Atoommassa van titanium. Titanium en titaniumlegeringen

Titanium– een van de mysterieuze, weinig bestudeerde macro-elementen in de wetenschap en het menselijk leven. Al wordt het niet voor niets een “kosmisch” element genoemd, want... het wordt actief gebruikt in geavanceerde takken van wetenschap, technologie, geneeskunde en vele andere dingen - het is een element van de toekomst.

Dit metaal is zilvergrijs van kleur (zie foto) en is onoplosbaar in water. Het heeft een lage chemische dichtheid en wordt daarom gekenmerkt door lichtheid. Tegelijkertijd is het door zijn smeltbaarheid en ductiliteit zeer duurzaam en gemakkelijk te verwerken. Het element is chemisch inert vanwege de aanwezigheid van een beschermende film op het oppervlak. Titanium is niet brandbaar, maar het stof ervan is explosief.

De ontdekking van dit chemische element is van de grote liefhebber van mineralen, de Engelsman William McGregor. Maar titanium dankt zijn naam nog steeds aan de scheikundige Martin Heinrich Klaproth, die het onafhankelijk van McGregor ontdekte.

Speculaties over de redenen waarom dit metaal ‘titanium’ werd genoemd, zijn romantisch. Volgens één versie wordt de naam geassocieerd met de oude Griekse goden Titans, wier ouders de god Uranus en de godin Gaia waren, maar volgens de tweede komt het van de naam van de sprookjeskoningin Titania.

Hoe het ook zij, deze macronutriënt is de negende meest voorkomende in de natuur. Het maakt deel uit van de weefsels van flora en fauna. Er zit veel van in zeewater (tot 7%), maar in de bodem bevat het slechts 0,57%. China is het rijkst aan titaniumreserves, gevolgd door Rusland.

Titan-actie

Het effect van een macro-element op het lichaam wordt bepaald door zijn fysisch-chemische eigenschappen. De deeltjes zijn erg klein, ze kunnen de cellulaire structuur binnendringen en de werking ervan beïnvloeden. Er wordt aangenomen dat het macro-element vanwege zijn inertie niet chemisch reageert met irriterende stoffen en daarom niet giftig is. Het komt echter door fysieke actie in contact met de cellen van weefsels, organen, bloed en lymfe, wat leidt tot hun mechanische schade. Het element kan door zijn werking dus leiden tot schade aan enkel- en dubbelstrengs DNA, schade aan chromosomen, wat kan leiden tot het risico op het ontwikkelen van kanker en een storing in de genetische code.

Het bleek dat macronutriëntendeeltjes niet door de huid kunnen gaan. Daarom komen ze alleen bij mensen binnen met voedsel, water en lucht.

Titanium wordt beter geabsorbeerd via het maagdarmkanaal (1-3%), maar slechts ongeveer 1% wordt geabsorbeerd via de luchtwegen, maar de inhoud ervan in het lichaam is geconcentreerd zoals in de longen (30%). Waar is dit mee verbonden? Na analyse van alle bovenstaande cijfers kunnen we tot verschillende conclusies komen. Ten eerste wordt titanium over het algemeen slecht door het lichaam opgenomen. Ten tweede wordt titanium via de ontlasting (0,52 mg) en urine (0,33 mg) via het maagdarmkanaal uitgescheiden, maar in de longen is een dergelijk mechanisme zwak of volledig afwezig, omdat met de leeftijd bij een persoon de concentratie van titanium in dit orgaan praktisch toeneemt. 100 keer. Wat is de reden voor zo’n hoge concentratie met zo’n zwakke absorptie? Hoogstwaarschijnlijk komt dit door de constante aanval op ons stoflichaam, dat altijd een titaniumcomponent bevat. Bovendien is het in dit geval noodzakelijk om rekening te houden met onze ecologie en de aanwezigheid van industriële faciliteiten in de buurt van bevolkte gebieden.

Vergeleken met de longen blijft het gehalte aan macronutriënten in andere organen, zoals de milt, de bijnieren en de schildklier, gedurende het hele leven onveranderd. De aanwezigheid van het element wordt ook waargenomen in de lymfe, placenta, hersenen, vrouw moedermelk, botten, nagels, haar, ooglens, epitheelweefsels.

Omdat het zich in de botten bevindt, neemt titanium deel aan hun fusie na fracturen. Ook wordt een positief effect waargenomen bij de herstelprocessen die plaatsvinden in beschadigde mobiele gewrichten van botten tijdens artritis en artrose. Dit metaal is een sterke antioxidant. Door het effect van vrije radicalen op de huid en bloedcellen te verzwakken, beschermt het het hele lichaam tegen vroegtijdige veroudering en slijtage.

Het concentreert zich op de delen van de hersenen die verantwoordelijk zijn voor het gezichtsvermogen en het gehoor en heeft een positief effect op hun functioneren. De aanwezigheid van het metaal in de bijnieren en schildklier impliceert zijn deelname aan de productie van hormonen die betrokken zijn bij de stofwisseling. Het is ook betrokken bij de productie van hemoglobine en de productie van rode bloedcellen. Door het cholesterol- en ureumgehalte in het bloed te verlagen, controleert het de normale samenstelling ervan.

Het negatieve effect van titanium op het lichaam is te wijten aan het feit dat het is een zwaar metaal. Eenmaal in het lichaam splitst of ontbindt het niet, maar nestelt het zich in de organen en weefsels van een persoon, vergiftigt hem en verstoort levensprocessen. Het is niet gevoelig voor corrosie en is bestand tegen alkaliën en zuren, waardoor maagsap er geen invloed op kan uitoefenen.

Titaniumverbindingen hebben het vermogen om kortegolfstraling te blokkeren ultraviolette straling en worden niet door de huid opgenomen, zodat ze kunnen worden gebruikt om de huid tegen ultraviolette straling te beschermen.

Het is bewezen dat roken de opname van metaal in de longen vanuit de lucht vele malen vergroot. Is dit geen reden om hiermee te stoppen? slechte gewoonte!

Dagelijkse norm - wat is de behoefte aan een chemisch element?

De dagelijkse norm van een macro-element is te wijten aan het feit dat het menselijk lichaam ongeveer 20 mg titanium bevat, waarvan 2,4 mg in de longen. Elke dag krijgt het lichaam 0,85 mg van de stof binnen met voedsel, 0,002 mg met water en 0,0007 mg met lucht. De dagelijkse norm voor titanium is zeer willekeurig, omdat de gevolgen van de invloed ervan op organen nog niet volledig zijn onderzocht. Het is ongeveer gelijk aan ongeveer 300-600 mcg per dag. Er zijn geen klinische gegevens over de gevolgen van het overschrijden van deze norm - alles bevindt zich in de fase van experimentele onderzoeken.

Titanium tekort

Omstandigheden waaronder een tekort aan metaal zou worden waargenomen zijn niet geïdentificeerd, dus wetenschappers zijn tot de conclusie gekomen dat deze niet in de natuur voorkomen. Maar het tekort wordt waargenomen bij de meeste ernstige ziekten, die de toestand van de patiënt kunnen verergeren. Dit nadeel kan worden geëlimineerd met titaniumhoudende preparaten.

Het effect van overtollig titanium op het lichaam

Er is geen overmaat van het macro-element van een eenmalige inname van titanium in het lichaam vastgesteld. Als iemand bijvoorbeeld een titanium pin inslikt, is het blijkbaar niet nodig om over vergiftiging te praten. Hoogstwaarschijnlijk zal het element vanwege zijn inertie niet in contact komen, maar op natuurlijke wijze worden verwijderd.

