Titan är en silvervit metall som uppskattas för sin styrka, låga vikt och motståndskraft mot korrosion. Dess unika och önskvärda egenskaper har lett till att den används i många industrier och applikationer, främst inom flyg-, bil-, medicin- och kemisk processindustri. Titan finns i en mängd olika kvaliteter och legeringar, där varje legeringstyp erbjuder unika egenskaper som lämpar sig för specifika applikationer. Den här artikeln kommer att definiera titan och beskriva dess egenskaper, diskutera dess olika kvaliteter och legeringar och förklara titans tillämpningar.
Vad är titan?
Titan är en silvervit metall med ett atomnummer på 22. Det är en lätt, seg, stark, korrosionsbeständig, biokompatibel metall med ett högt hållfasthets-till-viktförhållande. Titan är det nionde vanligaste grundämnet på jorden. Det finns vanligtvis i stenar, lera och sand. Rutil och ilmenit är de två huvudsakliga kommersiella mineralerna som används för att extrahera och förädla titan. Titan är uppdelat i legering, legering och - legering. Titanalfa-legeringar legeras endast med syre och ofta med andra metaller som aluminium, molybden och vanadin. Tillsatsen av dessa metaller hjälper till att uppnå önskade egenskaper såsom ökad hållfasthet, korrosionsbeständighet och minskad vikt. Vanliga applikationer för titan och dess legeringar inkluderar: kommersiella och rymdtillämpningar, kraftverkskondensatorer, avsaltningsanläggningar, marina applikationer, byggprodukter, medicinska implantat som ledersättningshårdvara och konsumentprodukter som golfklubbor och cykelramar.
Vad är ursprunget till titan?
Titan upptäcktes av den brittiske kemisten och mineralogen William Gregor 1791 och namngavs av den tyske kemisten Martin Heinrich 1795. Klapoulos döpte detta grundämne till "titan" efter titanerna i grekisk mytologi. Men rent titan var inte tillgängligt förrän 1910. MA Hunter, en forskare vid Rensselaer Polytechnic Institute, separerade metallerna genom att värma titantetraklorid (TiCl4) med natrium vid högt tryck och temperatur (1292-1472 grad F), vilket producerade rent titan. och natriumklorid som biprodukter. Sedan, 1932, isolerade William Justin Kroll titan genom att fraktionera reducera TiCl4 med kalcium, följt av magnesium och natrium. Idag är "Kroll-processen" den process som vanligtvis används för kommersiell produktion av titan.
Vad är en annan term för titan?
Titan kallas ibland "undermetallen" eller "rymdmetallen" eftersom den har många egenskaper som krävs för flygtillämpningar. Titans låga densitet, duktilitet, draghållfasthet och korrosionsbeständighet bidrar alla till dess smeknamn.
Vad är den kemiska symbolen för titan?
Den kemiska symbolen för titan är "Ti".
Vad är titan gjort av?
Eftersom titan lätt reagerar med syre, finns inte rent titan i naturen. Istället finns titan i nästan alla stenar, leror, sandar och mineraler på jorden i form av titandioxid. Rutil och ilmenit är de två huvudsakliga mineralerna som används i kommersiell produktion av titan. Anatas, perovskit, brookite och titanit innehåller också titan. Vart och ett av ovanstående mineraler kan raffineras för att erhålla rent titan.
Hur tillverkas titan?
Kroll-processen är den vanligaste metoden för att framställa rent titan. Processen börjar med att värma upp en malm som rutil eller ilmenit för att producera flytande titantetraklorid (TiCl4). TiCl4-vätskan renas sedan genom fraktionerad destillation (liknande fraktioneringsprocessen som används för att producera bensin från råolja). Efter destillation tillsätts smält magnesium till flytande TiCl4 för att bilda en porös titan "svamp" och magnesiumbaserat salt. Titansvampen komprimeras sedan och smälts i en elektrisk ljusbågsugn. Slutligen gjuts rent titan i göt. Legeringar kan tillverkas genom att blanda en smälta av rent titan med andra metaller och sedan gjuta den till göt.
Vilka är de viktigaste egenskaperna hos titan?
Titans egenskaper och egenskaper varierar beroende på kvalitet och specifik legering. Men några allmänna egenskaper hos titan visas i tabellen nedan:
Korrosionsbeständighet: Titan är mycket motståndskraftigt mot korrosion från havsvatten, klor och många andra korrosiva ämnen, vilket gör det användbart för marina och kemiska bearbetningsapplikationer.
Lättvikt: Titan är mindre tät än många andra metaller. Den är idealisk för användning i lätta strukturer och komponenter inom flyg- och fordonsindustrin.
Hög styrka: Titans styrka är jämförbar med stål. Men på grund av titans lägre densitet väger en titanstruktur med lika hållfasthet cirka 45 % mindre än en motsvarande stålkonstruktion. På grund av sin höga hållfasthet och höga hållfasthet-till-vikt-förhållande används titan ofta i flyg-, bil-, medicinska och marina applikationer.
Biokompatibilitet: Titan anses vara den mest biokompatibla metallen på grund av dess tröghet, motståndskraft mot korrosion av kroppsvätskor, förmåga att integreras i ben (osseointegration) och höga cykliska trötthetsgränser. Detta gör att titan kan användas i ben-, led- och tandimplantat.
Värmebeständighet: Titan har låg värmeledningsförmåga. Detta gör titan idealiskt för applikationer med hög värme som bearbetning, rymdfarkoster, jetmotorer, missiler och bilar.
Icke-magnetisk: Titan är omagnetiskt men blir paramagnetiskt i närvaro av ett magnetfält.
Duktilitet: Titan är en seg metall, och dess duktilitet ökar med temperaturen. Dessutom kan legering av titan med andra sega metaller såsom aluminium avsevärt öka dess duktilitet.
Låg termisk expansion: Titan har en låg termisk expansionskoefficient. Titan expanderar eller drar ihop sig inte under extrema temperaturer som andra material som stål. Dess låga termiska expansionsegenskaper gör titan idealiskt för strukturella applikationer som upplever höga temperaturer, såsom rymd- och rymdfarkoster eller stora byggnader och skyskrapor i händelse av brand.
Utmärkt utmattningsbeständighet: Titan har utmärkt utmattningsbeständighet. Detta gör titan väl lämpat för flygtillämpningar, där strukturella komponenter i flygplan såsom landningsställ, hydraulsystem och avgasrör utsätts för cykliska belastningar.
Vad är färgen på titan?
Titan är silvergrå eller silvervit. Men om anodiserat på ett specifikt sätt kan titan uppnå ett helt spektrum av färger. Genom att kontrollera spänningen under anodisering kan olika färger av titan erhållas.
Hur ser titan ut?
Titan finns vanligtvis i magmatiska och sedimentära bergarter och mineraler. Ilmenit (järntitanoxid) och rutil är två mineraler från vilka titan vanligtvis utvinns. Ilmenit är en gråsvart sten, medan rutil är en mörkbrun till svart sten med ett kristallint utseende.
