פרופיל מתכת: תכונות ומאפיינים של טיטניום

טיטניום הוא מתכת רבת עוצמה וקל משקל. סגסוגות טיטניום הם קריטיים לתעשיית התעופה והחלל, בשל תכונות ייחודיות רבות שלהם, משמשים גם יישומים רפואיים, כימיים וצבאיים, כמו גם מוצרי ספורט.

מאפיינים:

• אטומית סמל: T
• מספר אטומי: 22
• אלמנט קטגוריה: מתכת מעבר
• צפיפות: 4. 506 / cm3
• נקודת התכה: 3034 ° F (1668 ° C )
• נקודת רתיחה: 5949 ° F (3287 ° C)

-> ->

• קשיחות של Moh: 6

תכונות:

סגסוגות המכילות טיטניום ידועים חוזק גבוה שלהם, משקל קל עמידות קורוזיה יוצאת דופן.

למרות היותו חזק כמו פלדה, טיטניום הוא כ 40% משקל קל יותר, אשר, יחד עם ההתנגדות שלה cavitation ושחיקה, עושה את זה מתכת מבנית חיוני עבור מהנדסים וחלל.

טיטניום הוא גם אדיר בהתנגדות שלה קורוזיה על ידי מים וגם מדיה כימית. היא עושה זאת על ידי יצירת שכבה דקה של דו תחמוצת טיטניום (TiO2) על פני השטח שלה כי הוא מאוד קשה עבור חומרים אלה לחדור.

לאחר מודולוס נמוך של גמישות פירושו טיטניום הוא גם לא מאוד גמיש, אבל חוזר הצורה המקורית שלה לאחר כיפוף, וכתוצאה מכך החשיבות שלה כדי לעצב סגסוגות זיכרון.

טיטניום הוא לא מגנטי ביולוגית (לא רעיל, לא אלרגני), אשר הובילה לשימוש הולך וגובר שלה בתחום הרפואי.

היסטוריה:

השימוש מתכת טיטניום, בכל צורה שהיא, רק התפתח באמת אחרי מלחמת העולם השנייה.

למעשה, טיטניום לא היה מבודד כמו מתכת עד כימאי אמריקאי מתיו האנטר המיוצר על ידי הקטנת tetrachloride טיטניום (TiCl4) עם נתרן בשנת 1910; שיטה הידועה כיום בשם תהליך האנטר.

ייצור מסחרי, עם זאת, לא בא עד אחרי ויליאם ג 'סטין Kroll הראה כי טיטניום יכול גם להיות מופחת כלוריד באמצעות מגנזיום בשנות השלושים.

תהליך Kroll נשאר שיטת הייצור המסחרי החשוב ביותר עד עצם היום הזה.

לאחר שיטת ייצור חסכונית פותחה, השימוש העיקרי הראשון של טיטניום היה מטוסים צבאיים. הן צוללות סובייטיות ואמריקאיות צבאיות והן צוללות (למשל, הצוללות של אלפא וסין מייק קלאס ו- F100 Super Saber ו- Lockheed A-12) שתוכננו בשנות החמישים והשישים החלו להשתמש בסגסוגות טיטניום. בתחילת שנות השישים, סגסוגות טיטניום החלו להיות בשימוש על ידי יצרני מטוסים מסחריים גם כן.

השדה הרפואי, במיוחד שתלים דנטליים ותותבות, התעורר לתועלתו של הטיטניום, לאחר שמחקרו של פרופ 'פר-אינגוואר ברנמארק שבדקו את שנות החמישים הראה כי טיטניום אינו גורם לתגובה חיסונית שלילית בבני אדם, ומאפשר למתכת להשתלב בגופנו תהליך שהוא כינה osseointegration .

ייצור:

למרות שטיטניום הוא האלמנט הרביעי הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ (מאחורי אלומיניום, ברזל ומגנזיום), ייצור מתכת טיטניום רגיש מאוד לזיהום, בעיקר על ידי חמצן, פיתוח ועלות גבוהה.

