Titanium adalah logam. Sifat titanium. Penggunaan titanium. Gred dan komposisi kimia titanium. Penggunaan logam titanium dalam industri dan pembinaan

Titanium (lat. Titanium; dilambangkan dengan simbol Ti) ialah unsur subkumpulan sekunder kumpulan keempat, tempoh keempat jadual berkala unsur kimia, dengan nombor atom 22. Bahan ringkas titanium (nombor CAS: 7440- 32-6) ialah logam ringan berwarna putih keperakan .

cerita

Penemuan TiO 2 dibuat hampir serentak dan bebas antara satu sama lain oleh orang Inggeris W. Gregor dan ahli kimia Jerman M. G. Klaproth. W. Gregor, mengkaji komposisi pasir ferrugin magnetik (Creed, Cornwall, England, 1789), mengasingkan "bumi" (oksida) baru dari logam yang tidak diketahui, yang dipanggilnya menaken. Pada tahun 1795, ahli kimia Jerman Klaproth menemui unsur baru dalam rutil mineral dan menamakannya titanium. Dua tahun kemudian, Klaproth menetapkan bahawa bumi rutil dan menaken adalah oksida dari unsur yang sama, yang menimbulkan nama "titanium" yang dicadangkan oleh Klaproth. Sepuluh tahun kemudian, titanium ditemui buat kali ketiga. Saintis Perancis L. Vauquelin menemui titanium dalam anatase dan membuktikan bahawa rutil dan anatase adalah titanium oksida yang sama.
Sampel pertama logam titanium diperolehi pada tahun 1825 oleh J. Ya. Berzelius. Oleh kerana aktiviti kimia titanium yang tinggi dan kesukaran penulenannya, sampel tulen Ti telah diperolehi oleh Belanda A. van Arkel dan I. de Boer pada tahun 1925 melalui penguraian terma wap titanium iodida TiI 4 .

asal nama

Logam itu mendapat namanya sebagai penghormatan kepada titans, watak-watak kuno mitologi Yunani, anak-anak Gaia. Nama unsur itu diberikan oleh Martin Klaproth, sesuai dengan pandangannya tentang tatanama kimia, bertentangan dengan sekolah kimia Perancis, di mana mereka cuba menamakan unsur dengan sifat kimianya. Oleh kerana penyelidik Jerman sendiri menyatakan kemustahilan untuk menentukan sifat unsur baru hanya dari oksidanya, dia memilih nama untuknya dari mitologi, dengan analogi dengan uranium yang telah ditemuinya sebelum ini.
Bagaimanapun, menurut versi lain, yang diterbitkan dalam majalah Tekhnika-Molodezhi pada akhir 1980-an, logam yang baru ditemui itu berhutang namanya kepada gergasi perkasa dari mitos Yunani kuno, dan Titania ialah ratu dongeng dalam mitologi Jerman (isteri Oberon dalam A Midsummer Night's Dream karya Shakespeare). Nama ini dikaitkan dengan "keringanan" yang luar biasa (ketumpatan rendah) logam.

resit

Biasanya, bahan sumber Untuk pengeluaran titanium dan sebatiannya, titanium dioksida dengan jumlah kekotoran yang agak kecil digunakan. Khususnya, ia boleh menjadi pekat rutil yang diperoleh daripada pengayaan bijih titanium. Walau bagaimanapun, rizab rutil di dunia sangat terhad, dan apa yang dipanggil rutil sintetik atau sanga titanium, yang diperoleh daripada pemprosesan pekat ilmenit, lebih kerap digunakan. Untuk mendapatkan sanga titanium, pekat ilmenit dikurangkan dalam relau arka elektrik, manakala besi dipisahkan ke dalam fasa logam (besi tuang), dan titanium oksida dan kekotoran yang tidak terkurang membentuk fasa sanga. Sanga kaya diproses menggunakan kaedah klorida atau asid sulfurik.
Pekat bijih titanium tertakluk kepada pemprosesan asid sulfurik atau pyrometallurgikal. Produk rawatan asid sulfurik ialah serbuk titanium dioksida TiO 2. Menggunakan kaedah pyrometallurgical, bijih disinter dengan kok dan dirawat dengan klorin, menghasilkan wap titanium tetraklorida TiCl 4:
TiO 2 + 2C + 2Cl 2 =TiCl 2 + 2CO

Wap TiCl 4 yang terhasil dikurangkan dengan magnesium pada 850 °C:
TiCl 4 + 2Mg = 2MgCl 2 + Ti

"Span" titanium yang terhasil dicairkan dan dibersihkan. Titanium ditapis menggunakan kaedah iodida atau elektrolisis, memisahkan Ti daripada TiCl 4 . Untuk mendapatkan jongkong titanium, arka, rasuk elektron atau pemprosesan plasma digunakan.

Ciri-ciri fizikal

Titanium ialah logam putih keperakan yang ringan. Ia wujud dalam dua pengubahsuaian kristal: α-Ti dengan kekisi heksagon padat rapat, β-Ti dengan pembungkusan berpusat badan padu, suhu transformasi polimorfik α↔β ialah 883 °C.
Ia mempunyai kelikatan yang tinggi, semasa pemesinan ia terdedah kepada melekat pada alat pemotong, dan oleh itu memerlukan aplikasi salutan khas pada alat, pelbagai pelincir.
Pada suhu biasa ia ditutup dengan filem pasif pelindung TiO 2 oksida, menjadikannya tahan kakisan dalam kebanyakan persekitaran (kecuali alkali).
Debu titanium cenderung meletup. Takat kilat 400 °C. Pencukur titanium adalah bahaya kebakaran.

Logam berkekuatan tinggi dengan banyak sifat unik. Pada mulanya ia digunakan dalam industri pertahanan dan ketenteraan. Perkembangan pelbagai cabang sains telah membawa kepada penggunaan titanium yang lebih meluas.

Titan dalam pembuatan pesawat

Selain kekuatannya yang tinggi, titanium juga ringan. Logam ini digunakan secara meluas dalam pembinaan pesawat. Titanium dan aloinya, kerana sifat fizikal dan mekanikalnya, adalah bahan struktur yang tidak boleh ditukar ganti.

Fakta menarik: sehingga tahun 60-an, titanium digunakan terutamanya untuk pembuatan turbin gas enjin pesawat. Kemudian, logam itu mula digunakan dalam pengeluaran bahagian untuk konsol pesawat.

Hari ini, titanium digunakan untuk membuat kulit pesawat, elemen kuasa, bahagian enjin dan banyak lagi.

Titanium dalam roket dan teknologi angkasa

Di angkasa lepas, sebarang objek tertakluk kepada suhu yang sangat rendah dan tinggi. Selain itu, terdapat juga sinaran dan zarah yang bergerak pada kelajuan tinggi.