Het grootste gevaar wordt veroorzaakt door een systematische toename van de concentratie van macro-elementen in de ademhalingsorganen. Dit leidt tot schade aan het ademhalings- en lymfestelsel. Er is ook een direct verband tussen de mate van silicose en de inhoud van het element in de ademhalingsorganen. Hoe hoger het gehalte, hoe ernstiger de ziekte.

Overmaat zwaar metaal waargenomen bij mensen die in chemische en metallurgische fabrieken werken. Titaanchloride is het gevaarlijkst - binnen 3 werkjaren begint de manifestatie van ernstige chronische ziekten.

Dergelijke ziekten worden behandeld met speciale medicijnen en vitamines.

Wat zijn de bronnen?

Het element komt het menselijk lichaam voornamelijk binnen via voedsel en water. Het meeste zit in peulvruchten (erwten, bonen, linzen, bonen) en granen (rogge, gerst, boekweit, haver). Zijn aanwezigheid in zuivel en vlees gerechten, en ook in eieren. Meer van dit element is geconcentreerd in planten dan in dieren. Het gehalte is vooral hoog in de algen - bossige cladophora.

Alle voedingsproducten die kleurstof E171 bevatten, bevatten dioxide van dit metaal. Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van sauzen en smaakmakers. De schade van dit supplement is twijfelachtig, omdat titaniumoxide vrijwel onoplosbaar is in water en maagsap.

Gebruiksaanwijzingen

Er zijn aanwijzingen voor het gebruik van het element, ondanks het feit dat dit kosmische element weinig bestudeerd is; het wordt actief gebruikt op alle gebieden van de geneeskunde. Vanwege zijn sterkte, corrosieweerstand en biologische inertie wordt het veel gebruikt op het gebied van protheses voor de vervaardiging van implantaten. Het wordt gebruikt in de tandheelkunde, neurochirurgie en orthopedie. Vanwege de duurzaamheid is het gemaakt van chirurgische instrumenten.

Het dioxide van deze stof wordt gebruikt bij de behandeling van huidziekten zoals cheilitis, herpes, acne en ontsteking van het mondslijmvlies. Ze verwijderen gezichtshemangioom.

Metaalnikkelide is betrokken bij de eliminatie van lokaal gevorderde larynxkanker. Het wordt gebruikt voor endoprothesevervanging van het strottenhoofd en de luchtpijp. Het wordt ook gebruikt om geïnfecteerde wonden te behandelen in combinatie met antibioticaoplossingen.

Het macro-element glycerosolvaat-aquacomplex bevordert de genezing van ulceratieve wonden.

Er liggen veel mogelijkheden open voor wetenschappers over de hele wereld om het element van de toekomst te bestuderen, omdat de fysische en chemische eigenschappen ervan hoog zijn en onbeperkte voordelen voor de mensheid kunnen opleveren.

18,8 kJ/mol

422,6 kJ/mol

zeshoekig
dicht opeengepakt (α-Ti)

(300 K) 21,9 W/(m·K)

Verhaal

De ontdekking van TiO 2 werd vrijwel gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar gedaan door de Engelsman W. Gregor en de Duitse chemicus M.G. Klaproth. W. Gregor, die de samenstelling van magnetisch ijzerhoudend zand bestudeerde (Creed, Cornwall, Engeland), isoleerde een nieuwe ‘aarde’ (oxide) van een onbekend metaal, dat hij menaken noemde. In 1795 ontdekte de Duitse chemicus Klaproth een nieuw element in het mineraal rutiel en noemde het titanium. Twee jaar later stelde Klaproth vast dat rutiel en dreigende aarde oxiden zijn van hetzelfde element, wat aanleiding gaf tot de door Klaproth voorgestelde naam ‘titanium’. Tien jaar later werd titanium voor de derde keer ontdekt. De Franse wetenschapper L. Vauquelin ontdekte titanium in anataas en bewees dat rutiel en anataas identieke titaniumoxides zijn.

Het eerste monster titaniummetaal werd in 1825 verkregen door J. Ya. Vanwege de hoge chemische activiteit van titanium en de moeilijkheid van de zuivering ervan, werd in 1925 door de Nederlanders A. van Arkel en I. de Boer een zuiver monster van Ti verkregen door thermische ontleding van titaniumjodidedamp TiI4.

oorsprong van de naam

Het metaal kreeg zijn naam ter ere van de titanen, personages uit de oude Griekse mythologie, de kinderen van Gaia. De naam van het element werd gegeven door Martin Klaproth in overeenstemming met zijn opvattingen over chemische nomenclatuur in tegenstelling tot de Franse scheikundeschool, waar ze een element probeerden te benoemen chemische eigenschappen. Omdat de Duitse onderzoeker zelf opmerkte dat het onmogelijk is om de eigenschappen van een nieuw element alleen op basis van het oxide te bepalen, koos hij er een naam voor uit de mythologie, naar analogie met uranium dat hij eerder had ontdekt.

Volgens een andere versie, gepubliceerd in het tijdschrift “Technology-Youth” eind jaren tachtig, dankt het nieuw ontdekte metaal zijn naam echter niet aan de machtige titanen uit de oude Griekse mythen, maar aan Titania, de feeënkoningin in de Germaanse mythologie (de echtgenote van Oberon in Shakespeares “A Midsummer Night’s Dream” ). Deze naam wordt geassocieerd met de buitengewone “lichtheid” (lage dichtheid) van het metaal.

In de natuur zijn

Titanium staat op de 10e plaats wat betreft prevalentie in de natuur. Het gehalte in de aardkorst bedraagt ​​0,57 gewichtsprocent, in zeewater 0,001 mg/l. In ultrabasische gesteenten 300 g/ton, in basische gesteenten - 9 kg/ton, in zure gesteenten 2,3 kg/ton, in klei en schalie 4,5 kg/ton. In de aardkorst is titanium bijna altijd vierwaardig en alleen aanwezig in zuurstofverbindingen. Niet gevonden in vrije vorm. Onder omstandigheden van verwering en neerslag heeft titanium een ​​geochemische affiniteit met Al 2 O 3 . Het is geconcentreerd in bauxiet van de verweringskorst en in mariene kleiachtige sedimenten. Titanium wordt overgedragen in de vorm van mechanische fragmenten van mineralen en in de vorm van colloïden. In sommige kleisoorten hoopt zich tot 30 gewichtsprocent TiO 2 op. Titaniummineralen zijn bestand tegen weersinvloeden en vormen grote concentraties in placers. Er zijn meer dan 100 mineralen bekend die titanium bevatten. De belangrijkste zijn: rutiel TiO 2, ilmeniet FeTiO 3, titanomagnetiet FeTiO 3 + Fe 3 O 4, perovskiet CaTiO 3, titaniet CaTiSiO 5. Er zijn primaire titaniumertsen - ilmeniet-titanomagnetiet en placer-ertsen - rutiel-ilmeniet-zirkoon.

Geboorteplaats

Titaniumafzettingen bevinden zich in Zuid-Afrika, Rusland, Oekraïne, China, Japan, Australië, India, Ceylon, Brazilië, Zuid-Korea, Kazachstan.

