Titanium Properties at Mga Katangian

Ang titan ay isang malakas at magaan na matigas na metal. Ang mga allo ng titan ay kritikal sa industriya ng aerospace ngunit, dahil sa maraming iba't ibang mga katangian nito, ginagamit din sa mga medikal, kemikal at militar na mga aplikasyon, gayundin sa mga gamit sa palakasan.

Properties Titanium

• Atomic Symbol: Ti
• Atomic Number: 22
• Kategorya ng Elemento: Transition Metal
• Densidad: 4.506 / cm3
• Temperatura ng pagkatunaw: 3034 ° F (1668 ° C)
• Boiling Point: 5949 ° F (3287 ° C)
• Moh's Hardness: 6

Mga katangian

Ang mga allo na naglalaman ng titan ay kilala sa kanilang mataas na lakas, magaan, at natatanging paglaban ng kaagnasan.

Sa kabila ng pagiging malakas tulad ng bakal, ang titan ay tungkol sa 40 porsiyento mas magaan sa timbang, na, kasama ang paglaban nito sa cavitation at erosion, ay ginagawa itong isang mahalagang estruktural metal para sa mga engineer ng aerospace.

Ang titan ay mabigat din sa paglaban nito sa kaagnasan ng parehong tubig at chemical media. Ginagawa nito ito sa pamamagitan ng pagbubuo ng isang manipis na layer ng titan dioxide (TiO2) sa ibabaw nito na napakahirap para sa mga materyales na ito upang tumagos.

Ang pagkakaroon ng isang mababang modulus ng pagkalastiko ay nangangahulugan na ang titan ay hindi masyadong nababaluktot, ngunit nagbabalik sa orihinal nitong hugis pagkatapos ng baluktot, na nagreresulta sa kahalagahan nito sa paghubog ng mga haluang memorya.

Ang titan ay non-magnetic at biocompatible (di-nakakalason, di-allergenic), na humantong sa pagtaas ng paggamit nito sa medikal na larangan.

Kasaysayan

Ang paggamit ng titan metal, sa anumang anyo, ay talagang binuo pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Sa katunayan, ang titan ay hindi nakahiwalay bilang isang metal hanggang sa ginawa ng Amerikanong botika na si Matthew Hunter sa pamamagitan ng pagbawas ng titan tetrachloride (TiCl4) na may sosa noong 1910; Isang paraan na kilala ngayon bilang proseso ng Hunter.

Ang komersyal na produksyon, gayunpaman, ay hindi dumating hanggang matapos ipinakita ni William Justin Kroll na ang titan ay maaari ding mabawasan mula sa chloride gamit ang magnesiyo noong 1930s. Ang proseso ng Kroll ay nananatiling pinakamahalagang pamamaraan ng komersyal na produksyon hanggang sa araw na ito.

Pagkatapos ng isang cost-effective na paraan ng produksyon ay binuo, unang paggamit ng titan ay nasa militar na sasakyang panghimpapawid. Ang parehong sasakyang panghimpapawid at submarino ng Sobyet at Amerikano na dinisenyo noong 1950s at 1960 ay nagsimulang magamit ang mga titan na haluang metal. Sa pamamagitan ng unang bahagi ng 1960s, nagsimula ang titan na haluang ginamit ng mga komersyal na mga tagagawa ng sasakyang panghimpapawid.

Ang medikal na larangan, lalo na ang mga implant ng dental at prosthetics, ay nagising sa kapakinabangan ng titan matapos ang pag-aaral ng Suweko doktor na Per-Ingvar Branemark mula pa noong 1950 ay nagpakita na ang titan ay hindi nagpapalit ng negatibong pagtugon sa immune sa mga tao, na nagpapahintulot sa metal na maisama sa ating katawan sa isang proseso termed osseointegration.

Produksyon

Kahit na ang titan ay ang ikaapat na pinaka-karaniwang elemento ng metal sa crust ng lupa (sa likod ng aluminyo, bakal, at magnesiyo), ang produksyon ng titan metal ay lubhang sensitibo sa kontaminasyon, lalo na ng oxygen, na tumutukoy sa kamakailang pag-unlad nito at mataas na halaga.

Ang mga pangunahing ores na ginamit sa pangunahing produksyon ng titan ay ilmenite, na kung saan ay nagkakaroon ng tungkol sa 90% ng produksyon, at rutile, na nagtatakda para sa natitirang 10 porsiyento.

Humigit-kumulang sa 6.3 milyong tonelada ng titanium mineral concentrate ang ginawa noong 2010, bagaman isang maliit na bahagi lamang (tungkol sa 5 porsiyento) ng titan concentrate na ginawa bawat taon sa huli ay nagtatapos sa titan metal. Sa halip, ang karamihan ay ginagamit sa paggawa ng titan dioxide (TiO2), isang kulay na pangulay na ginagamit sa mga pintura, pagkain, gamot, at mga pampaganda.

Sa unang hakbang ng proseso ng Kroll, ang titan ore ay durog at pinainit ng coking coal sa isang murang klorin upang makagawa ng titan tetrachloride (TiCl4). Ang klorido ay nakukuha at ipinadala sa pamamagitan ng isang condenser, na gumagawa ng isang titan klorido likido na higit pa 99 porsiyento dalisay.

Pagkatapos ay ipinapadala ang titan tetrachloride direkta sa mga sisidlan na naglalaman ng nilusaw na magnesiyo. Upang maiwasan ang kontaminasyon ng oxygen, ito ay ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng argon gas.

Sa panahon ng proseso ng paglilinis, na maaaring tumagal ng ilang araw, ang tubig ay pinainit sa 1832 ° F (1000 ° C). Ang magnesiyo ay tumutugon sa titan klorido, pagtanggal sa klorido at paggawa ng elemental na titan at magnesium chloride.

Ang mahibla titan na ginawa bilang resulta ay tinutukoy bilang titan sponge. Upang makagawa ng titanium alloys at high purity titanium ingots, ang titan sponge ay maaaring matunaw sa iba't ibang elemento ng alloying gamit ang electron beam, plasma arc o vacuum-arc melting.

Mga Application

Ang mga haluang metal ng titan ay pangunahing ginagamit sa mga aerospace, militar, medikal, kemikal at pampalakasan

Sa nakalipas na ilang dekada, ang mga tagagawa ng sasakyang panghimpapawid ay bumaling sa titan bilang isang sangkap na istruktura. Mula sa unang paggamit nito sa unang bahagi ng 1960, ang average na nilalaman ng titanium sa komersyal na sasakyang panghimpapawid ay patuloy na lumalaki.

Pinagmulan

TIMET Video: Ang Proseso ng Kroll. Magagamit sa International Titanium Association website: http://www.titanium.orgAng US Geological Survey: Titanium. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/Vulcan, Tom. 2010. Titan: Ang Metal ng mga Diyos . Hardassetinvestor.com.