Bahan yang boleh menahan semua keadaan yang keras termasuk keluli, platinum, tungsten dan titanium. Mengikut beberapa penunjuk, keutamaan diberikan kepada logam yang terakhir.

Titanium dalam pembinaan kapal

Dalam pembinaan kapal, titanium dan aloinya digunakan untuk pelapisan kapal, serta dalam pembuatan saluran paip dan bahagian pam.

Ketumpatan rendah titanium memungkinkan untuk meningkatkan kebolehgerakan kapal dan pada masa yang sama mengurangkan beratnya. Rintangan kakisan dan hakisan logam yang tinggi membantu meningkatkan hayat perkhidmatan (bahagian tidak berkarat dan tidak terdedah kepada kerosakan).

Alat navigasi juga diperbuat daripada titanium, kerana logam ini juga mempunyai sifat magnet yang lemah.

Titanium dalam kejuruteraan mekanikal

Aloi titanium digunakan dalam pengeluaran paip untuk peralatan pertukaran haba, kondenser turbin, dan permukaan dalaman cerobong.

Terima kasih kepada sifat kekuatan tingginya, titanium membolehkan anda memanjangkan hayat peralatan dan menjimatkan kerja pembaikan.

Titanium dalam industri minyak dan gas

Paip yang diperbuat daripada aloi titanium akan membantu mencapai kedalaman penggerudian sehingga 15-20 km. Mereka sangat tahan lama dan tidak tertakluk kepada ubah bentuk yang teruk seperti logam lain.

Hari ini, produk titanium berjaya digunakan dalam pembangunan medan minyak dan gas laut dalam. Selekoh, paip, bebibir, penyesuai, dsb. diperbuat daripada logam berkekuatan tinggi. Selain itu, rintangan kakisan titanium kepada air laut memainkan peranan yang besar dalam operasi berkualiti tinggi.

Titanium dalam industri automotif

Mengurangkan berat bahagian dalam industri automotif membantu mengurangkan penggunaan bahan api dan dengan itu mengurangkan jumlah gas ekzos. Dan di sini titanium dan aloinya datang untuk menyelamatkan. Untuk kereta (terutamanya kereta lumba), spring, injap, bolt, aci transmisi dan sistem ekzos diperbuat daripada titanium.

Titan dalam pembinaan

Oleh kerana keupayaannya untuk menahan kebanyakan faktor persekitaran negatif yang diketahui, titanium juga telah menemui aplikasi dalam pembinaan. Ia digunakan untuk pelapisan luaran bangunan, pelapisan tiang, sebagai bahan bumbung, cornice, soffit, peranti pengikat, dsb.

Titanium dalam perubatan

Dan dalam bidang perubatan, niche yang besar telah diduduki oleh produk yang diperbuat daripada titanium dan aloinya. Logam yang kuat, ringan, hipoalergenik dan tahan lama ini digunakan untuk menghasilkan instrumen pembedahan, prostesis, implan pergigian, dan fiksator intraosseous.

Titan dalam sukan

Terima kasih kepada kekuatan dan ringan yang sama, titanium juga popular dalam pengeluaran peralatan sukan. Logam ini digunakan untuk menghasilkan bahagian untuk basikal, kayu golf, kapak ais, peralatan untuk pelancongan dan mendaki gunung, bilah untuk kasut roda, pisau untuk selam skuba, pistol (menembak sukan dan penguatkuasaan undang-undang).

Titanium dalam barangan pengguna

Pen pancutan dan pen mata bola diperbuat daripada titanium. Barang kemas, jam tangan, pinggan mangkuk dan peralatan taman, bekas untuk telefon bimbit, komputer, televisyen.

Menarik: loceng diperbuat daripada titanium. Mereka mempunyai bunyi yang indah dan luar biasa.

Kegunaan lain titanium

Antara lain aplikasi yang luas Saya jumpa titanium dioksida. Ia digunakan sebagai pigmen putih untuk pengeluaran cat dan varnis. Serbuk putih ini mempunyai kuasa menyembunyikan yang tinggi, i.e. mampu menutup sebarang warna yang digunakan.

Apabila titanium dioksida digunakan pada permukaan kertas, ia memperoleh sifat percetakan yang tinggi dan kelancaran.

Ia adalah sebutan E171 pada bungkusan gula-gula getah dan gula-gula menunjukkan kehadiran titanium dioksida. Di samping itu, sebatian ini digunakan untuk mewarna batang ketam, kek, ubat-ubatan, krim, gel, syampu, daging cincang, mi, dan untuk meringankan tepung dan sayu.

Lembaran titanium - digulung dan lembaran titanium VT1-0, VT20, OT4.

Aloi titanium - kami memahami butirannya

Logam titanium adalah logam biasa dalam alam semula jadi, kerak bumi terdapat lebih banyak daripada tembaga, plumbum dan zink. Dengan ketumpatan 4.51 g/cm3, titanium mempunyai kekuatan 267...337 MPa, dan aloinya mempunyai kekuatan sehingga 1,250 MPa. Ia adalah logam kelabu kusam dengan takat lebur 1668 0C, tahan kakisan pada suhu biasa walaupun dalam keadaan kuat. persekitaran yang agresif ah, tetapi ia sangat aktif apabila dipanaskan melebihi 400 0C. Mampu pembakaran spontan dalam oksigen. Bertindak balas dengan kuat dengan nitrogen. Dioksidakan oleh wap air karbon dioksida, menyerap hidrogen. Kekonduksian terma titanium lebih daripada dua kali lebih rendah daripada keluli karbon. Oleh itu, apabila mengimpal titanium, walaupun takat leburnya tinggi, kurang haba diperlukan.

