Większość tytanu jest wydawana na potrzeby lotnictwa i technologii rakietowej oraz przemysłu stoczniowego. On, podobnie jak żelazotytan, jest stosowany jako dodatek stopowy do stali wysokiej jakości i jako środek odtleniający. Tytan techniczny wykorzystywany jest do produkcji zbiorników, reaktorów chemicznych, rurociągów, armatury, pomp, zaworów i innych produktów pracujących w agresywnym środowisku. Tytan kompaktowy służy do wykonywania siatek i innych części elektrycznych urządzeń próżniowych pracujących w wysokich temperaturach.

Pod względem zastosowania jako materiał konstrukcyjny Ti zajmuje 4. miejsce, ustępując jedynie Al, Fe i Mg. Glinki tytanu są bardzo odporne na utlenianie i żaroodporne, co z kolei zdecydowało o ich zastosowaniu w przemyśle lotniczym i samochodowym jako materiałów konstrukcyjnych. Biologiczna nieszkodliwość tego metalu sprawia, że ​​jest to doskonały materiał do przemysł spożywczy i chirurgii rekonstrukcyjnej.

Tytan i jego stopy są szeroko stosowane w technologii ze względu na ich wysoką wytrzymałość mechaniczną, która utrzymuje się w wysokich temperaturach, odporność na korozję, odporność na ciepło, wytrzymałość właściwą, niską gęstość i inne przydatne właściwości. Wysoki koszt tego metalu i materiałów na jego bazie w wielu przypadkach rekompensowany jest ich większą wydajnością, a w niektórych przypadkach stanowią one jedyny surowiec, z którego można wykonać urządzenia lub konstrukcje mogące pracować w tych specyficznych warunkach.

Stopy tytanu odgrywają ważną rolę w technologii lotniczej, gdzie dążą do uzyskania jak najlżejszej konstrukcji połączonej z niezbędną wytrzymałością. Ti jest lekki w porównaniu do innych metali, ale jednocześnie może pracować w wysokich temperaturach. Materiały na bazie Ti są wykorzystywane do produkcji obudowy, elementów mocujących, zestawu zasilającego, części podwozia i różnych jednostek. Materiały te wykorzystywane są także do budowy silników odrzutowych samolotów. Pozwala to na zmniejszenie ich wagi o 10-25%. Stopy tytanu wykorzystywane są do produkcji tarcz i łopatek sprężarek, części wlotów i prowadnic powietrza w silnikach oraz różnych elementów złącznych.

Kolejnym obszarem zastosowania jest rakieta. Ze względu na krótkotrwałą eksploatację silników i szybkie przejście gęstych warstw atmosfery w rakietach, problemy wytrzymałości zmęczeniowej, wytrzymałości statycznej i częściowego pełzania są w dużej mierze eliminowane.

Tytan techniczny ze względu na niewystarczająco wysoką wytrzymałość cieplną nie nadaje się do stosowania w lotnictwie, jednak ze względu na wyjątkowo wysoką odporność na korozję w niektórych przypadkach jest niezastąpiony w przemysł chemiczny i przemysł stoczniowy. Tym samym wykorzystuje się go do produkcji sprężarek i pomp do pompowania tak agresywnych mediów jak kwas siarkowy i solny oraz ich sole, rurociągów, zaworów odcinających, autoklawów, różnego rodzaju zbiorników, filtrów itp. Tylko Ti posiada odporność na korozję w takich środowiskach jak mokry chlor, wodne i kwaśne roztwory chloru, dlatego też z tego metalu wykonywane są urządzenia dla przemysłu chlorowego. Stosowany jest także do produkcji wymienników ciepła pracujących w środowiskach korozyjnych np. kwas azotowy (dla osób niepalących). W przemyśle stoczniowym tytan wykorzystuje się do produkcji śmigieł, poszycia statków, łodzi podwodnych, torped itp. Pociski nie przyklejają się do tego materiału, co znacznie zwiększa opór statku podczas ruchu.

Stopy tytanu są obiecujące do zastosowania w wielu innych zastosowaniach, jednak ich upowszechnienie w technologii utrudnia wysoki koszt i niewystarczająca liczebność tego metalu.

Związki tytanu są również szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Węglik (TiC) ma wysoką twardość i jest stosowany do produkcji narzędzi skrawających i materiałów ściernych. Biały dwutlenek (TiO2) stosowany jest w farbach (np. bieli tytanowej) oraz przy produkcji papieru i tworzyw sztucznych. Związki tytanoorganiczne (na przykład tetrabutoksytytan) stosowane są jako katalizator i utwardzacz w przemyśle chemicznym oraz w przemyśle farb i lakierów. Nieorganiczne związki Ti są stosowane w przemyśle elektroniki chemicznej i włókien szklanych jako dodatki. Diborek (TiB 2) jest ważnym składnikiem supertwardych materiałów do obróbki metali. Azotek (TiN) służy do powlekania narzędzi.

Wszystko, co musisz wiedzieć o tytanie, a także o chromie i wolframie

Wiele osób interesuje się pytaniem: jaki jest najtwardszy metal na świecie? To jest tytan. Ta stała substancja będzie tematem większości artykułu. Zapoznajmy się także trochę z takimi twardymi metalami jak chrom i wolfram.

9 ciekawostek na temat tytanu

1. Istnieje kilka wersji tego, dlaczego metal ma swoją nazwę. Jedna z teorii głosi, że otrzymał imię na cześć Tytanów, nieustraszonych nadprzyrodzonych stworzeń. Według innej wersji nazwa pochodzi od Tytanii, królowej wróżek.
2. Tytan został odkryty w koniec XVIII wieku przez niemieckiego i angielskiego chemika.
3. Tytan od dawna nie jest stosowany w przemyśle ze względu na jego naturalną kruchość.
4. Na początku 1925 roku po serii eksperymentów chemicy uzyskali tytan w czystej postaci.
5. Wióry tytanu są wysoce łatwopalne.
6. Jest to jeden z najlżejszych metali.
7. Tytan może topić się tylko w temperaturach powyżej 3200 stopni.
8. Wrze w temperaturze 3300 stopni.
9. Tytan ma srebrny kolor.

Historia odkrycia tytanu

Metal, który później nazwano tytanem, odkryło dwóch naukowców – Anglik William Gregor i Niemiec Martin Gregor Klaproth. Naukowcy pracowali równolegle i nie krzyżowali się ze sobą. Różnica między odkryciami wynosi 6 lat.

William Gregor nadał swojemu odkryciu nazwę: manakin.

Ponad 30 lat później uzyskano pierwszy stop tytanu, który okazał się niezwykle kruchy i nie nadawał się nigdzie do zastosowania. Uważa się, że dopiero w 1925 roku wyizolowano tytan w czystej postaci, który stał się jednym z najpopularniejszych metali w przemyśle.