עפרות העיקריים המשמשים בייצור העיקרי של טיטניום הם ilmenite, המהווה כ 90% של הייצור, רוטיל, אשר מהווה את 10% הנותרים.

על 6. 3 מיליון טון של מינרל טיטניום להתרכז הופק בשנת 2010, אם כי רק חלק קטן (כ 5%) של טיטניום להתרכז המיוצר כל שנה בסופו של דבר בסופו של דבר מתכת טיטניום. במקום זאת, רוב משמש לייצור של דו תחמוצת טיטניום (TiO2), פיגמנט הלבנה בשימוש צבעים, מזונות, תרופות וקוסמטיקה.

בשלב הראשון של תהליך Kroll, עפרות טיטניום הוא כתוש מחומם עם פחם coking באווירה כלור לייצר tetrachloride טיטניום (TiCl4). הכלוריד נלכד ואז נשלח דרך קונדנסר, אשר מייצרת נוזל כלוריד טיטניום כי הוא יותר 99% טהור.

tetrachloride טיטניום נשלח מכן ישירות לתוך כלי המכילים מגנזיום מותך. על מנת למנוע זיהום חמצן, זה נעשה אינרטי באמצעות תוספת של ארגון גז.

במהלך תהליך זיקוק כתוצאה, אשר יכול לקחת מספר ימים, הספינה מחומם ל 1832 מעלות צלזיוס (1000 מעלות צלזיוס). מגנזיום מגיב עם כלור טיטניום, הפשטת כלוריד וייצור טיטניום היסודי ומגנזיום כלורי.

טיטניום סיבי המיוצר כתוצאה מכך נקרא ספוג טיטניום. כדי לייצר סגסוגות טיטניום ואת מטילי טיטניום גבוהה טוהר, ספוג טיטניום יכול להימס עם אלמנטים נתוך שונים באמצעות קרן אלקטרונים, קשת פלזמה או ואקום קשת ההתכה.

בתקווה להקטין את עלויות החילוץ של טיטניום, אלקטרוליטי ותהליכים אחרים להפקת מתכת טיטניום להמשיך להיות פעיל מחקר.

בשל האופי האסטרטגי שלה, סטטיסטיקה על ייצור מתכת טיטניום יכול להיות קשה לבוא על ידי. עם זאת, ההערכה היא כי סך הייצור בעולם טיטניום ספוג היה כ 150, 000 טון בשנת 2010. המדינות המפיקות הגדול ביותר הן סין, יפן, רוסיה, קזחסטן וארצות הברית. גדול טיטניום ספוג המפיקים כוללים VSMPO (רוסיה), טיטניום מתכות קורפ (ארה"ב), RTI Intl. (ארה"ב), Fushun Jinming טיטניום התעשייה (סין), לואיאנג Sunrui Wayi טיטניום ושות '(סין) ו אוסקה טיטניום טכנולוגיה ושות' (יפן).

יישומים:

סגסוגות מתכת טיטניום משמשים בעיקר בתעשיות הבאות:

• חלל
• צבא
• רפואי
• כימית
• מוצרי ספורט

במהלך העשורים האחרונים, יצרנים הפכו יותר ויותר טיטניום כמרכיב מפתח מבניים. מתוך השימושים הראשונים שלה בתחילת שנות ה -60, התוכן הממוצע של טיטניום בחברות התעופה המסחריות של בואינג גדל מכ -2% ממשקל הגוף לכ -15%. עוד …

מקורות:

TIMET וידאו: תהליך Kroll.זמין באתר הבינלאומי טיטניום האגודה: // www. טִיטָן.
המכון הגיאולוגי האמריקאי: טיטניום. // מינרלים. usgs. gov / מינרלים / פאבים / סחורה / טיטניום /
וולקן, טום. טיטניום: המתכת של האלים . Hardastetinvestor. com.

עקוב אחר Terence ב- Google+