, acestea încep să scadă aproape liniar. Acest moment este un dezavantaj semnificativ al materialului.

Titanul se caracterizează printr-o valoare destul de mare a rezistivității electrice. Poate fluctua într-un interval destul de larg și depinde de conținutul de impurități.

Titanul este un material paramagnetic. Astfel de substanțe se caracterizează printr-o scădere a susceptibilității magnetice în timpul încălzirii. Cu toate acestea, titanul este o excepție - cu creșterea temperaturii, susceptibilitatea sa magnetică crește semnificativ.

Aplicații ale titanului

Instrumentele medicale din aliaj de titan se caracterizează prin rezistență ridicată la coroziune, stabilitate biologică și ductilitate.

Proprietățile materialului oferă o gamă destul de largă de aplicații. Astfel, aliajele de titan sunt folosite în volume mari în construcția de nave și diverse echipamente. S-a stabilit utilizarea materialului ca aditiv de aliere pentru oțelurile de înaltă calitate și ca dezoxidant. Aliajele cu nichel și-au găsit aplicații în inginerie și medicină. Astfel de conexiuni au proprietăți uniceîn special, au memorie de formă.

S-a stabilit utilizarea titanului compact în producția de piese pentru dispozitivele electrovacuum utilizate la temperaturi ridicate. Proprietățile titanului tehnic fac posibilă utilizarea acestuia în producția de supape, conducte, pompe, fitinguri și alte produse concepute pentru funcționare în condiții agresive.

Aliajele se caracterizează printr-o rezistență la căldură insuficientă, dar au o rezistență ridicată la coroziune. Acest lucru permite utilizarea diferitelor aliaje pe bază de titan în domeniul chimic. De exemplu, materialul este utilizat la fabricarea pompelor pentru pomparea acidului sulfuric și clorhidric. Până în prezent, numai aliajele pe bază de acest material pot fi utilizate în producția de diferite tipuri de echipamente pentru industria clorului.

Utilizarea titanului în industria transporturilor

Aliajele pe baza acestui material sunt folosite la fabricarea unităților blindate. Iar înlocuirea diferitelor elemente structurale care sunt utilizate în industria transporturilor poate reduce consumul de combustibil, poate crește capacitatea de încărcare utilă, poate crește limita de oboseală a produselor și poate îmbunătăți multe alte caracteristici.

În producția de echipamente pentru industria chimică din titan, cea mai importantă proprietate este rezistența la coroziune a metalului.

Materialul este potrivit pentru utilizarea în construcția căilor ferate. Una dintre principalele sarcini care trebuie rezolvată pe căile ferate este legată de reducerea greutății moarte. Utilizarea barelor și a foilor de titan poate reduce semnificativ masa totală a compoziției, poate reduce dimensiunea cutiilor și gâturilor de osie și poate economisi tracțiunea.

Greutatea este, de asemenea, destul de semnificativă pentru remorci. Utilizarea titanului în locul oțelului în producția de roți și osii poate crește semnificativ capacitatea de încărcare utilă.

Proprietățile materialului fac posibilă utilizarea lui în industria auto. Materialul este caracterizat combinație optimă proprietăți de rezistență și greutate pentru sistemele de gaze de eșapament și arcuri elicoidale. Utilizarea titanului și a aliajelor sale poate reduce semnificativ volumul gazelor de eșapament, poate reduce costurile cu combustibilul și poate extinde utilizarea deșeurilor industriale și a deșeurilor industriale prin retopirea acestora. Materialul și aliajele care îl conțin au multe avantaje față de alte soluții utilizate.

Sarcina principală a dezvoltării de noi piese și structuri este de a reduce masa acestora, de care mișcarea vehiculului în sine depinde într-o măsură sau alta. Reducerea greutății componentelor și pieselor în mișcare face posibilă reducerea costurilor cu combustibilul. Piesele din titan și-au dovedit în mod repetat fiabilitatea. Ele sunt destul de utilizate pe scară largă în industria aerospațială și în designul mașinilor de curse.