Udowodniono, że rosyjskiemu naukowcowi Kiriłłowowi udało się wydobyć czysty tytan w 1875 roku. Wydał broszurę szczegółowo opisującą jego pracę. Jednak badania mało znanego Rosjanina pozostały niezauważone.

Ogólne informacje o tytanie

Stopy tytanu są wybawieniem dla mechaników i inżynierów. Na przykład korpus samolotu jest wykonany z tytanu. W locie osiąga prędkość kilkukrotnie większą od prędkości dźwięku. Tytanowa obudowa nagrzewa się do temperatur powyżej 300 stopni i nie topi się.

Metal zamyka pierwszą dziesiątkę „Najbardziej powszechnych metali w przyrodzie”. Duże złoża odkryto w Republice Południowej Afryki, Chinach, a duże ilości tytanu w Japonii, Indiach i na Ukrainie.

Całkowita wielkość światowych zasobów tytanu wynosi ponad 700 milionów ton. Jeśli tempo produkcji pozostanie takie samo, tytanu wystarczy na kolejne 150–160 lat.

Największym producentem najtwardszego metalu na świecie jest rosyjskie przedsiębiorstwo VSMPO-Avisma, które zaspokaja jedną trzecią światowych potrzeb.

Właściwości tytanu

1. Odporność na korozję.
2. Wysoka wytrzymałość mechaniczna.
3. Niska gęstość.

Masa atomowa tytanu wynosi 47,88 amu, numer seryjny w układzie okresowym chemicznym to 22. Zewnętrznie jest bardzo podobny do stali.

Gęstość mechaniczna metalu jest 6 razy większa niż aluminium i 2 razy większa niż żelazo. Może łączyć się z tlenem, wodorem, azotem. W połączeniu z węglem metal tworzy niezwykle twarde węgliki.

Przewodność cieplna tytanu jest 4 razy mniejsza niż żelaza i 13 razy mniejsza niż aluminium.

Proces wydobycia tytanu

W ziemi znajdują się duże ilości tytanu, jednak wydobycie go z głębin kosztuje mnóstwo pieniędzy. Do produkcji wykorzystuje się metodę jodkową, której autorem jest Van Arkel de Boer.

Metoda opiera się na zdolności metalu do łączenia się z jodem; po rozkładzie tego związku można otrzymać czysty tytan, wolny od obcych zanieczyszczeń.

Najciekawsze rzeczy wykonane z tytanu:

• protezy w medycynie;
• tablice urządzeń mobilnych;
• systemy rakietowe do eksploracji kosmosu;
• rurociągi, pompy;
• markizy, gzymsy, okładziny zewnętrzne budynków;
• większość części (podwozie, tapicerka).

Obszary zastosowania tytanu

Tytan jest aktywnie wykorzystywany w sferze wojskowej, medycynie i biżuterii. Nadano mu nieoficjalną nazwę „metal przyszłości”. Wielu twierdzi, że pomaga zmienić marzenia w rzeczywistość.

Najtwardszy metal na świecie był początkowo używany w sferze wojskowej i obronnej. Obecnie głównym konsumentem wyrobów tytanowych jest przemysł lotniczy.

Tytan jest uniwersalnym materiałem konstrukcyjnym. Przez wiele lat wykorzystywano go do budowy turbin lotniczych. W silnikach lotniczych elementy wentylatorów, sprężarki i tarcze są wykonane z tytanu.

Konstrukcja nowoczesnego samolotu może zawierać do 20 ton stopu tytanu.

Główne obszary zastosowań tytanu w budowie samolotów:

• produkty formy przestrzennej (obrzeża drzwi, włazy, okładziny, podłogi);
• zespoły i podzespoły narażone na duże obciążenia (wsporniki skrzydeł, podwozie, siłowniki hydrauliczne);
• części silnika (obudowa, łopatki sprężarki).

Dzięki tytanowi człowiek był w stanie przekroczyć barierę dźwięku i przedostać się w przestrzeń kosmiczną. Wykorzystywano go do tworzenia załogowych systemów rakietowych. Tytan może wytrzymać promieniowanie kosmiczne, zmiany temperatury i prędkość ruchu.

Metal ten ma niską gęstość, co jest ważne w przemyśle stoczniowym. Produkty wykonane z tytanu są lekkie, co oznacza zmniejszenie masy i zwiększenie ich zwrotności, szybkości i zasięgu. Jeśli kadłub statku zostanie pokryty tytanem, nie będzie trzeba go malować przez wiele lat - tytan nie rdzewieje w wodzie morskiej (odporność na korozję).

Najczęściej metal ten wykorzystywany jest w przemyśle stoczniowym do produkcji silników turbinowych, kotłów parowych i rur skraplaczy.

Przemysł naftowy i tytan

Bardzo głębokie wiercenie uważane jest za obiecujący obszar zastosowania stopów tytanu. Aby zbadać i wydobyć zasoby podziemne, należy zejść głęboko pod ziemię - ponad 15 tysięcy metrów. Na przykład aluminiowe rury wiertnicze pękną pod wpływem własnego ciężaru, a tylko stopy tytanu mogą sięgać naprawdę dużych głębokości.

Nie tak dawno temu zaczęto aktywnie wykorzystywać tytan do tworzenia studni na szelfach morskich. Specjaliści wykorzystują stopy tytanu jako sprzęt:

• instalacje do produkcji ropy naftowej;
• zbiorniki wysokociśnieniowe;
• pompy głębinowe, rurociągi.

Tytan w sporcie, medycynie

Tytan jest niezwykle popularny w sporcie ze względu na swoją wytrzymałość i lekkość. Kilkadziesiąt lat temu jako pierwszy wykonano rower ze stopów tytanu sprzęt sportowy wykonane z najtwardszego materiału na świecie. Nowoczesny rower składa się z tytanowego korpusu, takich samych sprężyn hamulcowych i siodełka.

Tytanowe kije golfowe powstały w Japonii. Urządzenia te są lekkie i trwałe, ale niezwykle drogie.

Z tytanu wykonana jest większość przedmiotów znajdujących się w plecakach wspinaczy i podróżników – zastawa stołowa, zestawy kuchenne, stojaki do wzmacniania namiotów. Czekany tytanowe są bardzo popularnym sprzętem sportowym.

Metal ten jest bardzo poszukiwany w przemyśle medycznym. Większość narzędzi chirurgicznych jest wykonana z tytanu – jest lekka i wygodna.

Kolejnym obszarem zastosowania metalu przyszłości jest tworzenie protetyki. Tytan „łączy się” doskonale z ludzkim ciałem. Lekarze nazywali ten proces „prawdziwym pokrewieństwem”. Struktury tytanowe są bezpieczne dla mięśni i kości, rzadko powodują reakcję alergiczną i nie ulegają zniszczeniu przez płyny znajdujące się w organizmie. Protezy tytanowe są trwałe i wytrzymują ogromne obciążenia fizyczne.

Tytan to niesamowity metal. Pomaga osobie osiągnąć niespotykane dotąd wyżyny różne dziedzinyżycie. Jest kochany i szanowany za swoją siłę, lekkość i przez wiele lat usługi.