Reserves en productie

Vanaf 2002 werd 90% van het gewonnen titanium gebruikt om titaniumdioxide TiO 2 te produceren. De wereldproductie van titaniumdioxide bedroeg 4,5 miljoen ton per jaar. De bevestigde reserves van titaniumdioxide (exclusief Rusland) bedragen volgens de US Geological Survey ongeveer 800 miljoen ton. Volgens de US Geological Survey bedragen de reserves van ilmenieterts, in termen van titaniumdioxide en exclusief Rusland, 603-673 miljoen ton, en die van rutielerts. - 49,7-52,7 miljoen ton. Bij het huidige productietempo zullen de bewezen titaniumreserves in de wereld (exclusief Rusland) dus meer dan 150 jaar meegaan.

Rusland heeft, na China, de grootste titaniumreserves ter wereld. De minerale hulpbronnen van titanium in Rusland bestaan ​​uit 20 afzettingen (waarvan 11 primaire en 9 alluviale), redelijk gelijkmatig verdeeld over het land. De grootste van de onderzochte afzettingen (Yaregskoye) ligt op 25 km van de stad Ukhta (Republiek Komi). De reserves van de afzetting worden geschat op 2 miljard ton erts met een gemiddeld titaandioxidegehalte van ongeveer 10%.

's Werelds grootste titaniumproducent - Russisch bedrijf"VSMPO-AVISMA".

Ontvangst

Het uitgangsmateriaal voor de productie van titanium en zijn verbindingen is in de regel titaniumdioxide met een relatief kleine hoeveelheid onzuiverheden. In het bijzonder kan het een rutielconcentraat zijn dat wordt verkregen door de verrijking van titaniumertsen. De reserves aan rutiel in de wereld zijn echter zeer beperkt en de zogenaamde synthetische rutiel- of titaniumslakken, verkregen door de verwerking van ilmenietconcentraten, worden vaker gebruikt. Om titaniumslakken te verkrijgen, wordt het ilmenietconcentraat gereduceerd in een vlamboogoven, terwijl ijzer wordt gescheiden in de metaalfase (gietijzer) en niet-gereduceerde titaniumoxiden en onzuiverheden de slakfase vormen. Rijke slak wordt verwerkt met behulp van de chloride- of zwavelzuurmethode.

Het titaniumertsconcentraat wordt onderworpen aan zwavelzuur of pyrometallurgische verwerking. Het product van de behandeling met zwavelzuur is titaandioxidepoeder TiO 2. Met behulp van de pyrometallurgische methode wordt het erts gesinterd met cokes en behandeld met chloor, waardoor titaniumtetrachloridedamp TiCl 4 ontstaat:

De resulterende TiCl 4-dampen worden gereduceerd met magnesium bij 850 °C:

De resulterende titanium “spons” wordt gesmolten en gereinigd. Titanium wordt verfijnd met behulp van de jodidemethode of elektrolyse, waarbij Ti van TiCl4 wordt gescheiden. Om titaniumstaven te verkrijgen, wordt boog-, elektronenstraal- of plasmaverwerking gebruikt.

Fysieke eigenschappen

Titanium is een lichtgewicht zilverwit metaal. Bestaat in twee kristalmodificaties: α-Ti met een hexagonaal dichtgepakt rooster (a=2,951 Å; c=4,679 Å; z=2; ruimtegroep C6mmc), β-Ti met kubieke lichaamsgerichte pakking (a=3,269 Å; z=2; ruimtegroep Im3m), temperatuur van de α↔β-overgang is 883 °C, ΔH van de overgang is 3,8 kJ/mol. Smeltpunt 1660±20 °C, kookpunt 3260 °C, dichtheid van respectievelijk α-Ti en β-Ti, gelijk aan 4,505 (20 °C) en 4,32 (900 °C) g/cm³, atoomdichtheid 5,71 10 22 bij/cm³. Kunststof, lasbaar in een inerte atmosfeer. Weerstand 0,42 µOhm m om 20 °C

Heeft een hoge viscositeit, met bewerking gevoelig voor kleven aan het snijgereedschap en vereist daarom het aanbrengen van speciale coatings op het gereedschap en verschillende smeermiddelen.

Bij gewone temperaturen is het bedekt met een beschermende passiverende film van TiO 2 -oxide, waardoor het in de meeste omgevingen (behalve alkalisch) corrosiebestendig is.

Titaniumstof heeft de neiging te exploderen. Vlampunt 400 °C. Titaniumvijlsel is brandgevaarlijk.

Chemische eigenschappen

Titanium is bestand tegen verdunde oplossingen van vele zuren en logen (behalve H 3 PO 4 en geconcentreerd H 2 SO 4).

Het reageert gemakkelijk, zelfs met zwakke zuren in aanwezigheid van complexvormers, het interageert bijvoorbeeld met fluorwaterstofzuur als gevolg van de vorming van een complex anion 2−.

Bij verhitting aan de lucht tot 1200 °C ontbrandt Ti onder vorming van oxidefasen met een variabele samenstelling TiO x. TiO(OH) 2 ·xH 2 O-hydroxide wordt neergeslagen uit oplossingen van titaniumzouten, en zorgvuldige calcinering daarvan produceert TiO 2-oxide. Hydroxide TiO(OH) 2 xH 2 O en dioxide TiO 2 zijn amfoteer.

Sollicitatie

Horloge van titaniumlegering

In pure vorm en in de vorm van legeringen

Titaniummonument voor Gagarin op Leninsky Prospekt in Moskou

In de vorm van verbindingen

• Wit titaandioxide (TiO2) wordt gebruikt in verven (bijvoorbeeld titaanwit) en bij de productie van papier en kunststoffen. Voedseladditief E171.
• Organotitaanverbindingen (bijvoorbeeld tetrabutoxytitaan) worden gebruikt als katalysatoren en verharders in de chemische en verf- en lakindustrie.
• Anorganische titaniumverbindingen worden in de chemische elektronica en glasvezelindustrie gebruikt als additieven of coatings.
• Titaancarbide, titaniumdiboride en titaniumcarbonitride zijn belangrijke componenten van superharde materialen voor metaalverwerking.
• Titaannitride wordt gebruikt voor het coaten van instrumenten, kerkkoepels en bij de productie van kostuumjuwelen, omdat... heeft een kleur die lijkt op goud.
• Bariumtitanaat BaTiO 3 , loodtitanaat PbTiO 3 en een aantal andere titanaten zijn ferro-elektrische materialen.

Er zijn veel titaniumlegeringen met verschillende metalen. Legeringselementen worden, afhankelijk van hun effect op de temperatuur van de polymorfe transformatie, in drie groepen verdeeld: bètastabilisatoren, alfastabilisatoren en neutrale versterkers. De eerste verlagen de transformatietemperatuur, de tweede verhogen deze, de derde heeft er geen invloed op, maar leidt tot oplossingsversterking van de matrix. Voorbeelden van alfastabilisatoren: aluminium, zuurstof, koolstof, stikstof. Bètastabilisatoren: molybdeen, vanadium, ijzer, chroom, nikkel. Neutrale verharders: zirkonium, tin, silicium. Bètastabilisatoren worden op hun beurt onderverdeeld in bèta-isomorfe en bèta-eutectoïdevormende. De meest voorkomende titaniumlegering is de Ti-6Al-4V-legering (in de Russische classificatie - VT6).

Analyse van consumptiemarkten

• 60% - verf;
• 20% - kunststof;
• 13% - papier;
• 7% - werktuigbouwkunde.

Prijzen

$ 15-25 per kilogram, afhankelijk van de zuiverheid.

De zuiverheid en kwaliteit van ruw titanium (titaniumspons) wordt meestal bepaald door de hardheid ervan, die afhangt van het onzuiverheidsgehalte. De meest voorkomende merken zijn TG100 en TG110.

