Titanyum Özellikleri ve Özellikleri

Titanyum güçlü ve hafif bir refrakter metaldir. Titanyum alaşımları havacılık ve uzay endüstrisi için kritik öneme sahipken, tıbbi, kimyasal ve askeri donanım ve spor ekipmanlarında da kullanılmaktadır.

Havacılık ve uzay uygulamaları hesap Titanyum tüketiminin% 80'i için kullanılırken, metalin% 20'si zırh, tıbbi donanım ve tüketim mallarında kullanılır.

• Atom Sembolü: Ti
• Atom Numarası: 22
• Eleman Kategorisi: Geçiş Metal
• Yoğunluk: 4.506 / cm³
• Erime Noktası: 1670 ° C (3038 ° F)
• Kaynama Noktası: 3287 ° C
• Moh'un Sertliği: 6

alaşımlar titanyum içeren yüksek mukavemeti, düşük ağırlığı ve olağanüstü korozyon direnci ile bilinir. Kadar güçlü olmasına rağmen çelik, titanyum ağırlık olarak yaklaşık% 40 daha hafiftir.

Bu, kavitasyona direnci ile birlikte (hızlı basınç değişiklikleri, şok dalgalarına neden olabilir, bu da metalin zamanla zayıflaması veya zarar görmesi) ve erozyon, havacılık için temel bir yapısal metal olmasını sağlar mühendisleri.

Titanyum aynı zamanda aşınma

Titanyum düşük bir esneklik modülüne sahiptir. Bu, titanyumun çok esnek olduğu ve büküldükten sonra orijinal şekline dönebileceği anlamına gelir. Bellek alaşımları (soğukken deforme olabilen ancak ısıtıldığında orijinal şekline dönecek olan alaşımlar) birçok modern uygulama için önemlidir.

Titanyum manyetik değildir ve biyolojik olarak uyumludur (toksik olmayan, alerjik olmayan), bu da tıp alanında artan kullanımına yol açmıştır.

Titanyum metalinin kullanımı, herhangi bir biçimde, ancak II.Dünya Savaşı'ndan sonra gerçekten gelişti. Aslında, Amerikalı kimyager Matthew Hunter titanyum tetraklorürü (TiCl) azaltarak üretene kadar titanyum bir metal olarak izole edilmedi.₄) 1910'da sodyum ile; şimdi Hunter süreci olarak bilinen bir yöntem.

Bununla birlikte, ticari üretim William Justin Kroll'un 1930'larda titanyumun magnezyum kullanılarak klorürden de azaltılabileceğini göstermesinden sonra gelmedi. Kroll süreci bugüne kadar en çok kullanılan ticari üretim yöntemi olmaya devam ediyor.

Uygun maliyetli bir üretim yöntemi geliştirildikten sonra titanyumun ilk büyük kullanımı askeri uçaklarda oldu. 1950'lerde ve 1960'larda tasarlanan hem Sovyet hem de Amerikan askeri uçakları ve denizaltıları titanyum alaşımlarını kullanmaya başladı. 1960'ların başlarında, titanyum alaşımları ticari uçak üreticileri tarafından da kullanılmaya başlandı.

Tıp alanı, özellikle diş implantları ve protezler, İsveçli doktor Per-Ingvar Branemark'ın bugüne kadarki çalışmalarından sonra titanyumun yararlılığına uyandı. 1950'ler, titanyumun insanlarda olumsuz bir bağışıklık tepkisi tetiklemediğini ve metalin adlandırdığı bir süreçte vücudumuza entegre olmasına izin verdiğini gösterdi. osseoentegrasyonun.

Titanyum, yer kabuğunda (alüminyum, demir ve magnezyumun arkasında) dördüncü en yaygın metal element olmasına rağmen, titanyum metali, özellikle oksijen nedeniyle kirlenmeye karşı son derece hassastır ve bu da nispeten yeni gelişmesini ve yüksek maliyet.

Titanyumun birincil üretiminde kullanılan ana cevherler, sırasıyla üretimin yaklaşık% 90 ve% 10'unu oluşturan ilmenit ve rutildir.

2015 yılında sadece 10 milyon tona yakın titanyum mineral konsantresi üretildi. her yıl üretilen küçük fraksiyon (yaklaşık% 5) titanyum konsantresi sonuçta titanyum ile sonuçlanır metal. Bunun yerine, çoğu titanyum dioksit (TiO) üretiminde kullanılır₂), beyazlatma pigment boyalarda, gıdalarda, ilaçlarda ve kozmetik ürünlerinde kullanılır.

Kroll işleminin ilk adımında titanyum cevheri ezilir ve klor atmosferinde klor atmosferinde ısıtılır ve titanyum tetraklorür (TiCl) üretilir.₄). Daha sonra klorür yakalanır ve% 99 daha saf bir titanyum klorür sıvısı üreten bir kondansatörden gönderilir.

Daha sonra titanyum tetraklorür doğrudan erimiş magnezyum içeren kaplara gönderilir. Oksijen kontaminasyonundan kaçınmak için, argon gazı ilave edilerek atıl hale getirilir.

Birkaç gün sürebilen müteakip damıtma işlemi sırasında kap, 1000 ° C'ye (1832 ° F) ısıtılır. Magnezyum titanyum klorür ile reaksiyona girerek klorürü sıyırır ve elementel titanyum ve magnezyum klorür üretir.

Sonuç olarak üretilen lifli titanyum titanyum sünger olarak adlandırılır. Titanyum alaşımları ve yüksek saflıkta titanyum külçeler üretmek için titanyum sünger, bir elektron demeti, plazma ark veya vakum ark eritme kullanılarak çeşitli alaşım elementleri ile eritilebilir.