Chrom jest jednym z najtwardszych metali.

Ciekawe fakty na temat chromu

1. Od czego pochodzi nazwa metalu Greckie słowo„chroma”, co oznacza farbę.
2. W środowisku naturalnym chrom nie występuje w czystej postaci, lecz jedynie w postaci rudy chromowo-żelazowej, podwójnego tlenku.
3. Największe złoża metalu znajdują się w Republice Południowej Afryki, Rosji, Kazachstanie i Zimbabwe.
4. Gęstość metalu – 7200 kg/m3.
5. Chrom topi się w temperaturze 1907 stopni.
6. Wrze w temperaturze 2671 stopni.
7. Absolutnie czysty chrom bez zanieczyszczeń charakteryzuje się ciągliwością i lepkością. W połączeniu z tlenem, azotem lub wodorem metal staje się kruchy i bardzo twardy.
8. Ten srebrzystobiały metal odkrył Francuz Louis Nicolas Vauquelin pod koniec XVIII wieku.

Właściwości chromu metalicznego

Chrom ma bardzo wysoką twardość i może ciąć szkło. Nie utlenia się pod wpływem powietrza i wilgoci. Jeśli metal zostanie podgrzany, utlenianie nastąpi tylko na powierzchni.

Rocznie zużywa się ponad 15 000 ton czystego chromu. Angielska firma Bell Metals uznawana jest za lidera w produkcji czystego chromu.

Stany Zjednoczone zużywają najwięcej chromu Kraje zachodnie Europie i Japonii. Rynek chromu jest zmienny, a ceny wahają się w szerokim zakresie.

Obszary zastosowania chromu

Najczęściej stosowany do tworzenia stopów i powłok galwanicznych (chromowanie w transporcie).

Do stali dodaje się chrom, który poprawia właściwości fizyczne metalu. Stopy te są najbardziej poszukiwane w metalurgii żelaza.

Najpopularniejszy gatunek stali składa się z chromu (18%) i niklu (8%). Stopy takie charakteryzują się doskonałą odpornością na utlenianie i korozję oraz są trwałe nawet w wysokich temperaturach.

Piece grzewcze wykonane są ze stali, która zawiera jedną trzecią chromu.

Co jeszcze wytwarza się z chromu?

1. Lufy do broni palnej.
2. Kadłub łodzi podwodnej.
3. Cegły stosowane w hutnictwie.

Kolejnym niezwykle twardym metalem jest wolfram.

Interesujące fakty na temat wolframu

1. Nazwa metalu przetłumaczona z języka niemieckiego („Wolf Rahm”) oznacza „wilczą pianę”.
2. Jest to najbardziej ogniotrwały metal na świecie.
3. Wolfram ma jasnoszary odcień.
4. Metal odkrył pod koniec XVIII w. (1781 r.) Szwed Karl Scheele.
5. Wolfram topi się w temperaturze 3422 stopni, wrze w temperaturze 5900.
6. Metal ma gęstość 19,3 g/cm3.
7. Masa atomowa – 183,85, pierwiastek grupy VI układu okresowego Mendelejewa (numer seryjny – 74).

Proces wydobycia wolframu

Wolfram należy do duża grupa rzadkie metale. Zawiera także rubid i molibden. Grupę tę charakteryzuje niskie rozpowszechnienie metali w przyrodzie i mała skala ich zużycia.

Produkcja wolframu składa się z 3 etapów:

• oddzielanie metalu od rudy, gromadzenie go w roztworze;
• izolacja związku, jego oczyszczanie;
• oddzielenie czystego metalu od gotowego związku chemicznego.
• Materiałami wyjściowymi do produkcji wolframu są scheelit i wolframit.

Zastosowania wolframu

Wolfram jest podstawą większości wytrzymałych stopów. Wykorzystuje się go do produkcji silników lotniczych, części elektrycznych urządzeń próżniowych i żarników.
Wysoka gęstość metalu umożliwia wykorzystanie wolframu do produkcji rakiet balistycznych, pocisków, przeciwwag i pocisków artyleryjskich.

Związki na bazie wolframu stosowane są do przetwórstwa innych metali, w górnictwie (wiercenie odwiertów), farbach i lakierach oraz tekstyliach (jako katalizator w syntezie organicznej).

Ze złożonych związków wolframu wytwarzają:

• druty – stosowane w piecach grzewczych;
• taśmy, folie, płyty, arkusze - do walcowania i kucia płaskiego.

Tytan, chrom i wolfram znajdują się na szczycie listy „najtwardszych metali świata”. Znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach działalności człowieka - lotnictwie i rakietach, wojsku, budownictwie, a jednocześnie nie jest to pełny zakres zastosowań metali.

Tytan został pierwotnie nazwany „gregorytem” przez brytyjskiego chemika, wielebnego Williama Gregora, który odkrył go w 1791 roku. Tytan został następnie niezależnie odkryty przez niemieckiego chemika M. H. Klaprotha w 1793 roku. Nazwał go Tytanem na cześć tytanów z Mitologia grecka- „ucieleśnienie naturalnej siły”. Dopiero w 1797 roku Klaproth odkrył, że jego tytan był pierwiastkiem odkrytym wcześniej przez Gregora.

Charakterystyka i właściwości

Tytan to pierwiastek chemiczny o symbolu Ti i liczbie atomowej 22. Jest to błyszczący metal o srebrzystym kolorze, niskiej gęstości i dużej wytrzymałości. Jest odporny na korozję w wodzie morskiej i chlorze.

Występuje element w wielu złożach minerałów, głównie rutylu i ilmenitu, które są szeroko rozpowszechnione w skorupa ziemska i litosfera.

Tytan służy do produkcji mocnych stopów lekkich. Dwie najbardziej przydatne właściwości metalu to odporność na korozję i stosunek twardości do gęstości, najwyższy ze wszystkich pierwiastków metalicznych. W stanie niestopowym metal ten jest tak mocny jak niektóre stale, ale ma mniejszą gęstość.

Właściwości fizyczne metalu

Jest to trwały metal niska gęstość, dość plastyczny (zwłaszcza w środowisku beztlenowym), błyszczący i metalicznie biały. Jego stosunkowo wysoka temperatura topnienia ponad 1650 ° C (lub 3000 ° F) czyni go użytecznym jako metal ogniotrwały. Jest paramagnetyczny i ma dość niską przewodność elektryczną i cieplną.

W skali Mohsa twardość tytanu wynosi 6. Według tego wskaźnika jest nieco gorsza od hartowanej stali i wolframu.

Czysty w handlu (99,2%) tytan ma ostateczną wytrzymałość na rozciąganie około 434 MPa, która jest podobna do zwykłych stopów stali niskiej jakości, ale tytan jest znacznie lżejszy.