De prijs van ferrotitanium (minimaal 70% titanium) bedraagt ​​vanaf 22 december 2010 $ 6,82 per kilogram. Vanaf 1 januari 2010 bedroeg de prijs $ 5,00 per kilogram.

In Rusland bedroegen de prijzen voor titanium begin 2012 1200-1500 roebel/kg.

Fysiologische actie

Opmerkingen

Koppelingen

• De titanium- en zirkoniummijnbouw in Tsentralny in de regio Tambov belooft een van de goedkoopste ter wereld te zijn

Alles wat u moet weten over titanium, plus chroom en wolfraam

Veel mensen zijn geïnteresseerd in de vraag: wat is het hardste metaal ter wereld? Dit is titaan. Dit stevig en zal de focus van het artikel zijn. Laten we ook een beetje kennis maken met harde metalen als chroom en wolfraam.

9 interessante feiten over titanium

1. Er zijn verschillende versies van waarom het metaal zijn naam kreeg. Eén theorie is dat hij vernoemd is naar de Titanen, onverschrokken bovennatuurlijke wezens. Volgens een andere versie komt de naam van Titania, de koningin der feeën.
2. Titanium werd aan het einde van de 18e eeuw ontdekt door een Duitse en Engelse chemicus.
3. Titanium wordt al lange tijd niet meer in de industrie gebruikt vanwege zijn natuurlijke kwetsbaarheid.
4. Begin 1925 verkregen scheikundigen na een reeks experimenten titanium in zuivere vorm.
5. Titaniumspaanders zijn licht ontvlambaar.
6. Het is een van de lichtste metalen.
7. Titanium kan alleen smelten bij temperaturen boven de 3200 graden.
8. Kookt op een temperatuur van 3300 graden.
9. Titanium heeft een zilveren kleur.

Geschiedenis van de ontdekking van titanium

Het metaal, dat later titanium werd genoemd, werd ontdekt door twee wetenschappers: de Engelsman William Gregor en de Duitser Martin Gregor Klaproth. De wetenschappers werkten parallel en kruisten elkaar niet. Het verschil tussen ontdekkingen is 6 jaar.

William Gregor gaf zijn ontdekking een naam: manakin.

Ruim 30 jaar later werd de eerste titaniumlegering verkregen, die extreem bros bleek te zijn en nergens te gebruiken was. Er wordt aangenomen dat titanium pas in 1925 in zijn pure vorm werd geïsoleerd, wat een van de meest populaire metalen in de industrie werd.

Het is bewezen dat de Russische wetenschapper Kirillov er in 1875 in slaagde puur titanium te winnen. Hij publiceerde een brochure waarin zijn werk werd beschreven. Het onderzoek van een weinig bekende Rus bleef echter onopgemerkt.

Algemene informatie over titanium

Titaniumlegeringen zijn een redding voor monteurs en ingenieurs. De carrosserie van een vliegtuig is bijvoorbeeld gemaakt van titanium. Tijdens de vlucht bereikt het snelheden die vele malen groter zijn dan de geluidssnelheid. De titanium kast warmt op tot temperaturen boven de 300 graden en smelt niet.

Het metaal sluit de top tien van de ‘meest voorkomende metalen in de natuur’. Er zijn grote afzettingen ontdekt in Zuid-Afrika, China en veel titanium in Japan, India en Oekraïne.

De totale hoeveelheid titaniumreserves in de wereld bedraagt ​​meer dan 700 miljoen ton. Als de productiesnelheid gelijk blijft, zal er nog genoeg titanium zijn voor nog eens 150-160 jaar.

De grootste producent van het hardste metaal ter wereld - Russische onderneming"VSMPO-Avisma", dat in een derde van de behoeften van de wereld voorziet.

Eigenschappen van titanium

1. Corrosiebestendigheid.
2. Hoge mechanische sterkte.
3. Lage dichtheid.

Het atoomgewicht van titanium is 47,88 amu, het serienummer in het chemisch periodiek systeem is 22. Uiterlijk lijkt het sterk op staal.

De mechanische dichtheid van het metaal is 6 keer groter dan die van aluminium, 2 keer hoger dan die van ijzer. Het kan combineren met zuurstof, waterstof, stikstof. In combinatie met koolstof vormt het metaal ongelooflijk harde carbiden.

De thermische geleidbaarheid van titanium is 4 keer minder dan die van ijzer en 13 keer minder dan die van aluminium.

Titanium mijnbouwproces

In het land van Titan een groot aantal van Het uit de diepte halen kost echter veel geld. Voor de productie wordt de jodidemethode gebruikt, waarvan wordt aangenomen dat de auteur Van Arkel de Boer is.

De methode is gebaseerd op het vermogen van het metaal om met jodium te combineren; na ontleding van deze verbinding kan zuiver titanium, vrij van vreemde onzuiverheden, worden verkregen.

De meest interessante dingen gemaakt van titanium:

• prothesen in de geneeskunde;
• Borden voor mobiele apparaten;
• raketsystemen voor ruimteverkenning;
• pijpleidingen, pompen;
• luifels, kroonlijsten, externe bekleding gebouwen;
• de meeste onderdelen (chassis, bekleding).

Toepassingsgebieden van titanium

Titanium wordt actief gebruikt op militair gebied, in de geneeskunde en in sieraden. Het kreeg de onofficiële naam ‘metaal van de toekomst’. Velen zeggen dat het helpt dromen werkelijkheid te laten worden.

Het hardste metaal ter wereld werd aanvankelijk gebruikt op militair en defensiegebied. Tegenwoordig is de vliegtuigindustrie de belangrijkste consument van titaniumproducten.

Titanium is een universeel bouwmateriaal. Jarenlang werd het gebruikt om vliegtuigturbines te maken. In vliegtuigmotoren worden ventilatorelementen, compressoren en schijven gemaakt van titanium.

Modern ontwerp vliegtuigen kan tot 20 ton titaniumlegering bevatten.

De belangrijkste toepassingsgebieden van titanium in de vliegtuigbouw:

• producten ruimtelijke vorm(randen van deuren, luiken, bekleding, vloeren);
• eenheden en componenten die onderhevig zijn aan zware belastingen (vleugelbeugels, landingsgestel, hydraulische cilinders);
• motoronderdelen (behuizing, compressorbladen).

Dankzij titanium kon de mens door de geluidsbarrière heen dringen en de ruimte binnendringen. Het werd gebruikt om bemande raketsystemen te creëren. Titan is bestand tegen kosmische straling, temperatuurveranderingen en bewegingssnelheid.

Dit metaal heeft een lage dichtheid, wat belangrijk is in de scheepsbouw. Producten gemaakt van titanium zijn lichtgewicht, wat betekent dat het gewicht wordt verminderd en de manoeuvreerbaarheid, snelheid en bereik worden vergroot. Als de scheepsromp is omhuld met titanium, hoeft deze jarenlang niet te worden geverfd - titanium roest niet in zeewater (corrosiebestendigheid).

Meestal wordt dit metaal gebruikt in de scheepsbouw voor de vervaardiging van turbinemotoren, stoomketels en condensorpijpen.

Olie-industrie en titanium

Ultradiep boren wordt beschouwd als een veelbelovend gebied voor het gebruik van titaniumlegeringen. Om ondergrondse hulpbronnen te bestuderen en te winnen, is het noodzakelijk om diep onder de grond door te dringen - meer dan 15.000 meter. Aluminium boorpijpen zullen bijvoorbeeld scheuren door hun eigen zwaartekracht, en alleen titaniumlegeringen kunnen werkelijk grote diepten bereiken.