Utilizarea acestui material permite nu numai reducerea greutății pieselor, ci și rezolvarea problemei reducerii volumului gazelor de eșapament.

Utilizarea titanului și a aliajelor sale în industria construcțiilor

În construcții, un aliaj de titan și zinc este utilizat pe scară largă. Acest aliaj se caracterizează prin proprietăți mecanice ridicate și rezistență la coroziune, rigiditate și ductilitate ridicate. Compoziția aliajului conține până la 0,2% aditivi de aliere care acționează ca modificatori de structură. Datorită aluminiului și cuprului, se asigură ductilitatea necesară. În plus, utilizarea cuprului face posibilă creșterea rezistenței maxime la tracțiune a materialului, iar combinația de elemente chimice ajută la reducerea coeficientului de dilatare. Aliajul este folosit și pentru producerea de benzi lungi și foi cu caracteristici estetice bune.

Titanul este adesea folosit în tehnologia spațială datorită ușurinței, rezistenței și refractarității sale.

Printre principalele calități ale unui aliaj de titan cu zinc, care sunt importante în special pentru construcție, se pot remarca astfel de substanțe chimice și proprietăți fizice ca rezistență ridicată la coroziune, aspect bun și siguranță pentru sănătatea umană și mediu.

Materialul are o plasticitate bună, poate fi tras în adâncime fără probleme, ceea ce îi permite să fie utilizat în lucrările de acoperiș. Aliajul nu are probleme cu lipirea. De aceea, diverse structuri tridimensionale și elemente arhitecturale nestandard, cum ar fi cupole și turle, sunt realizate din zinc-titan și nu din cupru sau oțel galvanizat. În rezolvarea unor astfel de probleme, acest aliaj este indispensabil.

Domeniul de aplicare al aliajului este foarte larg. Este folosit în lucrări de fațadă și acoperișuri, produse de diferite configurații și aproape orice complexitate sunt realizate din acesta, este utilizat pe scară largă în producția de diverse produse decorative, cum ar fi jgheaburi, reflux, coame de acoperiș etc.

Acest aliaj are o durată de viață foarte lungă. Timp de mai bine de un secol, nu va necesita vopsire și întreținere frecventă. lucrări de reparații. De asemenea, printre avantajele semnificative ale materialului trebuie evidențiată și capacitatea acestuia de a se recupera. Daune nesemnificative sub formă de zgârieturi de la ramuri, păsări etc. după un timp dispar de la sine.

Cerințele pentru materialele de construcție devin din ce în ce mai serioase și stricte. Companiile de cercetare din mai multe țări au studiat solul din jurul clădirilor construite folosind un aliaj de zinc și titan. Rezultatele cercetării au confirmat că materialul este complet sigur. Nu are proprietăți cancerigene și nu dăunează sănătății umane. Zinc-titanul este un material de construcție incombustibil, ceea ce mărește și mai mult siguranța.

Ținând cont de toate cele de mai sus caracteristici pozitive un astfel de material de construcție în funcțiune este de aproximativ 2 ori mai ieftin decât cuprul pentru acoperiș.

Aliajul are două stări de oxidare. În timp, își schimbă culoarea și își pierde luciul metalic. La început, zinc-titanul devine gri deschis, iar după un timp capătă o nuanță nobilă de gri închis. În prezent, materialul este supus în mod deliberat îmbătrânirii chimice.

Utilizarea titanului și a aliajelor sale în medicină

Titanul este perfect compatibil cu țesutul uman, prin urmare este utilizat activ în domeniul endoproteticelor.

Titanul a găsit o largă aplicație în domeniul medical. Printre avantajele care i-au permis să devină atât de popular, trebuie remarcată rezistența ridicată și rezistența la coroziune. În plus, niciunul dintre pacienți nu a fost alergic la titan.

Titanul pur comercial și aliajul Ti6-4Eli sunt folosite în medicină. Odată cu utilizarea acestuia, se realizează instrumente chirurgicale, diverse proteze externe și interne, până la valvele cardiace. Titanul este folosit pentru a face scaune cu rotile, cârje și alte dispozitive.