Titanium boleh didapati dalam bentuk dua fasa stabil utama, berbeza dalam struktur kekisi kristal. Pada suhu biasa, ia wujud dalam bentuk fasa α dengan struktur berbutir halus, tidak sensitif kepada kadar penyejukan. Pada suhu melebihi 882 0C, fasa β dengan butiran besar dan kepekaan tinggi terhadap kadar penyejukan terbentuk. Unsur mengaloi dan bendasing boleh menstabilkan fasa α (aluminium, oksigen, nitrogen) atau fasa β (kromium, mangan, vanadium). Oleh itu, aloi titanium secara konvensional dibahagikan kepada tiga kumpulan: aloi α, α + β dan β. Yang pertama (VT1, VT5-1) tidak dikeraskan secara haba, mulur, dan mempunyai kebolehkimpalan yang baik. Yang terakhir (OT4, VTZ, VT4, VT6, VT8) juga dikimpal dengan baik dengan penambahan kecil penstabil β. Mereka dirawat haba. Aloi dengan struktur β, contohnya VT15, VT22, dikuatkan dengan rawatan haba. Mereka mengimpal kurang baik dan terdedah kepada pertumbuhan bijirin dan retak sejuk.
Pada suhu bilik, permukaan titanium melarutkan oksigen, membentuk larutan pepejalnya dalam α-titanium. Lapisan larutan tepu muncul, yang melindungi titanium daripada pengoksidaan selanjutnya. Lapisan ini dipanggil lapisan alfa. Apabila dipanaskan, titanium memasuki gabungan kimia dengan oksigen, membentuk satu siri oksida dari Ti6O hingga TiO2. Apabila pengoksidaan berlangsung, warna filem oksida berubah daripada kuning keemasan kepada ungu gelap, bertukar menjadi putih. Warna-warna ini dalam zon terjejas haba boleh digunakan untuk menilai kualiti perlindungan logam semasa mengimpal. Titanium, berinteraksi secara aktif dengan nitrogen pada suhu melebihi 500 0C, membentuk nitrida, yang meningkatkan kekuatan tetapi secara mendadak mengurangkan kemuluran logam. Keterlarutan hidrogen dalam titanium cecair adalah lebih tinggi daripada keluli, tetapi dengan penurunan suhu ia jatuh dengan mendadak, dan hidrogen dibebaskan daripada larutan. Apabila logam mengeras, ia boleh menyebabkan keliangan dan kelewatan kegagalan kimpalan selepas kimpalan. Semua aloi titanium tidak terdedah kepada pembentukan retak panas, tetapi terdedah kepada kekasaran bijirin yang kuat dalam logam kimpalan dan zon terjejas haba, yang merosot sifat logam.
Teknologi kimpalan aloi titanium

Disebabkan oleh aktiviti kimianya yang tinggi, aloi titanium boleh dikimpal menggunakan kimpalan arka gas lengai dengan elektrod tidak boleh habis dan boleh guna, kimpalan arka tenggelam, rasuk elektron, electroslag dan kimpalan rintangan. Titanium cair adalah bendalir dan jahitan terbentuk dengan baik dengan semua kaedah kimpalan.

Kesukaran utama dalam mengimpal titanium adalah keperluan untuk melindungi logam dengan pasti, dipanaskan melebihi 400 0C, dari udara.

Kimpalan arka dilakukan dalam argon dan dalam campurannya dengan helium. Kimpalan dengan perlindungan tempatan dilakukan dengan membekalkan gas melalui muncung obor, kadang-kadang dengan muncung yang meningkatkan zon perlindungan. DENGAN sisi terbalik Di persimpangan bahagian, jalur sokongan tembaga dengan alur dipasang, sepanjang panjangnya argon dibekalkan secara seragam. Pada reka bentuk yang kompleks bahagian, apabila sukar untuk menjalankan perlindungan tempatan, kimpalan dijalankan dengan perlindungan umum di dalam ruang dengan suasana terkawal. Ini boleh menjadi lampiran ruang untuk melindungi sebahagian daripada pemasangan yang dikimpal, ruang keras yang diperbuat daripada logam atau ruang lembut yang diperbuat daripada fabrik dengan tingkap pemeriksaan dan sarung tangan terbina dalam untuk tangan pengimpal. Bahagian, peralatan kimpalan dan obor diletakkan di dalam bilik. Untuk unit kritikal yang besar, ruang yang boleh dihuni dengan jumlah sehingga 350 m3 digunakan, di mana mesin kimpalan automatik dan manipulator dipasang. Bilik-bilik itu dipindahkan, kemudian diisi dengan argon, dan pengimpal dalam pakaian angkasa memasukinya melalui kunci udara.

Dengan kimpalan arka argon dengan elektrod tungsten, bahagian dengan ketebalan 0.5... 1.5 mm dikimpal punggung tanpa jurang dan tanpa bahan tambahan, dan dengan ketebalan lebih daripada 1.5 mm - dengan wayar pengisi. Tepi bahagian yang hendak dikimpal dan wayar mesti dibersihkan supaya lapisan alfa beroksigen dikeluarkan. Dawai mesti menjalani penyepuhlindapan vakum pada suhu 900... 1000 0C selama 4 jam. Kimpalan dijalankan pada DC kekutuban lurus. Bahagian dengan ketebalan lebih daripada 10... 15 mm boleh dikimpal dalam satu laluan dengan arka tenggelam. Selepas pembentukan kolam kimpalan, kadar aliran argon meningkat kepada 40...50 l/min, yang membawa kepada pemampatan arka. Elektrod kemudiannya diturunkan ke dalam kolam kimpalan. Tekanan arka menolak logam cecair ke tepi, arka terbakar di dalam lekukan yang terbentuk, dan keupayaan leburnya meningkat.
Jahitan sempit dengan penembusan lebur dalam apabila mengimpal dengan elektrod yang tidak boleh digunakan dalam argon boleh diperoleh menggunakan pes fluks AN-TA, ANT17A berasaskan kalsium fluorida dengan bahan tambahan. Mereka sebahagiannya menapis dan mengubah suai logam kimpalan, dan juga mengurangkan keliangan.

Kimpalan arka aloi titanium dengan elektrod boleh guna (wayar dengan diameter 1.2...2.0 mm) dilakukan menggunakan arus terus kekutuban terbalik dalam mod yang memastikan pemindahan titisan halus logam elektrod. Campuran 20% argon dan 80% helium atau helium tulen digunakan sebagai medium pelindung. Ini membolehkan anda meningkatkan lebar jahitan dan mengurangkan keliangan.

Aloi titanium boleh dikimpal dengan kimpalan arka di bawah fluks fluorida bebas oksigen granulasi kering ANT1, ANTZ untuk ketebalan 2.5...8.0 mm dan ANT7 untuk logam yang lebih tebal. Kimpalan dilakukan dengan wayar elektrod dengan diameter 2.0...5.0 mm dengan sambungan elektrod 14...22 mm pada sokongan kuprum atau fluks-kuprum, atau pada pad fluks. Hasil daripada kesan pengubahsuaian fluks, struktur logam adalah lebih halus daripada semasa mengimpal dalam gas lengai.

Apabila kimpalan electroslag, elektrod plat yang diperbuat daripada aloi titanium yang sama seperti bahagian yang dikimpal digunakan, dengan ketebalan 8...12 mm dan lebar sama dengan ketebalan logam yang dikimpal. Fluks fluorida refraktori ANT2, ANT4, ANT6 digunakan. Untuk mengelakkan oksigen daripada menembusi fluks, mandi sanga juga dilindungi dengan argon. Logam zon terjejas haba dilindungi dengan meningkatkan lebar gelangsar yang disejukkan air membentuk dan meniup argon ke dalam jurang antara mereka dan bahagian. Sambungan dikimpal selepas kimpalan elektroslag mempunyai struktur kristal kasar, tetapi sifatnya hampir dengan logam asas. Sebelum kimpalan electroslag, dan juga sebelum kimpalan arka, fluks mesti dikalsinkan pada suhu 200...300 0C.