Nog niet zo lang geleden werd titanium actief gebruikt om putten op de zeeplanken te creëren. Specialisten gebruiken titaniumlegeringen als apparatuur:

• olieproductie-installaties;
• hogedrukschepen;
• diepzeepompen, pijpleidingen.

Titanium in sport, geneeskunde

Titanium is enorm populair in de sportwereld vanwege zijn sterkte en lichtheid. Enkele decennia geleden werd een fiets gemaakt van titaniumlegeringen, waarvan de eerste sportuitrusting werd gemaakt hard materiaal in de wereld. Een moderne fiets bestaat uit een titanium body, dezelfde rem- en stoelveren.

Titanium golfclubs zijn gemaakt in Japan. Deze apparaten zijn lichtgewicht en duurzaam, maar extreem duur.

De meeste items die in de rugzak van klimmers en reizigers zitten, zijn gemaakt van titanium: serviesgoed, kooksets, rekken voor het versterken van tenten. Titanium ijsbijlen zijn zeer populaire sportartikelen.

Er is veel vraag naar dit metaal in de medische industrie. De meeste chirurgische instrumenten zijn gemaakt van titanium - lichtgewicht en handig.

Een ander toepassingsgebied van metaal van de toekomst is het creëren van protheses. Titanium “combineert” perfect met het menselijk lichaam. Artsen noemden dit proces ‘echte verwantschap’. Titaniumstructuren zijn veilig voor spieren en botten, veroorzaken zelden een allergische reactie en worden niet vernietigd door vocht in het lichaam. Titaniumprothesen zijn duurzaam en bestand tegen enorme fysieke belastingen.

Titanium is een geweldig metaal. Het helpt een persoon ongekende hoogten te bereiken op verschillende gebieden van het leven. Hij wordt geliefd en vereerd vanwege zijn kracht, lichtheid en... lange jaren Diensten.

Chroom is een van de hardste metalen.

Interessante feiten over chroom

1. De naam van het metaal komt van het Griekse woord “chroma”, wat verf betekent.
2. In de natuurlijke omgeving wordt chroom niet in zuivere vorm aangetroffen, maar alleen in de vorm van chroomijzererts, dubbeloxide.
3. De grootste voorraden van het metaal bevinden zich in Zuid-Afrika, Rusland, Kazachstan en Zimbabwe.
4. Metaaldichtheid – 7200 kg/m3.
5. Chroom smelt bij een temperatuur van 1907 graden.
6. Kookt op een temperatuur van 2671 graden.
7. Absoluut zuiver chroom zonder onzuiverheden wordt gekenmerkt door taaiheid en viscositeit. In combinatie met zuurstof, stikstof of waterstof wordt het metaal bros en zeer hard.
8. Dit zilverwitte metaal werd eind 18e eeuw ontdekt door de Fransman Louis Nicolas Vauquelin.

Eigenschappen van chroommetaal

Chroom heeft een zeer hoge hardheid en kan glas snijden. Het wordt niet geoxideerd door lucht of vocht. Als het metaal wordt verwarmd, zal oxidatie alleen aan het oppervlak plaatsvinden.

Jaarlijks wordt ruim 15.000 ton puur chroom verbruikt. Het Engelse bedrijf Bell Metals wordt beschouwd als de leider in de productie van puur chroom.

De Verenigde Staten verbruiken het meeste chroom. westerse landen Europa en Japan. De chroommarkt is volatiel en de prijzen bestrijken een breed bereik.

Toepassingsgebieden van chroom

Meestal gebruikt om legeringen en galvanische coatings te maken (verchromen voor transport).

Aan staal wordt chroom toegevoegd, wat verbetert fysieke eigenschappen metaal Deze legeringen zijn het meest gevraagd in de ferrometallurgie.

De meest populaire staalsoort bestaat uit chroom (18%) en nikkel (8%). Dergelijke legeringen hebben een uitstekende weerstand tegen oxidatie en corrosie en zijn zelfs bij hoge temperaturen duurzaam.

Verwarmingsovens zijn gemaakt van staal, dat een derde chroom bevat.

Wat wordt er nog meer van chroom gemaakt?

1. Vuurwapenlopen.
2. Onderzeebootromp.
3. Bakstenen, die in de metallurgie worden gebruikt.

Een ander extreem hard metaal is wolfraam.

Interessante feiten over wolfraam

1. De naam van het metaal vertaald uit het Duits ("Wolf Rahm") betekent "wolfschuim".
2. Het is het meest vuurvaste metaal ter wereld.
3. Wolfraam heeft een lichtgrijze tint.
4. Het metaal werd aan het einde van de 18e eeuw (1781) ontdekt door de Zweed Karl Scheele.
5. Wolfraam smelt bij een temperatuur van 3422 graden, kookt bij 5900.
6. Het metaal heeft een dichtheid van 19,3 g/cm³.
7. Atoom massa– 183.85, element van groep VI in het periodiek systeem van Mendelejev (serienummer – 74).

Wolfraammijnproces

Wolfraam behoort tot een grote groep zeldzame metalen. Het bevat ook rubidium en molybdeen. Deze groep wordt gekenmerkt door een lage aanwezigheid van metalen in de natuur en een kleinschalige consumptie.

De productie van wolfraam bestaat uit 3 fasen:

• het scheiden van metaal van erts, het accumuleren ervan in oplossing;
• isolatie van de verbinding, de zuivering ervan;
• scheiding van puur metaal van een voltooide chemische verbinding.
• De uitgangsmaterialen voor de productie van wolfraam zijn scheeliet en wolframiet.

Toepassingen van wolfraam

Wolfraam is de basis van de meeste sterke legeringen. Het wordt gebruikt om vliegtuigmotoren, onderdelen van elektrische vacuümapparaten en gloeidraden te maken.
De hoge dichtheid van het metaal maakt het mogelijk wolfraam te gebruiken om ballistische raketten, kogels, contragewichten en artilleriegranaten te maken.

Op wolfraam gebaseerde verbindingen worden gebruikt voor de verwerking van andere metalen, waaronder mijnindustrie(boren van putten), verf en lak, textielindustrie (als katalysator voor organische synthese).

Van complexe wolfraamverbindingen maken ze:

• draden – gebruikt in verwarmingsovens;
• tapes, folie, platen, platen - voor walsen en vlak smeden.

Titanium, chroom en wolfraam staan ​​bovenaan de lijst van 'De hardste metalen ter wereld'. Ze worden op veel gebieden van menselijke activiteit gebruikt: luchtvaart en raketten, militairen, bouw, en tegelijkertijd is dit niet het volledige scala aan toepassingen van metalen.

Titanium en zijn legeringen worden het meest gebruikt verschillende gebieden. Allereerst worden titaniumlegeringen veel gebruikt in de bouw diverse apparatuur vanwege de hoge corrosieweerstand, mechanische sterkte, lage dichtheid, hittebestendigheid en vele andere kenmerken. Gezien de eigenschappen en toepassingen van titanium, kan men niet anders dan de vrij hoge kosten opmerken. Het wordt echter volledig gecompenseerd door de eigenschappen en duurzaamheid van het materiaal.

Titanium heeft een hoge sterkte en smeltpunt en verschilt qua duurzaamheid van andere metalen.