O serie de studii și experimente confirmă compatibilitatea biologică excelentă a materialului și aliajelor sale cu țesutul uman viu. Tesuturile moi si osoase cresc impreuna cu aceste materiale fara probleme. Un modul scăzut de elasticitate și o rată mare de rezistență specifică fac din titan un material foarte bun pentru endoprotezare. Este vizibil mai ușor decât aliajele pe bază de tablă, oțel și cobalt.

Astfel, proprietățile titanului fac posibilă utilizarea activă într-o mare varietate de domenii - de la fabricarea de țevi și acoperișuri până la proteze medicale și construcția de nave spațiale.

Titanul este al 4-lea cel mai frecvent în producție, dar tehnologie eficientă extragerea sa s-a dezvoltat abia în anii 40 ai secolului trecut. Este un metal de culoare argintie, caracterizat printr-o greutate specifică scăzută și caracteristici unice. Pentru a analiza gradul de distribuție în industrie și în alte domenii, este necesar să se pronunțe proprietățile titanului și domeniul de aplicare al aliajelor sale.

Principalele caracteristici

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

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

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

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

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

Domenii de utilizare

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

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

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

În cele mai multe cazuri, materialul este prelucrat în fabrică. Dar există o serie de excepții - cunoașterea proprietăților acestui material, parte a lucrării de schimbare aspect produsele si caracteristicile acestora pot fi realizate in atelierul de acasa.

Caracteristici de procesare

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

Acest lucru ia în considerare următoarele nuanțe:

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

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

Elementul 22 (titan englezesc, titan francez, titan german) a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea, când căutarea și analiza unor noi minerale nedescrise încă în literatură a atras nu numai chimiști și mineralogi, ci și oameni de știință amatori. Un astfel de pasionat, preotul englez Gregor, a găsit nisip negru amestecat cu nisip fin, alb murdar, în parohia sa din Valea Menachan din Cornwall. Gregor a dizolvat o probă de nisip în acid clorhidric; în același timp, 46% din fier a fost eliberat din nisip. Gregor a dizolvat restul probei în acid sulfuric și aproape toată substanța a intrat în soluție, cu excepția 3,5% silice. După evaporarea soluției de acid sulfuric, a rămas o pulbere albă în cantitate de 46% din probă. Gregor a considerat că este un fel special de var, solubil în exces de acid și precipitat cu potasiu caustic. Continuând să studieze pulberea, Gregor a ajuns la concluzia că era o combinație de fier cu un metal necunoscut. După ce s-a consultat cu prietenul său, mineralogistul Hawkins, Gregor a publicat rezultatele lucrării sale în 1791, sugerând ca noul metal să fie numit Menachine după valea în care fusese găsit nisipul negru. În consecință, mineralul original a fost numit menaconit. Klaproth a făcut cunoștință cu mesajul lui Gregor și, independent de el, a început să analizeze mineralul, cunoscut la acea vreme sub numele de „schorl roșu maghiar” (rutil). Curând a reușit să izoleze din mineral un oxid al unui metal necunoscut, pe care l-a numit titan (Titan) prin analogie cu titanii - vechii locuitori mitici ai pământului. Klaproth a ales în mod deliberat un nume mitologic spre deosebire de numele elementelor în funcție de proprietățile lor, așa cum sugerează Lavoisier și Comisia de nomenclatură a Academiei de Științe din Paris și care a dus la grave neînțelegeri. Bănuind că menachinul și titanul lui Gregor erau același element, Klaproth a făcut o analiză comparativă a menaconitului și a rutilului și a stabilit identitatea ambelor elemente. în Rusia la sfârşitul secolului al XIX-lea. titanul a fost izolat din ilmenit și studiat în detaliu din punct de vedere chimic de T.E. Lovits; cu toate acestea, el a remarcat unele erori în definițiile lui Klaproth. Titanul pur electrolitic a fost obținut în 1895 de Moissan. În literatura rusă de la începutul secolului al XIX-lea. titanul este uneori numit titan (Dvigubsky, 1824), iar denumirea de titan apare acolo cinci ani mai târziu.