Kimpalan rasuk elektron aloi titanium memberikan perlindungan terbaik bagi logam daripada gas dan struktur kimpalan berbutir halus. Keperluan pemasangan lebih ketat berbanding kaedah lain.

Dengan semua kaedah mengimpal aloi titanium, logam tidak boleh terlalu panas. Ia perlu menggunakan kaedah dan teknik yang membolehkan mempengaruhi penghabluran logam: pengaruh elektromagnet, getaran elektrod atau pancaran elektron merentasi sendi, pengaruh ultrasonik pada kolam kimpalan, kitaran kimpalan arka berdenyut, dsb. Semua ini akan memungkinkan untuk mendapatkan struktur kimpalan yang lebih halus dan sifat tinggi sambungan dikimpal.

Ciri-ciri logam titanium dan penggunaannya

Logam titanium ialah logam ringan berwarna putih keperakan. Aloi titanium adalah ringan dan kuat, mempunyai rintangan kakisan yang tinggi dan pekali pengembangan haba yang rendah. Di samping itu, titanium adalah logam yang mampu mengekalkan sifatnya dalam julat suhu dari - 290 hingga +600 darjah Celsius.

Oksida logam ini pertama kali ditemui pada tahun 1789 oleh W. Gregor. Semasa mengkaji pasir ferugin, dia berjaya mengasingkan oksida logam yang tidak diketahui sebelum ini, yang dia beri nama menaken. Salah satu sampel pertama titanium logam diperolehi pada tahun 1825 oleh J. Ya. Berzelius.

Keanehan

Dalam jadual berkala Mendeleev, titanium ialah unsur yang terletak dalam kumpulan ke-4 tempoh ke-4 pada nombor 22. Dalam sebatian yang paling stabil, unsur ini adalah tetravalen. Dalam penampilannya ia agak mengingatkan keluli dan tergolong dalam unsur peralihan. Takat lebur titanium ialah 1668±4°C, dan ia mendidih pada 3300 darjah Celsius. Bagi haba pendam peleburan dan penyejatan logam ini, ia adalah hampir 2 kali lebih besar daripada besi.

Titanium - logam berwarna perak
Hari ini terdapat dua pengubahsuaian alotropik titanium. Yang pertama ialah pengubahsuaian alfa suhu rendah. Yang kedua ialah pengubahsuaian beta suhu tinggi. Dengan kepadatan, serta muatan haba tentu logam ini menempati tempat antara aluminium dan besi.

Ciri-ciri titanium mempunyai beberapa ciri positif. Kekuatan mekanikalnya adalah dua kali ganda daripada besi tulen dan enam kali ganda daripada aluminium. Walau bagaimanapun, titanium mampu menyerap oksigen, hidrogen dan nitrogen. Mereka boleh mengurangkan sifat plastiknya secara mendadak. Jika titanium dicampur dengan karbon, karbida refraktori terbentuk, yang mempunyai kekerasan yang tinggi.

Titanium dicirikan oleh kekonduksian terma yang rendah, iaitu 4 kali kurang daripada aluminium dan 13 kali kurang daripada besi. Titanium juga mempunyai kerintangan elektrik yang agak tinggi.

Titanium ialah logam paramagnet, dan seperti yang diketahui, bahan paramagnet mempunyai kerentanan magnetik, yang berkurangan apabila dipanaskan. Walau bagaimanapun, titanium adalah pengecualian, kerana kerentanannya hanya meningkat dengan suhu.

Kelebihan:
Ketumpatan rendah, yang membantu mengurangkan jisim bahan;
Kekuatan mekanikal yang tinggi;
Rintangan kakisan yang tinggi;
Kekuatan spesifik yang tinggi.

Kelemahan:
Kos pengeluaran yang tinggi;
Interaksi aktif dengan semua gas, itulah sebabnya ia cair hanya dalam vakum atau dalam persekitaran gas lengai;
Sifat anti-geseran yang lemah;
Kesukaran untuk melibatkan sisa titanium dalam pengeluaran;
Kecenderungan kepada kakisan garam, kerosakan hidrogen;
Kebolehmesinan yang agak lemah;
Aktiviti kimia yang hebat.

Penggunaan

Penggunaan titanium paling diminati dalam pengeluaran peluru berpandu dan pesawat, dan pembinaan kapal marin.

cincin
Ia digunakan sebagai bahan campuran mengaloi dalam keluli berkualiti tinggi. Titanium teknikal dibelanjakan untuk pembuatan bekas dan reaktor kimia, saluran paip dan kelengkapan, pam dan injap, serta semua produk yang beroperasi dalam persekitaran yang agresif. Titanium padat digunakan untuk pembuatan jerat dan bahagian lain peranti vakum elektrik yang beroperasi pada suhu tinggi.

Kekuatan mekanikal, rintangan kakisan, kekuatan khusus, rintangan haba dan sifat lain titanium membolehkan ia digunakan secara meluas dalam teknologi. Kos tinggi logam dan aloi ini diimbangi oleh prestasi tingginya. Dalam sesetengah situasi, aloi titanium adalah satu-satunya yang digunakan untuk pembuatan peralatan atau struktur tertentu yang mampu beroperasi dalam keadaan tertentu.

Pada mulanya, titanium dilombong untuk penghasilan pewarna. Walau bagaimanapun, penggunaan logam ini sebagai bahan struktur telah membawa kepada pengembangan perlombongan bijih titanium, serta pencarian dan pembangunan deposit baru.

Bar titanium tulen (99.995%)
Pada masa lalu, titanium adalah produk sampingan dan dalam banyak kes menjadi penghalang kepada, contohnya, perlombongan bijih besi. Hari ini, lombong dieksploitasi hanya untuk mendapatkan logam ini sebagai produk utama.

Untuk melombong bijih titanium, anda tidak perlu mempunyai sebarang kemahiran khas atau menjalankan operasi yang kompleks. Jika mineral titanium ditemui dalam deposit berpasir, ia dikumpulkan menggunakan kapal korek sedutan, melalui mana ia jatuh ke tongkang, yang seterusnya menghantarnya ke loji pengayaan. Tetapi jika mineral titanium terdapat di dalam batu, maka peralatan perlombongan pun tidak lagi digunakan.