Basiseigenschappen van titanium

Titanium bevindt zich in groep IV van de vierde periode van het periodiek systeem van chemische elementen. In de meest stabiele en belangrijkste verbindingen is het element vierwaardig. Uiterlijk lijkt titanium op staal. Het is een overgangselement. Het smeltpunt bereikt bijna 1700° en het kookpunt - 3300°. Wat eigenschappen als de latente smelt- en verdampingswarmte betreft, is deze voor titanium bijna twee keer hoger dan voor ijzer.

Het heeft 2 allotrope modificaties:

1. Lage temperatuur, die kan bestaan ​​tot een temperatuur van 882,5°.
2. Hoge temperatuur, stabiel vanaf een temperatuur van 882,5° tot het smeltpunt.

Eigenschappen zoals soortelijke warmtecapaciteit en dichtheid plaatsen titanium tussen de twee materialen met het meest wijdverspreide structurele gebruik: ijzer en aluminium. De mechanische sterkte van titanium is bijna 2 keer hoger dan die van puur ijzer en bijna 6 keer voor aluminium. De eigenschappen van titanium zijn echter zodanig dat het grote hoeveelheden waterstof, zuurstof en stikstof kan opnemen, wat de plastische eigenschappen van het materiaal negatief beïnvloedt.

Het materiaal wordt gekenmerkt door een zeer lage thermische geleidbaarheid. Ter vergelijking: voor ijzer is het 4 keer hoger, en voor aluminium is het 12 keer hoger. Wat betreft een eigenschap als de thermische uitzettingscoëfficiënt, deze heeft bij kamertemperatuur een relatief lage waarde en neemt toe met toenemende temperatuur.

Titanium heeft lage elastische moduli. Wanneer de temperatuur stijgt tot 350°C, beginnen ze vrijwel lineair af te nemen. Het is dit punt dat een belangrijk nadeel van het materiaal is.

Titanium wordt gekenmerkt door een vrij hoge elektrische weerstandswaarde. Het kan binnen vrij ruime grenzen fluctueren en is afhankelijk van het gehalte aan onzuiverheden.

Titanium is een paramagnetisch materiaal. Dergelijke stoffen worden gekenmerkt door een afname van de magnetische gevoeligheid tijdens verwarming. Titanium is echter een uitzondering: naarmate de temperatuur stijgt, neemt de magnetische gevoeligheid ervan aanzienlijk toe.

Toepassingsgebieden van titanium

Medische instrumenten gemaakt van een titaniumlegering worden gekenmerkt door een hoge corrosieweerstand, biologische weerstand en ductiliteit.

De eigenschappen van het materiaal bieden een vrij breed scala aan toepassingsgebieden. Dus, binnen grote volumes Titaniumlegeringen worden gebruikt bij de constructie van schepen en diverse uitrusting. Het gebruik van het materiaal als legeringsadditief voor staal is vastgesteld Hoge kwaliteit en als deoxidatiemiddel. Legeringen met nikkel hebben toepassing gevonden in de technologie en de geneeskunde. Dergelijke verbindingen hebben unieke eigenschappen, in het bijzonder hebben ze vormgeheugen.

Het gebruik van compact titanium bij de productie van onderdelen voor elektrische vacuümapparaten die bij hoge temperaturen worden gebruikt, is ingeburgerd. De eigenschappen van technisch titanium maken het mogelijk om het te gebruiken bij de productie van kleppen, pijpleidingen, pompen, fittingen en andere producten die zijn gemaakt voor gebruik in agressieve omstandigheden.

De legeringen worden gekenmerkt door onvoldoende thermische sterkte, maar hebben een hoge corrosieweerstand. Dit maakt het gebruik van verschillende legeringen op titaniumbasis op chemisch gebied mogelijk. Het materiaal wordt bijvoorbeeld gebruikt bij de vervaardiging van pompen voor het verpompen van zwavelzuur en zoutzuur. Tegenwoordig kunnen alleen legeringen op basis van dit materiaal worden gebruikt bij de productie van verschillende soorten apparatuur voor de chloorindustrie.

Gebruik van titanium in de transportsector

Legeringen op basis van dit materiaal worden gebruikt bij de vervaardiging van gepantserde voertuigen. En het vervangen van een verscheidenheid aan structurele elementen die in de transportsector worden gebruikt, kan het brandstofverbruik verminderen, het laadvermogen vergroten, de vermoeidheidslimiet van producten verhogen en vele andere kenmerken verbeteren.

Bij het vervaardigen van apparatuur voor de chemische industrie uit titanium is de corrosiebestendigheid van het metaal de belangrijkste eigenschap.

Het materiaal is zeer geschikt voor gebruik bij de constructie van spoorwegvervoer. Eén van de belangrijkste problemen die opgelost moet worden spoorwegen, wordt geassocieerd met een afname van het eigen gewicht. Het gebruik van staven en platen gemaakt van titanium kan de totale massa van de compositie aanzienlijk verminderen, de afmetingen van aspotten en tappen verkleinen en besparen op tractie.

Het gewicht is ook behoorlijk belangrijk voor aanhangwagens. Het gebruik van titanium in plaats van staal bij de productie van wielen en assen verhoogt ook het laadvermogen aanzienlijk.

De eigenschappen van het materiaal maken toepassing in de auto-industrie mogelijk. Het materiaal kenmerkt zich door een optimale combinatie van sterkte- en gewichtseigenschappen voor uitlaatgasafvoersystemen en schroefveren. Het gebruik van titanium en zijn legeringen kan het volume uitlaatgassen aanzienlijk verminderen, de brandstofkosten verlagen en het gebruik van schroot en industrieel afval vergroten door ze opnieuw te smelten. Het materiaal en de legeringen die het bevatten, hebben veel voordelen ten opzichte van andere gebruikte oplossingen.

De belangrijkste taak bij het ontwikkelen van nieuwe onderdelen en structuren is het verminderen van hun massa, waarvan de beweging van het voertuig zelf tot op zekere hoogte afhangt. Door het gewicht van bewegende componenten en onderdelen te verminderen, kunnen de brandstofkosten mogelijk worden verlaagd. Titaniumonderdelen hebben hun betrouwbaarheid herhaaldelijk bewezen. Ze worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie en in raceauto-ontwerpen.

Het gebruik van dit materiaal maakt het niet alleen mogelijk om het gewicht van de onderdelen te verminderen, maar ook om het probleem van het verminderen van het volume uitlaatgassen op te lossen.

Gebruik van titanium en zijn legeringen in de constructie

Een legering van titanium en zink wordt veel gebruikt in de bouw. Deze legering wordt gekenmerkt door hoge mechanische eigenschappen en corrosieweerstand, en wordt gekenmerkt door een hoge stijfheid en ductiliteit. De legering bevat tot 0,2% legeringsadditieven die als structuurmodificatoren werken. Dankzij aluminium en koper wordt de vereiste taaiheid gewaarborgd. Bovendien maakt het gebruik van koper het mogelijk om de ultieme treksterkte van het materiaal te vergroten en helpt de combinatie van chemische elementen de uitzettingscoëfficiënt te verlagen. De legering wordt ook gebruikt voor de productie van lange strips en platen met goede esthetische eigenschappen.

Titanium wordt vaak gebruikt in de ruimtetechnologie vanwege zijn lichtheid, sterkte en vuurvastheid.

Tot de belangrijkste eigenschappen van een titanium-zinklegering die specifiek van belang zijn voor de constructie behoren chemische en fysische eigenschappen zoals hoge corrosieweerstand, goed uiterlijk en veiligheid voor de menselijke gezondheid en het milieu.