Właściwości chemiczne tytanu

Podobnie jak aluminium i magnez, tytan i jego stopy natychmiast utleniają się pod wpływem powietrza. Reaguje powoli z wodą i powietrzem w temp środowisko, ponieważ tworzy pasywną powłokę tlenkową, który chroni metal luzem przed dalszym utlenianiem.

Pasywacja atmosferyczna zapewnia tytanowi doskonałą odporność na korozję, prawie równą platynie. Tytan jest w stanie wytrzymać atak rozcieńczonej siarki i kwasy solne, roztwory chlorków i większość kwasów organicznych.

Tytan jest jednym z niewielu pierwiastków, który spala się w czystym azocie i reaguje w temperaturze 800°C (1470°F), tworząc azotek tytanu. Ze względu na wysoką reaktywność z tlenem, azotem i niektórymi innymi gazami, włókna tytanowe są stosowane w tytanowych pompach sublimacyjnych jako absorbery tych gazów. Pompy te są niedrogie i niezawodnie wytwarzają wyjątkowo niskie ciśnienia w systemach o ultrawysokiej próżni.

Typowymi minerałami zawierającymi tytan są anataz, strumyk, ilmenit, perowskit, rutyl i tytanit (sfen). Z tych minerałów tylko rutyl i ilmenit mają znaczenie gospodarcze, ale nawet te są trudne do znalezienia w wysokich stężeniach.

Tytan występuje w meteorytach, a także w Słońcu i gwiazdach typu M o temperaturach powierzchniowych 3200°C (5790°F).

Znane obecnie metody ekstrakcji tytanu z różnych rud są pracochłonne i kosztowne.

Produkcja i produkcja

Obecnie opracowano i zastosowano około 50 gatunków tytanu i stopów tytanu. Obecnie rozpoznaje się 31 klas tytanu metalicznego i jego stopów, z czego klasy 1–4 są handlowo czyste (niestopowe). Różnią się wytrzymałością na rozciąganie w zależności od zawartości tlenu, przy czym klasa 1 jest najbardziej ciągliwa (najniższa wytrzymałość na rozciąganie przy 0,18% tlenu), a klasa 4 najmniej ciągliwa (najwyższa wytrzymałość na rozciąganie przy 0,40% tlenu).

Pozostałe klasy to stopy, z których każdy ma określone właściwości:

• plastikowy;
• wytrzymałość;
• twardość;
• opór elektryczny;
• specyficzna odporność na korozję i ich kombinacje.

Oprócz tych specyfikacji stopy tytanu są również produkowane w celu spełnienia wymagań przemysłu lotniczego i kosmicznego sprzęt wojskowy(SAE-AMS, MIL-T), normy ISO i specyfikacje specyficzne dla danego kraju, a także wymagania użytkowników końcowych w zastosowaniach lotniczych, wojskowych, medycznych i przemysłowych.

Komercyjnie czysty produkt płaski (blacha, płyta) można łatwo uformować, jednak obróbka musi uwzględniać fakt, że metal ma „pamięć” i tendencję do odbijania się. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku niektórych stopów o wysokiej wytrzymałości.

Tytan jest często używany do produkcji stopów:

• z aluminium;
• z wanadem;
• z miedzią (do hartowania);
• z żelazem;
• z manganem;
• z molibdenem i innymi metalami.

Aplikacje

Stopy tytanu w postaci arkuszy, płyt, prętów, drutu i odlewów znajdują zastosowanie na rynkach przemysłowych, lotniczych, rekreacyjnych i wschodzących. Sproszkowany tytan stosowany jest w pirotechnice jako źródło jasno płonących cząstek.

Ponieważ stopy tytanu mają wysoki stosunek wytrzymałości na rozciąganie do gęstości, wysoką odporność na korozję, odporność na zmęczenie, wysoką odporność na pękanie i zdolność wytrzymywania umiarkowanie wysokich temperatur, są stosowane w samolotach, opancerzeniu, okrętach wojennych, statkach kosmicznych i rakietach.

Do tych zastosowań tytan łączy się z aluminium, cyrkonem, niklem, wanadem i innymi pierwiastkami w celu wytworzenia różnorodnych komponentów, w tym kluczowych elementów konstrukcyjnych, ścian ogniowych, podwozia, rur wydechowych (helikoptery) i układów hydraulicznych. W rzeczywistości około dwie trzecie wyprodukowanego tytanu metalicznego wykorzystuje się w silnikach i ramach samolotów.

Ponieważ stopy tytanu są odporne na korozję woda morska wykorzystywane są do produkcji wałów napędowych, osprzętu wymienników ciepła itp. Stopy te stosowane są w obudowach i elementach urządzeń do obserwacji i monitorowania oceanów dla nauki i wojska.

Specyficzne stopy są stosowane w odwiertach naftowych i gazowych oraz w hydrometalurgii niklu ze względu na ich wysoką wytrzymałość. Przemysł celulozowo-papierniczy wykorzystuje tytan w urządzeniach procesowych narażonych na działanie agresywnych środowisk, takich jak podchloryn sodu lub mokry chlor gazowy (w wybielaniu). Inne zastosowania obejmują zgrzewanie ultradźwiękowe, lutowanie na fali.

Ponadto stopy te są stosowane w motoryzacji, zwłaszcza w wyścigach samochodowych i motocyklowych, gdzie istotna jest niska waga, wysoka wytrzymałość i sztywność.

Tytan jest stosowany w wielu artykułach sportowych: rakietach tenisowych, kijach golfowych, trzonkach do lacrosse; kaski do krykieta, hokeja, lacrosse i piłki nożnej, a także ramy i komponenty rowerowe.

Ze względu na swoją trwałość tytan stał się coraz bardziej popularny wśród projektantów biżuteria(w szczególności pierścienie tytanowe). Jego obojętność sprawia, że ​​jest to dobry wybór dla osób z alergiami lub tych, które będą nosić biżuterię w środowiskach takich jak baseny. Tytan jest również stapiany ze złotem, aby uzyskać stop, który można sprzedawać jako 24-karatowe złoto, ponieważ 1% stopu Ti nie wystarczy, aby wymagać niższej jakości. Powstały stop ma twardość w przybliżeniu 14-karatowego złota i jest mocniejszy niż czyste 24-karatowe złoto.

Środki ostrożności

Tytan jest nietoksyczny nawet w dużych dawkach. Niezależnie od tego, czy występuje w postaci proszku, czy opiłków metalowych, stwarza poważne zagrożenie pożarowe, a w przypadku ogrzania w powietrzu ryzyko wybuchu.

Właściwości i zastosowania stopów tytanu

Poniżej znajduje się przegląd najczęściej spotykanych stopów tytanu z podziałem na klasy, ich właściwości, zalety i zastosowania przemysłowe.

7. klasa

Klasa 7 jest mechanicznie i fizycznie równoważna czystemu tytanowi klasy 2, z wyjątkiem dodatku pierwiastka pośredniego, palladu, co czyni go stopem. Posiada doskonałą spawalność i elastyczność, największą odporność na korozję ze wszystkich stopów tego typu.