Bijih dihancurkan untuk memastikan pemisahan yang cekap bagi komponen mineral. Selepas itu, pengasingan magnet basah intensiti rendah digunakan untuk memisahkan ilmenit daripada bahan asing. Baki ilmenit kemudiannya mendapat manfaat menggunakan pengelas hidraulik dan jadual. Kemudian pengayaan dijalankan menggunakan kaedah pemisahan magnet kering, yang mempunyai keamatan tinggi.

Sifat logam titanium dan tempatnya dalam produk

Titanium adalah unsur kimia yang cukup meluas sifatnya. Ia adalah logam, kelabu perak dan keras; ia adalah komponen banyak mineral, dan ia boleh dilombong hampir di mana-mana - Rusia menduduki tempat kedua di dunia dalam perlombongan titanium.

Terdapat banyak titanium dalam bijih besi titanium - ilmenit, yang tergolong dalam oksida kompleks, dan rutil keemasan-merah, yang merupakan polimorfik (pelbagai dan mampu wujud dalam struktur kristal yang berbeza) pengubahsuaian titanium dioksida - ahli kimia tahu tiga jenis semula jadi. sebatian.

Titanium sering dijumpai di dalam batu, tetapi ia lebih banyak terdapat di dalam tanah, terutamanya yang berpasir. Di antara batuan yang mengandungi titanium, perovskite boleh dipanggil - ia dianggap agak biasa; titanite adalah silikat titanium dan kalsium, yang dikreditkan dengan perubatan dan juga sifat ajaib; anatase juga merupakan sebatian polimorfik - oksida mudah; dan brookite adalah kristal yang indah, sering dijumpai di Alps, dan di sini di Rusia - di Ural, Altai dan Siberia.

Kredit untuk penemuan titanium adalah milik dua saintis sekaligus - seorang Jerman dan seorang Inggeris. Saintis Inggeris William MacGregor bukanlah seorang ahli kimia, tetapi dia sangat berminat dengan mineral, dan suatu hari, pada akhir abad ke-18, dia mengasingkan logam yang tidak diketahui dari pasir hitam Cornwall, dan tidak lama kemudian menulis artikel mengenainya.

Artikel ini juga dibaca oleh saintis Jerman terkenal, ahli kimia M.G. Klaproth, dan 4 tahun selepas McGregor, dia menemui titanium oksida (itulah yang dia panggil logam ini, dan British memanggilnya menakkin - selepas nama tempat ia ditemui) di pasir merah, biasa di Hungary. Apabila saintis membandingkan sebatian yang terdapat dalam pasir hitam dan merah, ia ternyata titanium oksida - jadi logam ini ditemui oleh kedua-dua saintis secara bebas.

Ngomong-ngomong, nama logam itu tidak ada kaitan dengan Dewa Titan Yunani kuno (walaupun ada versi sedemikian), tetapi dinamakan sebagai penghormatan kepada Titania, ratu peri, yang ditulis oleh Shakespeare. Nama ini dikaitkan dengan ringan titanium - ketumpatannya yang luar biasa rendah.

Selepas penemuan ini, ramai saintis berulang kali cuba mengasingkan titanium tulen daripada sebatiannya, tetapi pada abad ke-19 ini tidak berjaya - walaupun Mendeleev yang hebat menganggap logam ini jarang berlaku, dan oleh itu menarik hanya untuk sains "tulen", dan bukan untuk digunakan dalam tujuan praktikal. Tetapi saintis abad ke-20 menyedari bahawa terdapat banyak titanium di alam semula jadi - kira-kira 70 mineral mengandunginya dalam komposisi mereka, dan hari ini banyak deposit sedemikian diketahui. Jika kita bercakap tentang logam yang digunakan secara meluas oleh manusia dalam teknologi, kita boleh menemui hanya tiga yang lebih banyak daripada titanium - magnesium, besi dan aluminium. Ahli kimia juga mengatakan bahawa jika kita menggabungkan secara kuantitatif semua rizab tembaga, perak, emas, platinum, plumbum, zink, kromium dan beberapa logam lain yang Bumi kaya, maka kita akan mendapat lebih banyak titanium daripada semuanya.

Ahli kimia belajar mengasingkan titanium tulen daripada sebatian hanya pada tahun 1940 - ini dilakukan oleh saintis Amerika.
Banyak sifat titanium telah dikaji, dan ia digunakan dalam pelbagai bidang sains dan industri, tetapi kami tidak akan mempertimbangkan aspek penggunaannya secara terperinci di sini - kami berminat dengan kepentingan biologi titanium.

Penggunaan titanium dalam perubatan dan industri makanan juga menarik minat kami - dalam kes ini, titanium masuk terus ke dalam tubuh manusia, atau bersentuhan dengannya. Salah satu sifat logam ini sangat menggembirakan: saintis, termasuk doktor, menganggap titanium selamat untuk manusia, walaupun penyakit pulmonari kronik boleh berlaku jika ia memasuki badan secara berlebihan.
Titanium dalam produk

Titanium ditemui dalam air laut, tisu tumbuhan dan haiwan, dan oleh itu dalam produk asal tumbuhan dan haiwan. Tumbuhan mendapat titanium dari tanah tempat mereka tumbuh, dan haiwan mendapatkannya dengan memakan tumbuhan ini, tetapi pertama - sudah pada abad ke-19 - ahli kimia menemui titanium dalam badan haiwan, dan hanya kemudian pada tumbuhan. Penemuan ini sekali lagi dibuat oleh seorang Inggeris dan Jerman - G. Rees dan A. Adergold.

Terdapat kira-kira 20 mg titanium dalam tubuh manusia, dan ia biasanya berasal dari makanan dan air. Titanium ditemui dalam telur dan susu, dalam daging dan tumbuhan haiwan - daun, batang, buah dan bijinya, tetapi secara amnya terdapat sedikit dalam produk makanan. Tumbuhan, terutamanya alga, mengandungi lebih banyak titanium daripada tisu haiwan; terdapat banyak dalam cladophore - alga hijau terang yang lebat, sering dijumpai di badan air tawar dan laut.
Kepentingan titanium untuk tubuh manusia

Mengapa tubuh manusia memerlukan titanium? Para saintis mengatakan bahawa ia peranan biologi belum dijelaskan, tetapi ia terlibat dalam proses pembentukan sel darah merah dalam sumsum tulang, dalam sintesis hemoglobin dan dalam proses pembentukan imuniti.

Titanium terdapat dalam otak manusia, di pusat pendengaran dan penglihatan; Ia sentiasa terdapat dalam susu manusia, dan dalam kuantiti tertentu. Kepekatan titanium dalam badan mengaktifkan proses metabolik dan memperbaiki komposisi keseluruhan darah, mengurangkan kandungan kolesterol dan urea di dalamnya.