Het materiaal heeft een goede ductiliteit en kan zonder problemen diepgetrokken worden, waardoor het toegepast kan worden dakwerken. De legering heeft geen problemen met solderen. Dat is de reden waarom verschillende volumetrische constructies en niet-standaard architecturale elementen zoals koepels en torenspitsen zijn gemaakt van zink-titanium, in plaats van koper of gegalvaniseerd staal. Bij het oplossen van dergelijke problemen is deze legering onmisbaar.

Het toepassingsgebied van de legering is zeer breed. Het wordt gebruikt bij gevel- en dakbedekkingswerkzaamheden, er worden producten van verschillende configuraties en bijna elke complexiteit van gemaakt, het wordt veel gebruikt bij de productie van verschillende decoratieve producten zoals dakgoten, gootstukken, dakranden, enz.

Deze legering heeft een zeer lange levensduur. Meer dan een eeuw lang zal er geen schilderwerk of frequent onderhoud nodig zijn. reparatiewerkzaamheden. Ook onder de aanzienlijke voordelen van het materiaal moet het vermogen om te herstellen worden benadrukt. Kleine beschadigingen in de vorm van krassen van takken, vogels etc. Na enige tijd verdwijnen ze vanzelf.

De eisen aan bouwmaterialen worden steeds serieuzer en strenger. Onderzoeksbureaus in een aantal landen hebben de bodem bestudeerd rond gebouwen die zijn gebouwd met een legering van zink en titanium. De onderzoeksresultaten bevestigden dat het materiaal volkomen veilig is. Het heeft geen kankerverwekkende eigenschappen en is niet schadelijk voor de menselijke gezondheid. Zink-titanium is een onbrandbaar bouwmateriaal, wat de veiligheid nog verder vergroot.

Rekening houdend met alle genoemde positieve kenmerken, zoals bouwmateriaal in gebruik ongeveer 2 keer goedkoper dan koperen dakbedekking.

De legering heeft twee oxidatietoestanden. Na verloop van tijd verandert het van kleur en verliest het zijn metaalachtige glans. In eerste instantie wordt zink-titanium lichtgrijs en na enige tijd krijgt het een nobele donkergrijze tint. Momenteel wordt het materiaal opzettelijk chemisch verouderd.

Gebruik van titanium en zijn legeringen in de geneeskunde

Titanium is zeer compatibel met menselijk weefsel en wordt daarom actief gebruikt op het gebied van endoprothesen.

Titanium heeft ook een brede toepassing gevonden op medisch gebied. Een van de voordelen waardoor het zo populair werd, is de hoge sterkte en corrosieweerstand. Bovendien was geen van de patiënten allergisch voor titanium.

Commercieel zuiver titanium en Ti6-4Eli-legering worden in de geneeskunde gebruikt. Het wordt gebruikt voor de vervaardiging van chirurgische instrumenten, een verscheidenheid aan externe en interne prothesen, waaronder hartkleppen. Rolstoelen, krukken en andere apparaten zijn gemaakt van titanium.

Een aantal onderzoeken en experimenten bevestigen de uitstekende biologische compatibiliteit van het materiaal en zijn legeringen met levend menselijk weefsel. Zachte weefsels en botweefsel groeien probleemloos met deze materialen mee. En de lage elasticiteitsmodulus en hoge specifieke sterkte maken titanium zeer goed materiaal voor endoprothesen. Het is merkbaar lichter dan legeringen op basis van tin, staal en kobalt.

De eigenschappen van titanium maken het dus mogelijk om het actief te gebruiken op een breed scala aan gebieden - van de vervaardiging van pijpen en dakbedekking tot medische protheses en de constructie van ruimtevaartuigen.

Titanium. Chemisch element, symbool Ti (lat. Titanium, ontdekt in 1795 jaar en vernoemd naar de held van het Griekse epos Titan) . Heeft een serienummer 22, atoomgewicht 47,90, dichtheid 4,5 g/cm3, smeltpunt 1668° C, kookpunt 3300°C.

Titanium maakt deel uit van meer dan 70 mineralen en is een van de meest voorkomende elementen: het gehalte ervan in de aardkorst bedraagt ​​ongeveer 0,6%. Door verschijning titanium is vergelijkbaar met staal. Zuiver metaal is taai en kan gemakkelijk door druk worden bewerkt.

Titanium bestaat in twee varianten: tot 882°C als modificatieα met een hexagonaal dicht opeengepakt kristalrooster, en boven 882°C is de modificatie stabielβ met een op het lichaam gecentreerd kubisch rooster.

Titanium combineert grote sterkte met een lage dichtheid en hoge corrosieweerstand. Hierdoor heeft het in veel gevallen aanzienlijke voordelen ten opzichte van structurele basismaterialen als staal en aluminium . Een aantal titaniumlegeringen hebben tweemaal de sterkte van staal met een aanzienlijk lagere dichtheid en betere corrosieweerstand. Vanwege de lage thermische geleidbaarheid is het gebruik ervan voor constructies en onderdelen die werken onder omstandigheden met grote temperatuurverschillen en bij het werken onder thermische vermoeidheid echter moeilijk. De nadelen van titanium als structureel materiaal omvatten ook de relatief lage normale elasticiteitsmodulus.

Mechanisch eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de zuiverheid van het metaal en eerdere mechanische en warmtebehandeling. Titanium met hoge zuiverheid heeft goede plastische eigenschappen.

Een karakteristieke eigenschap van titanium is het vermogen om gassen actief te absorberen - zuurstof, stikstof en waterstof. Deze gassen lossen tot op zekere hoogte op in titanium. Zelfs kleine onzuiverheden van zuurstof en stikstof verminderen de plastische eigenschappen van titanium. Een klein mengsel van waterstof (0,01-0,005%) verhoogt de kwetsbaarheid van titanium aanzienlijk.

Titanium is stabiel in de lucht bij normale temperaturen. Bij verhitting tot 400-550° Het metaal is bedekt met een oxide-nitridefilm, die stevig op het metaal wordt vastgehouden en het tegen verdere oxidatie beschermt. Bij hogere temperaturen neemt de snelheid van oxidatie en oplossing van zuurstof in titanium toe.

Titanium interageert met stikstof bij temperaturen boven 600°C° C met de vorming van een nitridefilm ( Blik) en vaste oplossingen van stikstof in titanium. Titaannitride heeft een hoge hardheid en smelt bij 2950° C.

Titanium absorbeert waterstof om vaste oplossingen en hybriden te vormen(TiH en TiH2) . In tegenstelling tot zuurstof en stikstof kan bijna alle geabsorbeerde waterstof uit titanium worden verwijderd door het in een vacuüm op 1000-1200 te verwarmen.° C.

Koolstof en koolstofhoudende gassen ( CO,CH4) reageren met titanium bij hoge temperaturen (meer dan 1000° C) met de vorming van hard en vuurvast titaniumcarbide Tic (smeltpunt 3140°C ). Het koolstofmengsel heeft een aanzienlijke invloed op de mechanische eigenschappen van titanium.

Fluor, chloor, broom en jodium interageren met titanium bij relatief lage temperaturen (100-200°C).° MET). In dit geval worden zeer vluchtige titaniumhalogeniden gevormd.

Mechanische eigenschappen Titanium is in veel grotere mate dan andere metalen afhankelijk van de mate van belasting. Daarom moeten mechanische testen van titanium worden uitgevoerd onder strikter gereguleerde en vaste omstandigheden dan testen van andere structurele materialen.