Klasa 7 jest używana w procesy chemiczne oraz elementy urządzeń produkcyjnych.

11 klasa

Klasa 11 jest bardzo podobna do klasy 1, z wyjątkiem dodatku palladu w celu poprawy odporności na korozję, co czyni ją stopem.

Inny korzystne właściwości obejmują optymalną ciągliwość, wytrzymałość, wytrzymałość i doskonałą spawalność. Stop ten może być stosowany szczególnie w zastosowaniach, w których problemem jest korozja:

• obróbka chemiczna;
• produkcja chloranów;
• odsolenie;
• zastosowania morskie.

Ti 6Al-4V, klasa 5

Najczęściej stosowany jest stop Ti 6Al-4V, czyli tytan klasy 5. Odpowiada za 50% całkowitego zużycia tytanu na całym świecie.

Łatwość obsługi kryje się w wielu zaletach. Ti 6Al-4V można poddać obróbce cieplnej w celu zwiększenia jego wytrzymałości. Stop ten charakteryzuje się dużą wytrzymałością przy niskiej wadze.

Jest to najlepszy stop do użycia w kilku branżach, takie jak przemysł lotniczy, medyczny, morski i chemiczny. Można go wykorzystać do tworzenia:

• turbiny lotnicze;
• elementy silnika;
• elementy konstrukcyjne samolotów;
• elementy złączne dla przemysłu lotniczego;
• wysokowydajne części automatyczne;
• sprzęt sportowy.

Ti 6AL-4V ELI, klasa 23

Klasa 23 – tytan chirurgiczny. Stop Ti 6AL-4V ELI, czyli gatunek 23, jest wersją Ti 6Al-4V o wyższej czystości. Może być wykonany z rolek, nici, drutów lub drutów płaskich. Ten najlepszy wybór do każdej sytuacji, w której wymagane jest połączenie wysokiej wytrzymałości, małej masy, dobrej odporności na korozję i wysokiej wytrzymałości. Charakteryzuje się doskonałą odpornością na uszkodzenia.

Może być stosowany w zastosowaniach biomedycznych, takich jak elementy wszczepialne, ze względu na jego biokompatybilność i dobrą odporność zmęczeniową. Można go również stosować w zabiegach chirurgicznych do wykonywania następujących struktur:

• szpilki i śruby ortopedyczne;
• zaciski ligaturowe;
• zszywki chirurgiczne;
• sprężyny;
• urządzenia ortodontyczne;
• naczynia kriogeniczne;
• urządzenia do stabilizacji kości.

12. klasa

Tytan klasy 12 ma doskonałą spawalność wysokiej jakości. Jest to stop o wysokiej wytrzymałości, który zapewnia dobrą wytrzymałość w wysokich temperaturach. Tytan klasy 12 ma właściwości podobne do stali nierdzewnych serii 300.

Jego zdolność do formowania na różne sposoby sprawia, że ​​jest on użyteczny w wielu zastosowaniach. Wysoka odporność na korozję stopu czyni go również nieocenionym w sprzęcie produkcyjnym. Klasa 12 może być stosowana w następujących gałęziach przemysłu:

• wymienniki ciepła;
• zastosowania hydrometalurgiczne;
• produkcja chemiczna w podwyższonych temperaturach;
• komponenty morskie i lotnicze.

Ti5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2.5Sn to stop zapewniający dobrą spawalność i odporność. Ma również wysoką stabilność temperaturową i wysoką wytrzymałość.

Ti 5Al-2.5Sn jest stosowany głównie w sektorze lotniczym, a także w zastosowaniach kriogenicznych.

Tytan - metal wróżki Przez co najmniej, element został nazwany na cześć królowej tych mitycznych stworzeń. Tytania, podobnie jak wszyscy jej krewni, wyróżniała się lekkością.

Nie tylko skrzydła pozwalają wróżkom latać, ale także ich niewielka waga. Tytan jest również lekki. Pierwiastek ma najniższą gęstość wśród metali. Tu kończy się podobieństwo do wróżek, a zaczyna czysta nauka.

Właściwości chemiczne i fizyczne tytanu

Tytan – pierwiastek w kolorze srebrno-białym, z wyraźnym połyskiem. W odbiciach metalu widać róż, błękit i czerwień. Błyszcz wszystkimi kolorami tęczy - cecha charakterystyczna 22 element.

Jego promienie są zawsze jasne, ponieważ tytan jest odporny na korozję. Materiał jest przed nim chroniony warstwą tlenku. Tworzy się na powierzchni w standardowych temperaturach.

Dzięki temu korozja metali nie jest niebezpieczna ani w powietrzu, ani w wodzie, ani w najbardziej agresywnych środowiskach. Tak chemicy nazywają mieszaninę stężonych i kwaśnych związków.

Pierwiastek 22 topi się w temperaturze 1660 stopni Celsjusza. Okazuje się, tytan – metal nieżelazny grupa oporna. Materiał zaczyna się palić, zanim zmięknie.

Biały płomień pojawia się w temperaturze 1200 stopni. Substancja wrze w temperaturze 3260 stopni Celsjusza. Topienie pierwiastka powoduje jego lepkość. Konieczne jest użycie specjalnych odczynników, które zapobiegają sklejaniu.

Jeżeli ciekła masa metalu jest lepka i lepka, wówczas tytan w stanie proszku jest wybuchowy. Do wywołania „bomby” wystarczy podgrzanie do 400 stopni Celsjusza. Odbierając energię cieplną element słabo ją przekazuje.

Tytan nie jest również używany jako przewodnik elektryczny. Ale materiał jest ceniony ze względu na swoją wytrzymałość. W połączeniu z niską gęstością i wagą znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

Chemicznie tytan jest dość aktywny. Tak czy inaczej metal wchodzi w interakcję z większością pierwiastków. Wyjątki: - gazy obojętne, sód, potas, wapń i.

Tak niewielka ilość substancji obojętnych na tytan komplikuje proces uzyskania czystego pierwiastka. Niełatwe w produkcji i stopy tytanu i metali. Jednak przemysłowcy nauczyli się to robić. Praktyczne zalety mieszanin opartych na 22. substancji są zbyt duże.

Zastosowanie tytanu

Składanie samolotów i rakiet - tam przede wszystkim przydaje się. tytan. Kup metal niezbędne do zwiększenia odporności cieplnej i odporności cieplnej szafek. Odporność na ciepło – odporność na wysokie temperatury.

Na przykład są nieuniknione podczas przyspieszania rakiety w atmosferze. Odporność na ciepło polega na zachowaniu większości właściwości mechanicznych stopu w warunkach „ognistych”. Oznacza to, że w przypadku tytanu właściwości użytkowe części nie zmieniają się w zależności od warunków środowiskowych.

Przydatna jest również odporność na korozję 22 metalu. Ta właściwość jest ważna nie tylko przy produkcji samochodów. Pierwiastek wykorzystywany jest do kolb i innych wyrobów szklanych dla laboratoriów chemicznych, staje się surowcem do wyrobu biżuterii.