Seseorang menerima kira-kira 0.85 mg titanium setiap hari, dengan air dan makanan, serta dengan udara, tetapi ia kurang diserap dalam saluran gastrousus - dari 1 hingga 3%.

Bagi manusia, titanium adalah tidak toksik atau rendah toksik, dan doktor juga tidak mempunyai data tentang dos yang boleh membawa maut, tetapi dengan penyedutan biasa titanium dioksida, ia terkumpul di dalam paru-paru, dan kemudian berkembang. penyakit kronik, disertai dengan sesak nafas dan batuk dengan kahak - tracheitis, alveolitis, dll. Pengumpulan titanium bersama-sama dengan unsur-unsur lain yang lebih toksik menyebabkan keradangan dan juga granulomatosis - penyakit vaskular yang serius yang mengancam nyawa.

Lebihan dan kekurangan titanium

Apakah yang boleh menjelaskan lebihan pengambilan titanium dalam badan? Oleh kerana, seperti yang telah disebutkan, titanium digunakan dalam banyak bidang sains dan industri, lebihan titanium dan juga keracunan dengannya sering mengancam pekerja dalam pelbagai industri: kejuruteraan mekanikal, metalurgi, cat dan varnis, dll. Titanium klorida adalah yang paling toksik: ia cukup untuk bekerja dalam pengeluaran sedemikian selama kira-kira 3 tahun, tanpa memerhatikan langkah berjaga-jaga keselamatan, dan penyakit kronik tidak akan perlahan untuk muncul.

Penyakit sedemikian biasanya dirawat dengan antibiotik, agen antibuih, kortikosteroid, dan vitamin; Pesakit harus berehat dan minum banyak cecair.

Kekurangan titanium, baik pada manusia dan haiwan, belum dikenal pasti atau diterangkan, dan dalam kes ini boleh diandaikan bahawa ia benar-benar tidak wujud.

Dalam bidang perubatan, titanium sangat popular: instrumen yang sangat baik dibuat daripadanya, dan pada masa yang sama ia boleh diakses dan murah - kos titanium dari 15 hingga 25 dolar sekilogram. Pakar ortopedik, doktor gigi dan juga pakar bedah saraf menyukai titanium - dan ia tidak menghairankan.

Ternyata titanium mempunyai kualiti yang berharga untuk doktor - lengai biologi: ini bermakna struktur yang dibuat daripadanya berkelakuan sempurna di dalam tubuh manusia dan benar-benar selamat untuk tisu otot dan tulang, yang diperoleh dari masa ke masa. Struktur tisu tidak berubah: titanium tidak tertakluk kepada kakisan, dan sifat mekanikalnya sangat tinggi. Cukuplah untuk mengatakan bahawa dalam air laut, yang komposisinya sangat hampir dengan limfa manusia, titanium boleh merosot pada kadar 0.02 mm setiap 1000 tahun, dan dalam larutan alkali dan asid ia adalah serupa dalam kestabilan kepada platinum.

Di antara semua aloi yang digunakan dalam perubatan, titanium dibezakan oleh kesuciannya, dan hampir tiada kekotoran di dalamnya, yang tidak boleh dikatakan tentang aloi kobalt atau keluli tahan karat.

Prostesis dalaman dan luaran yang diperbuat daripada aloi titanium tidak runtuh atau berubah bentuk, walaupun ia boleh menahan beban kerja sepanjang masa: kekuatan mekanikal titanium adalah 2-4 kali lebih tinggi daripada besi tulen, dan 6-12 kali lebih tinggi daripada itu. aluminium.

Keplastikan titanium membolehkan anda melakukan apa sahaja dengannya - memotong, menggerudi, mengisar, menempa pada suhu rendah, menggulung - walaupun kerajang nipis dibuat daripadanya.

Walau bagaimanapun, takat leburnya agak tinggi - kira-kira 1670°C.

Kekonduksian elektrik Titanium adalah sangat rendah, dan ia adalah logam bukan magnet, jadi pesakit dengan struktur titanium dalam badan boleh ditetapkan prosedur fisioterapeutik - ini selamat.

Dalam industri makanan, titanium dioksida digunakan sebagai pewarna, yang ditetapkan sebagai E171. Ia digunakan untuk mewarnakan gula-gula dan gula-gula getah, kuih-muih dan produk serbuk, mi, batang ketam, produk daging cincang; Mereka juga meringankan sayu dan tepung.

Dalam farmakologi, titanium dioksida digunakan untuk mewarna ubat, dan dalam kosmetologi - krim, gel, syampu dan produk lain.

sifat titanium logam ciri titanium logam titanium logam

Titanium dalam bentuk oksida (IV) telah ditemui oleh ahli mineralogi amatur Inggeris W. Gregor pada tahun 1791 di pasir ferugin bermagnet di bandar Menacan (England); pada tahun 1795, ahli kimia Jerman M. G. Klaproth menegaskan bahawa rutil mineral adalah oksida semula jadi dari logam yang sama, yang dipanggilnya "titanium" [dalam mitologi Yunani, titans adalah anak-anak Uranus (Syurga) dan Gaia (Bumi)]. Ia tidak mungkin untuk masa yang lama untuk mengasingkan Titanium dalam bentuk tulennya; hanya pada tahun 1910, saintis Amerika M.A. Hunter memperoleh Titan logam dengan memanaskan kloridanya dengan natrium dalam bom keluli tertutup; logam yang diperolehinya adalah mulur hanya pada suhu tinggi dan rapuh pada suhu bilik kerana kandungan bendasing yang tinggi. Peluang untuk mengkaji sifat Titanium tulen hanya muncul pada tahun 1925, apabila saintis Belanda A. Van Arkel dan I. de Boer memperoleh logam ketulenan tinggi, plastik pada suhu rendah, menggunakan pemisahan haba titanium iodida.

Pengedaran Titan dalam alam semula jadi. Titanium adalah salah satu unsur biasa, kandungan puratanya dalam kerak bumi (clarke) ialah 0.57% mengikut berat (antara logam struktur ia berada di kedudukan ke-4 dalam banyaknya, di belakang besi, aluminium dan magnesium). Kebanyakan Titanium berada dalam batuan asas yang dipanggil "kulit basalt" (0.9%), kurang dalam batuan "cengkerang granit" (0.23%), dan lebih sedikit dalam batuan ultrabes (0.03%), dsb. Kepada batuan, diperkaya dengan Titanium, termasuk pegmatit batu asas, batuan alkali, syenit dan pegmatit yang berkaitan dan lain-lain. Terdapat 67 mineral Titanium yang diketahui, kebanyakannya berasal dari igneus; yang paling penting ialah rutil dan ilmenit.

