Својства и карактеристике титана

Титанијум је јак и лаган ватростални метал. Легуре титана су кључне за ваздухопловну индустрију, а такође се користе у медицинском, хемијском и војном хардверу и спортској опреми.

Аероспаце апликације рачун за 80% потрошње титанијума, док се 20% метала користи у оклопу, медицинском хардверу и роби широке потрошње.

• Атомски симбол: Ти
• Атомски број: 22
• Категорија елемената: Прелазни метал
• Густина: 4.506 / цм³
• Тачка топљења: 1670 ° Ц
• Тачка кључања: 3249 ° Ф
• Мохова тврдоћа: 6

Легуре који садрже титан познати су по високој чврстоћи, малој тежини и изузетној отпорности на корозију. И поред тога што је јак као челика, титанијум је око 40% лакши по тежини.

Ово, заједно са његовом отпором кавитацији (брзе промене притиска, узрокују ударне таласе, који могу слаби или оштећује метал током времена) и ерозије, чини га кључним конструкцијским металом за ваздухопловство инжењери.

Титан је такође гломазан у својој отпорности на корозија и воде и хемијских медија. Ова отпорност је резултат танког слоја титанијум-диоксида (ТиО)

Титанијум има низак модул еластичности. То значи да је титанијум врло флексибилан и да се може вратити у свој првобитни облик након савијања. Меморије легуре (легуре које се могу деформисати када су хладне, али ће се вратити у првобитни облик када се загреју) важне су за многе савремене примене.

Титанијум је немагнетни и биокомпатибилан (нетоксичан, неалергенски), што је довело до његове све веће употребе у медицини.

Употреба метала титана, у било ком облику, тек се стварно развила након Другог светског рата. У ствари, титанијум није изолован као метал све док га амерички хемичар Маттхев Хунтер није произвео смањењем тетрахлорида титана (ТиЦл₄) са натријумом 1910; метода која је данас позната као Хунтер поступак.

Комерцијална производња, међутим, стигла је тек након што је Виллиам Јустин Кролл показао да се титанијум такође може редуковати из хлорида помоћу магнезијума 1930-их. Процес Кролл и даље је до данас најчешће коришћен комерцијални начин производње.

Након што је развијен економичан начин производње, прва велика употреба титанијума била је у војним авионима. И совјетске и америчке војне летјелице и подморнице дизајниране 1950-их и 1960-их почеле су користити легуре титанијума. До раних 1960-их, легуре титанијума почеле су да користе и комерцијални произвођачи авиона.

Медицинска област, посебно зубни имплантати и протетика, пробудили су се у корист титанијума након студија шведског лекара Пер-Ингвара Бранемарка из 1950-их показало је да титанијум изазива негативан имуни одговор код људи, омогућавајући металу да се интегрише у наша тела у процесу који је он назвао оссеинтеграција.

Иако је титан четврти најчешћи метални елемент у земљиној кори (иза алуминијума, гвожђа и магнезијума), производња метал титанијум је изузетно осетљив на контаминацију, посебно кисеоником, што је његов релативно недавни развој и висок трошак.

Главне руде које се користе у примарној производњи титанијума су илменит и рутил, што значи око 90% и 10% производње.

Близу 10 милиона тона минералног концентрата титанијума је произведено у 2015. години, мада само а мали део (око 5%) концентрата титанијума произведеног сваке године на крају заврши у титанијуму метал. Уместо тога, већина се користи у производњи титанијум диоксида (ТиО)₂), избјељивање пигмент користи се у бојама, намирницама, лековима и козметици.

У првом кораку процеса Кролл, руда титанијума се уситњава и загрева кокс-угљем у атмосфери хлора да би се добио тетрахлор тетраклорид (ТиЦл₄). Хлорид се затим хвата и шаље кроз кондензатор, који ствара течност хлорида титанијума која је чиста више од 99%.

Затим се титанијум тетраклорид шаље директно у посуде које садрже растопљени магнезијум. Да би се избегла контаминација кисеоником, ово се ствара инертно додавањем аргон гаса.

Током последичног процеса дестилације, који може трајати неколико дана, посуда се загрева на 1000 ° Ц на 1832 ° Ф. Магнезијум реагује са титан хлоридом, скидајући хлорид и ствара елементарни титанијум и магнезијум хлорид.

Влакнасти титанијум који се добије као резултат назива се титанска сунђера. Да би се произвеле легуре титанијума и инготи титанијума високе чистоће, титанијумска спужва се може истопити разним легирајућим елементима коришћењем електронског снопа, плазма лука или талишта у вакууму.