Surowce nie są tanie. Jednak we wszystkich branżach koszty zwracają się dzięki żywotności produktów tytanowych i ich zdolności do zachowania pierwotnego wyglądu.

Tym samym seria naczyń petersburskiej firmy „Neva” „Metalowy Tytan” PC” pozwala na używanie podczas smażenia metalowych łyżek. Zniszczyliby teflon i porysowali go. Powłoka tytanowa nie przejmuje się atakami stali i aluminium.

Nawiasem mówiąc, dotyczy to również biżuterii. Pierścionek wykonany ze złota lub złota jest łatwy do zarysowania. Modele tytanowe pozostają gładkie przez dziesięciolecia. Dlatego też element 22 zaczęto uważać za surowiec na obrączki ślubne.

Patelnia „Tytan Metal” Lekkie, jak naczynia z teflonem. Element 22 jest tylko nieznacznie cięższy od aluminium. Zainspirowało to nie tylko przedstawicieli przemysłu lekkiego, ale także specjalistów motoryzacyjnych. Nie jest tajemnicą, że samochody mają dużo części aluminiowych.

Są potrzebne, aby zmniejszyć wagę transportu. Ale tytan jest mocniejszy. Jeśli chodzi o samochody osobowe, przemysł motoryzacyjny niemal całkowicie przeszedł na stosowanie 22. metalu.

Części wykonane z tytanu i jego stopów zmniejszają masę silnika spalinowego o 30%. Ciało również staje się lżejsze, chociaż cena wzrasta. Aluminium jest wciąż tańsze.

Solidny „Neva Metal Titan”, recenzje który zwykle jest pozostawiony ze znakiem plus, produkuje naczynia. Marki samochodowe wykorzystują tytan do samochodów. nadaj elementowi kształt pierścionków, kolczyków i bransoletek. Na tej liście nie ma wystarczającej liczby firm medycznych.

Metal 22 jest surowcem do produkcji protez i narzędzi chirurgicznych. Produkt prawie nie posiada porów, dzięki czemu można go łatwo sterylizować. Ponadto tytan, będąc lekkim, może wytrzymać ogromne obciążenia. Co jeszcze jest potrzebne, jeśli np. zamiast więzadeł stawu kolanowego zostanie włożona obca część?

Brak porów w materiale jest ceniony przez odnoszących sukcesy restauratorów. Czystość skalpeli chirurga jest ważna. Ale ważna jest również czystość powierzchni roboczych kucharzy. Aby mieć pewność, że żywność jest bezpieczna, jest ona krojona i gotowana na parze na tytanowych stołach.

Nie rysują się i są łatwe w czyszczeniu. Zakłady średniego szczebla z reguły używają przyborów stalowych, ale są one gorszej jakości. Dlatego w restauracjach z gwiazdkami Michelin wyposażenie jest tytanowe.

Wydobycie tytanu

Pierwiastek należy do 20 najpowszechniejszych na Ziemi, plasując się dokładnie w środku rankingu. W oparciu o masę skorupy planety zawartość tytanu wynosi 0,57%. W litrze wody morskiej znajduje się 0,001 miligrama metalu 24. Łupki i gliny zawierają 4,5 kilograma pierwiastka na tonę.

W skałach kwaśnych, czyli bogatych w krzemionkę, tytan stanowi 2,3 kilograma na tysiąc. W głównych złożach utworzonych z magmy 22. metal ma około 9 kilogramów na tonę. Najmniej tytanu kryje się w skałach ultramaficznych o 30-procentowej zawartości krzemionki - 300 gramów na 1000 kilogramów surowca.

Pomimo występowania w przyrodzie, nie występuje w nim czysty tytan. Materiałem do otrzymania 100% metalu był jego jodek. Termiczny rozkład substancji przeprowadzili Arkel i De Boer. To holenderscy chemicy. Eksperyment zakończył się sukcesem w 1925 roku. W latach pięćdziesiątych XX wieku rozpoczęła się masowa produkcja.

Współcześni z reguły ekstrahują tytan z jego dwutlenku. Jest to minerał zwany rutylem. Zawiera najmniejszą ilość obcych zanieczyszczeń. Wygląda jak tytanit i.

Podczas przetwarzania rud ilmenitowych pozostaje żużel. To właśnie służy jako materiał do otrzymania 22. elementu. Wyjście jest porowate. Konieczne jest przeprowadzenie wtórnego topienia w piecach próżniowych z dodatkiem.

Jeśli pracujesz z dwutlenkiem tytanu, dodaje się do niego magnez i chlor. Mieszaninę ogrzewa się w piecach próżniowych. Temperaturę podnosi się do momentu odparowania wszystkich nadmiarowych pierwiastków. Pozostaje na dnie pojemników czysty tytan. Metodę tę nazywa się magnezowo-termiczną.

Opracowano także metodę wodorku wapnia. Opiera się na elektrolizie. Wysoki prąd umożliwia rozdzielenie wodorku metalu na tytan i wodór. W dalszym ciągu stosowana jest jodytowa metoda ekstrakcji pierwiastka, opracowana w 1925 roku. Jednak w XXI wieku jest ona najbardziej pracochłonna i kosztowna, dlatego zaczyna się o niej zapominać.

Cena tytanu

NA cena tytanu metalu ustalana na kilogram. Na początku 2016 roku było to około 18 dolarów amerykańskich. Światowy rynek 22. elementu dla w ubiegłym roku osiągnął 7 000 000 ton. Największymi dostawcami są Rosja i Chiny.

Dzieje się tak ze względu na zbadane przez nie rezerwy, które nadają się do zagospodarowania. W drugiej połowie 2015 roku popyt na tytan i blachy zaczął spadać.

Metal sprzedawany jest również w postaci drutu i różnych części, na przykład rur. Są dużo tańsze od cen giełdowych. Należy jednak wziąć pod uwagę to, co znajduje się w sztabkach czysty tytan i stopy na jego bazie są stosowane w produktach.

Odwieczny, tajemniczy, kosmiczny – te i wiele innych epitetów przypisywanych jest tytanowi w różnych źródłach. Historia odkrycia tego metalu nie była banalna: nad wyizolowaniem pierwiastka w czystej postaci pracowało jednocześnie kilku naukowców. Proces studiowania fizyki, właściwości chemiczne i określenie obszarów jej współczesnego zastosowania. Tytan to metal przyszłości, jego miejsce w życiu człowieka nie zostało jeszcze ostatecznie określone, co daje współczesnych badaczy ogromne pole do kreatywności i badań naukowych.

Charakterystyczny

Pierwiastek chemiczny jest oznaczony w układzie okresowym D.I. Mendelejewa symbolem Ti. Znajduje się w podgrupie wtórnej grupy IV czwartego okresu i ma numer seryjny 22. Tytan jest metalem biało-srebrnym, lekkim i trwałym. Konfiguracja elektronowa atomu ma następującą strukturę: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Odpowiednio tytan ma kilka możliwych stopni utlenienia: 2, 3, 4; w najbardziej stabilnych związkach jest czterowartościowy.