Titan kebanyakannya bertaburan di biosfera. Air laut mengandungi 10 -7% daripadanya; Titan adalah seorang pendatang yang lemah.

Sifat fizikal Titan. Titanium wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian alotropik: di bawah suhu 882.5 °C, bentuk α dengan kekisi rapat heksagon (a = 2.951 Å, c = 4.679 Å) adalah stabil, dan di atas suhu ini - β -bentuk dengan kekisi berpusat badan padu a = 3.269 Å. Kekotoran dan bahan tambahan mengaloi boleh mengubah suhu transformasi α/β dengan ketara.

Ketumpatan bentuk α pada 20°C ialah 4.505 g/cm 3 , dan pada 870°C 4.35 g/cm 3 ; β-bentuk pada 900°C 4.32 g/cm 3 ; jejari atom Ti 1.46 Å, jejari ionik Ti + 0.94 Å, Ti 2+ 0.78 Å, Ti 3+ 0.69 Å, Ti 4+ 0.64 Å; Takat lebur 1668 °C, takat didih 3227 °C; kekonduksian terma dalam julat 20-25°C 22.065 W/(m K); pekali suhu pengembangan linear pada 20°С 8.5·10 -6, dalam julat 20-700°С 9.7·10 -6; kapasiti haba 0.523 kJ/(kg K); kerintangan elektrik 42.1·10 -6 ohm·cm pada 20 °C; pekali suhu rintangan elektrik 0.0035 pada 20 °C; mempunyai superkonduktiviti di bawah 0.38 K. Titanium adalah paramagnet, kepekaan magnet spesifik 3.2·10 -6 pada 20 °C. Kekuatan tegangan 256 MN/m2 (25.6 kgf/mm2), pemanjangan relatif 72%, kekerasan Brinell kurang daripada 1000 MN/m2 (100 kgf/mm2). Modulus anjal biasa 108,000 MN/m2 (10,800 kgf/mm2). logam darjat tinggi kebersihan tempaan pada suhu biasa.

Titanium teknikal yang digunakan dalam industri mengandungi kekotoran oksigen, nitrogen, besi, silikon dan karbon, yang meningkatkan kekuatannya, mengurangkan kemuluran dan menjejaskan suhu transformasi polimorfik, yang berlaku dalam julat 865-920 °C. Untuk gred Titanium teknikal VT1-00 dan VT1-0, ketumpatan adalah kira-kira 4.32 g/cm 3 , kekuatan tegangan 300-550 MN/m 2 (30-55 kgf/mm 2), pemanjangan tidak lebih rendah daripada 25%, kekerasan Brinell 1150 -1650 Mn/m 2 (115-165 kgf/mm 2). Konfigurasi luaran kulit elektron atom Ti 3d 2 4s 2 .

Sifat kimia Titan. Titanium tulen ialah unsur peralihan aktif secara kimia; dalam sebatian ia mempunyai keadaan pengoksidaan +4, kurang kerap +3 dan +2. Pada suhu biasa dan sehingga 500-550 °C ia tahan kakisan, yang dijelaskan oleh kehadiran filem oksida yang nipis tetapi tahan lama pada permukaannya.

Ia bertindak balas dengan ketara dengan oksigen atmosfera pada suhu melebihi 600 °C untuk membentuk TiO 2 . Jika pelinciran tidak mencukupi, pencukur titanium nipis boleh terbakar semasa pemesinan. Dengan kepekatan oksigen yang mencukupi dalam persekitaran dan kerosakan pada filem oksida oleh hentaman atau geseran, logam boleh menyala pada suhu bilik dan dalam kepingan yang agak besar.

Filem oksida tidak melindungi titanium dalam keadaan cair daripada interaksi selanjutnya dengan oksigen (tidak seperti, contohnya, aluminium), dan oleh itu pencairan dan kimpalannya mesti dilakukan dalam vakum, dalam suasana gas neutral atau arka tenggelam. Titanium mempunyai keupayaan untuk menyerap gas atmosfera dan hidrogen, membentuk aloi rapuh yang tidak sesuai untuk kegunaan praktikal; dengan kehadiran permukaan yang diaktifkan, penyerapan hidrogen sudah berlaku pada suhu bilik pada kadar yang rendah, yang meningkat dengan ketara pada 400 °C dan ke atas. Keterlarutan hidrogen dalam Titan boleh diterbalikkan, dan gas ini boleh dikeluarkan hampir sepenuhnya dengan penyepuhlindapan dalam vakum. Titanium bertindak balas dengan nitrogen pada suhu melebihi 700 °C, dan nitrida jenis TiN diperolehi; dalam bentuk serbuk atau dawai halus, titanium boleh terbakar dalam suasana nitrogen. Kadar resapan nitrogen dan oksigen di Titan jauh lebih rendah daripada hidrogen. Lapisan yang terhasil daripada interaksi dengan gas-gas ini dicirikan oleh peningkatan kekerasan dan kerapuhan dan mesti dikeluarkan dari permukaan produk titanium dengan mengetsa atau rawatan mekanikal. Titanium berinteraksi dengan kuat dengan halogen kering dan stabil terhadap halogen basah, kerana kelembapan memainkan peranan sebagai perencat.

Logam ini stabil dalam asid nitrik semua kepekatan (kecuali asid wasap merah, yang menyebabkan keretakan kakisan Titan, dan tindak balas kadang-kadang berlaku dengan letupan), dalam larutan asid sulfurik yang lemah (sehingga 5% mengikut berat) . Hidroklorik, hidrofluorik, sulfurik pekat, serta asid organik panas: oksalik, formik dan trichloroacetic bertindak balas dengan Titan.