De slagsterkte van titanium neemt aanzienlijk toe bij uitgloeien in het bereik van 200-300° C, er worden geen merkbare veranderingen in andere eigenschappen waargenomen. De grootste toename in de ductiliteit van titanium wordt bereikt na afschrikken bij temperaturen boven de polymorfe transformatietemperatuur en daaropvolgende tempering.

Zuiver titanium is geen hittebestendig materiaal, omdat de sterkte ervan sterk afneemt bij toenemende temperatuur.

Belangrijk kenmerk Titanium is zijn vermogen om vaste oplossingen te vormen met atmosferische gassen en waterstof. Wanneer titanium in de lucht wordt verwarmd, wordt op het oppervlak, naast de gewone aanslag, een laag gevormd die bestaat uit een vaste oplossing op basis vanα - Ti (alfalaag), gestabiliseerd met zuurstof, waarvan de dikte afhangt van de temperatuur en de duur van de verwarming. Deze laag heeft een hogere transformatietemperatuur dan de basismetaallaag en de vorming ervan op het oppervlak van onderdelen of halffabrikaten kan brosse breuken veroorzaken.

Titanium en legeringen op titaniumbasis worden gekenmerkt door een hoge corrosieweerstand in de lucht, in natuurlijk koud en warm zoet water, in zeewater (er verscheen geen spoor van roest op de titaniumplaat na 10 jaar in zeewater), evenals in alkaliën. oplossingen, anorganische zouten, organische zuren en verbindingen, zelfs wanneer ze worden gekookt. Qua corrosiebestendigheid is titanium vergelijkbaar met chroom-nikkel roestvrij staal. Het corrodeert niet in zeewater bij contact met roestvrij staal en koper-nikkellegeringen. De hoge corrosieweerstand van titanium wordt verklaard door de vorming van een dichte, uniforme film op het oppervlak, die het metaal beschermt tegen verdere interactie met omgeving. Ja, in een verdunde vorm zwavelzuur (tot 5%) titanium is bestand tegen kamertemperatuur. De corrosiesnelheid neemt toe met toenemende zuurconcentratie, bereikt een maximum van 40%, neemt vervolgens af tot een minimum van 60%, bereikt een tweede maximum van 80% en neemt dan weer af.

In verdund zoutzuur (5-10%) bij kamertemperatuur is titanium behoorlijk resistent. Naarmate de zuurconcentratie en temperatuur stijgen, neemt de corrosiesnelheid van titanium snel toe. Corrosie van titanium in zoutzuur kan sterk worden verminderd door kleine hoeveelheden oxidatiemiddelen toe te voegen.(HNO 3, KMnO 4, K 2 CrO 4, zouten van koper, ijzer). Titanium lost er goed in op fluorwaterstofzuur. In alkalische oplossingen (concentraties tot 20%) is titanium bestand tegen kou en bij verhitting.

Als constructiemateriaal wordt titanium het meest gebruikt in de luchtvaart, raketbouw, bij de constructie van zeeschepen, bij het maken van instrumenten en in de machinebouw. Titanium en zijn legeringen behouden hoge sterkte-eigenschappen bij hoge temperaturen en kunnen daarom met succes worden gebruikt voor de vervaardiging van onderdelen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen. Zo worden externe onderdelen van vliegtuigen (motorgondels, rolroeren, roeren) en vele andere componenten en onderdelen gemaakt van de legeringen - van de motor tot bouten en moeren. Als bijvoorbeeld stalen bouten in een van de motoren worden vervangen door titanium bouten, neemt het gewicht van de motor met bijna 100 kg af.

Titaniumoxide wordt gebruikt om titaniumwit te bereiden. Met dergelijk wit kun je meerdere malen grotere oppervlakken schilderen dan met dezelfde hoeveelheid lood- of zinkwit. Bovendien is titaanwit niet giftig. Titanium wordt veel gebruikt in de metallurgie, onder meer als legeringselement in roestvrij en hittebestendig staal. Toevoegingen van titanium aan legeringen van aluminium, nikkel en koper verhogen hun sterkte. Hij is integraal deel carbidelegeringen voor snijinstrumenten; chirurgische instrumenten gemaakt van titaniumlegeringen zijn ook populair. Titaandioxide wordt gebruikt om laselektroden te coaten. Titaantetrachloride (tetrachloride) wordt gebruikt in oorlogsvoering om rookgordijnen te creëren, en in vredestijd voor het ontsmetten van planten tijdens voorjaarsvorst.

In de elektrotechniek en radiotechniek wordt titanium in poedervorm gebruikt als gasabsorbeerder. Bij verhitting tot 500°C absorbeert titanium energetisch gassen en zorgt daardoor voor een hoog vacuüm in een gesloten volume.

Titanium is in sommige gevallen een onvervangbaar materiaal in de chemische industrie en de scheepsbouw. Het wordt gebruikt om onderdelen te maken die bedoeld zijn voor het verpompen van agressieve vloeistoffen, warmtewisselaars die in corrosieve omgevingen werken en ophangsystemen die worden gebruikt voor het anodiseren van verschillende onderdelen. Titanium is inert in elektrolyten en andere vloeistoffen die bij het galvaniseren worden gebruikt en is daarom geschikt voor de vervaardiging van verschillende onderdelen van galvaniseerbaden. Het wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van hydrometallurgische apparatuur voor nikkel-kobaltfabrieken, omdat het zeer goed bestand is tegen corrosie en erosie bij contact met nikkel- en kobaltslurries bij hoge temperaturen en drukken.

Titanium is het meest resistent in oxiderende omgevingen. In reducerende omgevingen corrodeert titanium vrij snel als gevolg van de vernietiging van de beschermende oxidefilm.

Technisch titanium en de legeringen ervan zijn geschikt voor alle bekende vormmethoden. Ze kunnen in koude en warme toestand worden gerold, gestempeld, gekrompen, diepgetrokken en uitlopend. Titanium en zijn legeringen worden gebruikt voor de productie van staven, staven, strips, diverse gewalste profielen, naadloze buizen, draad en folie.

De weerstand van titanium tegen vervorming is hoger dan die van constructiestaal of koper- en aluminiumlegeringen. Titanium en zijn legeringen worden op vrijwel dezelfde manier onder druk verwerkt als austenitisch roestvast staal. Meestal wordt titanium gesmeed bij 800-1000°C. Om titanium tegen gasverontreiniging te beschermen, wordt zo snel mogelijk een verwarmings- en drukbehandeling uitgevoerd. een korte tijd. Omdat waterstof bij temperaturen > 500°C met enorme snelheden in titanium en zijn legeringen diffundeert, vindt verwarming plaats in een oxiderende atmosfeer.

Titanium en zijn legeringen hebben een verminderde bewerkbaarheid, vergelijkbaar met austenitisch roestvast staal. Voor alle soorten sneden worden de meest succesvolle resultaten bereikt bij lage snelheden en grote snededieptes, evenals bij gebruik van snijgereedschap uit snelstaal of harde legeringen. Vanwege de hoge chemische activiteit van titanium bij hoge temperaturen wordt het lassen uitgevoerd in een atmosfeer van inerte gassen (helium, argon). Tegelijkertijd is het noodzakelijk om niet alleen het gesmolten lasmetaal, maar alle sterk verwarmde delen van de lasproducten te beschermen tegen interactie met de atmosfeer en gassen.

Er doen zich enkele technologische problemen voor bij de productie van gietstukken uit titanium en zijn legeringen.