Tytan – stop czy metal?

To pytanie interesuje wielu. W 1910 roku amerykański chemik Hunter po raz pierwszy uzyskał czysty tytan. Metal zawierał jedynie 1% zanieczyszczeń, jednak ich ilość okazała się znikoma i nie pozwalała na dalsze badania jego właściwości. Plastyczność powstałej substancji uzyskano dopiero pod wpływem wysokich temperatur, w normalnych warunkach (temperatura pokojowa) próbka była zbyt krucha. Tak naprawdę naukowcy nie byli zainteresowani tym pierwiastkiem, ponieważ perspektywy jego wykorzystania wydawały się zbyt niepewne. Trudności w uzyskaniu i badaniu jeszcze bardziej zmniejszyły jego potencjał do wykorzystania. Dopiero w 1925 roku chemicy z Holandii I. de Boer i A. Van Arkel uzyskali tytan metaliczny, którego właściwości przyciągały uwagę inżynierów i projektantów na całym świecie. Historia badań tego pierwiastka rozpoczyna się w 1790 roku, w tym czasie równolegle, niezależnie od siebie, dwóch naukowców odkryło tytan jako pierwiastek chemiczny. Każdy z nich otrzymuje związek (tlenek) substancji, który nie jest w stanie wyizolować metalu w czystej postaci. Za odkrywcę tytanu uważa się angielskiego mnicha mineraloga Williama Gregora. Na terenie swojej parafii, położonej w południowo-zachodniej części Anglii, młody naukowiec rozpoczął badania czarnego piasku doliny Menacan. Rezultatem było uwolnienie błyszczących ziaren, które były związkiem tytanu. W tym samym czasie w Niemczech chemik Martin Heinrich Klaproth wyizolował nową substancję z mineralnego rutylu. W 1797 r. udowodnił także, że elementy otwierane równolegle są podobne. Dwutlenek tytanu był tajemnicą dla wielu chemików przez ponad sto lat; nawet Berzeliusowi nie udało się uzyskać czystego metalu. Najnowsze technologie XX wieku znacznie przyspieszyły proces badań tego pierwiastka i wyznaczyły wstępne kierunki jego wykorzystania. Jednocześnie zakres zastosowań stale się poszerza. Jego zakres może być ograniczony jedynie złożonością procesu otrzymywania takiej substancji jak czysty tytan. Cena stopów i metalu jest dość wysoka, dlatego dziś nie może zastąpić tradycyjnego żelaza i aluminium.

Pochodzenie imienia

Menakin to pierwsza nazwa tytanu, która była używana do 1795 roku. Tak właśnie nowy element nazwał W. Gregor, bazując na jego przynależności terytorialnej. W 1797 roku Martin Klaproth nadał pierwiastkowi nazwę „tytan”. W tym czasie jego francuscy koledzy pod przewodnictwem dość autorytatywnego chemika A.L. Lavoisiera zaproponowali nazywanie nowo odkrytych substancji zgodnie z ich podstawowymi właściwościami. Niemiecki naukowiec nie zgodził się z tym podejściem; całkiem słusznie uważał, że na etapie odkrycia dość trudno jest określić wszystkie cechy charakterystyczne substancji i odzwierciedlić je w nazwie. Trzeba jednak przyznać, że intuicyjnie wybrany przez Klaprotha termin w pełni odpowiada metalowi – co wielokrotnie podkreślali współcześni naukowcy. Istnieją dwie główne teorie dotyczące pochodzenia nazwy tytan. Metal mógł zostać w ten sposób nazwany na cześć elfiej królowej Tytanii (postać z mitologii niemieckiej). Nazwa ta symbolizuje zarówno lekkość, jak i siłę substancji. Większość naukowców jest skłonna używać tej wersji starożytna mitologia grecka, w którym potężni synowie bogini ziemi Gai zostali nazwani tytanami. Tę wersję potwierdza także nazwa odkrytego wcześniej pierwiastka – uranu.

Będąc w naturze

Spośród metali technicznie cennych dla człowieka tytan zajmuje czwarte miejsce pod względem liczebności w skorupie ziemskiej. Tylko żelazo, magnez i aluminium mają wysoki procent w przyrodzie. Najwyższa zawartość tytanu odnotowano w powłoce bazaltowej, nieco mniej w warstwie granitu. W wodzie morskiej zawartość tej substancji jest niska – około 0,001 mg/l. Pierwiastek chemiczny tytan jest dość aktywny, dlatego nie można go znaleźć w czystej postaci. Najczęściej występuje w związkach z tlenem i ma wartościowość cztery. Liczba minerałów zawierających tytan waha się od 63 do 75 (w różnych źródłach), natomiast nowoczesna scena Naukowcy cały czas odkrywają nowe formy jego związków. Do praktycznego zastosowania najwyższa wartość zawierają następujące minerały:

1. Ilmenit (FeTiO3).
2. Rutyl (TiO2).
3. Tytanit (CaTiSiO 5).
4. Perowskit (CaTiO 3).
5. Magnetyt tytanu (FeTiO 3 + Fe 3 O 4) itp.

Wszystkie istniejące rudy zawierające tytan dzielą się na rudy placerowe i podstawowe. Pierwiastek ten jest słabym migrantem; może podróżować jedynie w postaci pokruszonych kamieni lub ruchu mulistych skał dennych. W biosferze najwięcej tytanu znajdują się w algach. U przedstawicieli fauny lądowej pierwiastek gromadzi się w tkankach rogowych i włosach. Organizm ludzki charakteryzuje się obecnością tytanu w śledzionie, nadnerczach, łożysku i tarczycy.

Właściwości fizyczne

Tytan to metal nieżelazny o srebrzystobiałej barwie, przypominającej wyglądem stal. W temperaturze 0 0 C jego gęstość wynosi 4,517 g/cm 3 . Substancja ma niski ciężar właściwy, typowy dla metali alkalicznych (kadm, sód, lit, cez). Pod względem gęstości tytan zajmuje pozycję pośrednią między żelazem a aluminium, a jego właściwości użytkowe są wyższe niż właściwości obu pierwiastków. Głównymi właściwościami metali branymi pod uwagę przy określaniu zakresu ich zastosowania jest twardość. Tytan jest 12 razy mocniejszy od aluminium, 4 razy mocniejszy od żelaza i miedzi, ale jest znacznie lżejszy. Plastyczność i granica plastyczności pozwalają na jego obróbkę w niskich i wysokich temperaturach, podobnie jak innych metali, tj. metodami nitowania, kucia, spawania i walcowania. Charakterystyczną cechą tytanu jest jego niska przewodność cieplna i elektryczna, właściwości te zachowują się natomiast w podwyższonych temperaturach, do 500 0 C. Tytan w polu magnetycznym jest pierwiastkiem paramagnetycznym, nie przyciąga się tak jak żelazo i nie jest wypychany jak miedź. Wyjątkowa jest bardzo wysoka skuteczność antykorozyjna w agresywnym środowisku i pod obciążeniem mechanicznym. Ponad 10 lat przebywania w wodzie morskiej nie uległo zmianie wygląd i skład płytki tytanowej. W takim przypadku żelazo zostałoby całkowicie zniszczone przez korozję.

Właściwości termodynamiczne tytanu

1. Gęstość (w normalnych warunkach) wynosi 4,54 g/cm 3 .
2. Liczba atomowa - 22.
3. Grupa metali - ogniotrwała, lekka.
4. Masa atomowa tytanu wynosi 47,0.
5. Temperatura wrzenia (0 C) - 3260.
6. Objętość molowa cm3/mol - 10,6.
7. Temperatura topnienia tytanu (0 C) wynosi 1668.
8. Ciepło właściwe parowania (kJ/mol) - 422,6.
9. Opór elektryczny (przy 20 0 C) Ohm*cm*10 -6 - 45.

Właściwości chemiczne

Zwiększoną odporność korozyjną elementu tłumaczy się tworzeniem się małej warstwy tlenku na powierzchni. Zapobiega (w normalnych warunkach) powstawaniu gazów (tlenu, wodoru) występujących w otaczającej atmosferze pierwiastka takiego jak tytan metaliczny. Jego właściwości zmieniają się pod wpływem temperatury. Kiedy wzrasta do 600 0 C, zachodzi reakcja z tlenem, w wyniku której powstaje tlenek tytanu (TiO 2). W przypadku absorpcji gazów atmosferycznych tworzą się kruche związki, które nie mają praktycznego zastosowania, dlatego spawanie i topienie tytanu odbywa się w warunkach próżni. Odwracalna reakcja to proces rozpuszczania wodoru w metalu; zachodzi on aktywniej wraz ze wzrostem temperatury (od 400 0 C i więcej). Tytan, zwłaszcza jego małe cząstki (cienka płyta lub drut), spala się w atmosferze azotu. Reakcja chemiczna jest możliwa dopiero w temperaturze 700 0 C, w wyniku czego powstaje azotek TiN. Tworzy stopy o wysokiej twardości z wieloma metalami i często jest pierwiastkiem stopowym. Reaguje z halogenami (chromem, bromem, jodem) tylko w obecności katalizatora ( wysoka temperatura) i podlega interakcji z suchą masą. W tym przypadku powstają bardzo twarde, ogniotrwałe stopy. Tytan nie jest aktywny chemicznie z roztworami większości zasad i kwasów, z wyjątkiem stężonego kwasu siarkowego (z przedłużonym wrzeniem), kwasu fluorowodorowego i gorących kwasów organicznych (kwas mrówkowy, kwas szczawiowy).

Depozyty

Rudy ilmenitowe są najpowszechniejsze w przyrodzie – ich zasoby szacuje się na 800 mln ton. Zasoby złóż rutylu są znacznie skromniejsze, ale łączny wolumen – przy zachowaniu wzrostu wydobycia – powinien zapewnić ludzkości metal taki jak tytan na kolejne 120 lat. Cena gotowy produkt będzie zależeć od popytu i wzrostu poziomu technologii produkcji, ale średnio waha się w przedziale od 1200 do 1800 rubli/kg. W warunkach ciągłego doskonalenia technicznego koszt wszystkich procesy produkcyjne z ich terminową modernizacją. Największe rezerwy posiadają Chiny i Rosja, bazy surowców mineralnych posiadają także Japonia, Republika Południowej Afryki, Australia, Kazachstan, Indie, Korea Południowa, Ukraina i Cejlon. Złoża różnią się wielkością wydobycia i zawartością tytanu w rudzie, prowadzone są badania geologiczne, co pozwala przypuszczać spadek wartości rynkowej tego metalu i jego szersze wykorzystanie. Rosja jest zdecydowanie największym producentem tytanu.

Paragon

Do produkcji tytanu najczęściej stosuje się dwutlenek tytanu, zawierający minimalną ilość zanieczyszczeń. Otrzymuje się go poprzez wzbogacanie koncentratów ilmenitu lub rud rutylu. W elektrycznym piecu łukowym rudę poddaje się obróbce cieplnej, której towarzyszy oddzielenie żelaza i utworzenie się żużla zawierającego tlenek tytanu. Do obróbki frakcji niezawierającej żelaza stosuje się metodę kwasu siarkowego lub chlorku. Tlenek tytanu to szary proszek (patrz zdjęcie). Tytan metaliczny otrzymywany jest w drodze stopniowej obróbki.

Pierwsza faza to proces spiekania żużla z koksem i narażenia na działanie par chloru. Powstały TiCl 4 poddaje się redukcji magnezem lub sodem pod wpływem temperatury 850 0 C. Otrzymaną w wyniku reakcji chemicznej gąbkę tytanową (porowatą masę stopioną) poddaje się oczyszczaniu lub stapianiu na wlewki. W zależności od dalszego kierunku użytkowania powstaje stop lub czysty metal (zanieczyszczenia usuwa się przez podgrzanie do 1000 0 C). Aby wytworzyć substancję o zawartości zanieczyszczeń 0,01%, stosuje się metodę jodkową. Polega na procesie odparowania jego oparów z gąbki tytanowej poddanej wstępnej obróbce halogenem.

Obszary zastosowań

Temperatura topnienia tytanu jest dość wysoka, co przy lekkości metalu jest nieocenioną zaletą wykorzystania go jako materiału konstrukcyjnego. Dlatego znajduje największe zastosowanie w przemyśle stoczniowym, lotniczym, produkcji rakiet i produkcji chemicznej. Tytan jest często stosowany jako dodatek stopowy w różnych stopach, które mają zwiększoną twardość i odporność na ciepło. Wysokie właściwości antykorozyjne i odporność na najbardziej agresywne środowiska sprawiają, że metal ten jest niezbędny dla przemysłu chemicznego. Rurociągi, zbiorniki, zawory odcinające i filtry stosowane przy destylacji i transporcie kwasów i innych substancji chemicznie aktywnych wykonywane są z tytanu (jego stopów). Jest pożądany przy tworzeniu urządzeń pracujących w podwyższonych temperaturach. Związki tytanu wykorzystywane są do produkcji trwałych narzędzi skrawających, farb, tworzyw sztucznych i papieru, narzędzi chirurgicznych, implantów, biżuterii, materiałów wykończeniowych oraz stosowane w przemyśle spożywczym. Wszystkie kierunki są trudne do opisania. Współczesna medycyna często wykorzystuje tytan metaliczny ze względu na całkowite bezpieczeństwo biologiczne. Cena to jedyny czynnik, który na razie wpływa na szerokie zastosowanie tego elementu. Można śmiało powiedzieć, że tytan jest materiałem przyszłości, badając, na który ludzkość się przełączy nowy etap rozwój.