Titanium adalah tahan kakisan dalam udara atmosfera, air laut dan suasana marin, dalam klorin basah, air klorin, larutan klorida panas dan sejuk, dalam pelbagai penyelesaian teknologi dan reagen yang digunakan dalam kimia, minyak, pembuatan kertas dan industri lain, serta dalam hidrometalurgi. Titanium membentuk sebatian seperti logam dengan C, B, Se, Si, dicirikan oleh refraktori dan kekerasan tinggi. TiC karbida (mp 3140 °C) diperoleh dengan memanaskan campuran TiO 2 dengan jelaga pada 1900-2000 °C dalam suasana hidrogen; TiN nitrida (mp 2950 °C) - dengan memanaskan serbuk Titanium dalam nitrogen pada suhu melebihi 700 °C. Silisid TiSi 2, TiSi dan borida TiB, Ti 2 B 5, TiB 2 diketahui. Pada suhu 400-600 °C Titanium menyerap hidrogen untuk membentuk larutan pepejal dan hidrida (TiH, TiH 2). Apabila TiO 2 bercantum dengan alkali, garam asid titanik terbentuk: meta- dan orto-titanat (contohnya, Na 2 TiO 3 dan Na 4 TiO 4), serta polytitanates (contohnya, Na 2 Ti 2 O 5 dan Na 2 Ti 3 O 7). Titanat termasuk mineral terpenting Titan, contohnya, ilmenit FeTiO 3, perovskite CaTiO 3. Semua titanat sedikit larut dalam air. Titanium (IV) oksida, asid titanik (mendakan), dan titanat larut dalam asid sulfurik untuk membentuk larutan yang mengandungi titanil sulfat TiOSO 4 . Apabila mencairkan dan memanaskan larutan, H 2 TiO 3 dimendapkan hasil daripada hidrolisis, dari mana Titanium (IV) oksida diperoleh. Apabila hidrogen peroksida ditambah kepada larutan berasid yang mengandungi sebatian Ti (IV), asid peroksida (supratitanik) komposisi H 4 TiO 5 dan H 4 TiO 8 dan garam yang sepadan terbentuk; sebatian ini berwarna kuning atau oren-merah (bergantung kepada kepekatan Titanium), yang digunakan untuk penentuan analisis Titanium.

Mendapatkan Titan. Kaedah yang paling biasa untuk menghasilkan logam titanium ialah kaedah magnesium-terma, iaitu, pengurangan Titanium tetraklorida dengan logam magnesium (kurang biasa, natrium):

TiCl 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2.

Dalam kedua-dua kes, bahan mentah permulaan ialah bijih titanium oksida - rutil, ilmenit dan lain-lain. Dalam kes bijih jenis ilmenit, Titanium dalam bentuk sanga diasingkan daripada besi dengan peleburan dalam relau elektrik. Sanga (serta rutil) diklorin dengan kehadiran karbon untuk membentuk Titanium tetraklorida, yang, selepas penulenan, memasuki reaktor pengurangan dengan suasana neutral.

Titanium dalam proses ini diperolehi dalam bentuk span dan, selepas pengisaran, dicairkan dalam relau arka vakum ke dalam jongkong dengan pengenalan bahan tambahan mengaloi, jika aloi diperlukan. Kaedah Magnesium-terma membolehkan anda membuat besar pengeluaran industri Titanium dengan kitaran teknologi tertutup, kerana hasil sampingan yang terbentuk semasa pengurangan - magnesium klorida - dihantar untuk elektrolisis untuk menghasilkan magnesium dan klorin.

Dalam sesetengah kes, adalah berfaedah untuk menggunakan kaedah metalurgi serbuk untuk pengeluaran produk daripada Titanium dan aloinya. Untuk mendapatkan serbuk halus terutamanya (contohnya, untuk elektronik radio), pengurangan Titanium (IV) oksida dengan kalsium hidrida boleh digunakan.

Aplikasi Titan. Kelebihan utama Titan berbanding logam struktur lain: gabungan ringan, kekuatan dan rintangan kakisan. Aloi titanium secara mutlak, dan lebih-lebih lagi dalam kekuatan khusus (iaitu, kekuatan yang berkaitan dengan ketumpatan) adalah lebih baik daripada kebanyakan aloi berdasarkan logam lain (contohnya, besi atau nikel) pada suhu dari -250 hingga 550 ° C, dan dari segi kakisan mereka setanding dengan aloi logam mulia. Walau bagaimanapun, Titanium mula digunakan sebagai bahan struktur bebas hanya pada 50-an abad ke-20 disebabkan oleh kesukaran teknikal yang besar dalam pengekstrakan daripada bijih dan pemprosesan (sebab itu Titanium secara konvensional diklasifikasikan sebagai logam jarang). Bahagian utama Titan dibelanjakan untuk keperluan teknologi penerbangan dan roket dan pembinaan kapal marin. Aloi Titanium dengan besi, dikenali sebagai "ferrotitanium" (20-50% Titanium), berfungsi sebagai bahan tambahan pengaloi dan agen penyahoksida dalam metalurgi keluli berkualiti tinggi dan aloi khas.

Titanium Teknikal digunakan untuk pembuatan bekas, reaktor kimia, saluran paip, kelengkapan, pam dan produk lain yang beroperasi dalam persekitaran yang agresif, contohnya, dalam kejuruteraan kimia. Dalam hidrometalurgi logam bukan ferus, peralatan yang diperbuat daripada Titanium digunakan. Ia digunakan untuk melapisi produk keluli. Penggunaan Titanium dalam banyak kes memberikan kesan teknikal dan ekonomi yang hebat bukan sahaja disebabkan oleh peningkatan hayat perkhidmatan peralatan, tetapi juga kemungkinan mempergiatkan proses (seperti, sebagai contoh, dalam hidrometalurgi nikel). Keselamatan biologi Titanium menjadikannya bahan yang sangat baik untuk pembuatan peralatan untuk industri makanan dan pembedahan rekonstruktif. Dalam keadaan sejuk yang mendalam, kekuatan Titan meningkat sambil mengekalkan kemuluran yang baik, yang memungkinkan untuk menggunakannya sebagai bahan struktur untuk teknologi kriogenik. Titanium sesuai untuk menggilap, anodisasi warna dan kaedah kemasan permukaan lain dan oleh itu digunakan untuk pembuatan pelbagai produk artistik, termasuk arca monumental. Contohnya ialah monumen di Moscow, dibina sebagai penghormatan kepada pelancaran satelit Bumi buatan pertama. Antara sebatian Titanium, oksida, halida, dan juga silisid yang digunakan dalam teknologi suhu tinggi adalah kepentingan praktikal; borida dan aloinya digunakan sebagai penyederhana dalam loji kuasa nuklear kerana sifat refraktorinya dan keratan rentas tangkapan neutron yang besar. Titanium karbida, yang mempunyai kekerasan tinggi, adalah sebahagian daripada aloi karbida alat yang digunakan untuk pembuatan alat pemotong dan sebagai bahan yang melelas.

Titanium (IV) oksida dan barium titanat membentuk asas seramik titanium, dan barium titanat adalah ferroelektrik yang paling penting.

Titanium dalam badan. Titanium sentiasa terdapat dalam tisu tumbuhan dan haiwan. Dalam tumbuhan darat kepekatannya adalah kira-kira 10 -4%, dalam tumbuhan marin - dari 1.2 10 -3 hingga 8 10 -2%, dalam tisu haiwan darat - kurang daripada 2 10 -4%, dalam marin - dari 2 10 -4 hingga 2·10 -2%. Terkumpul dalam vertebrata terutamanya dalam pembentukan tanduk, limpa, kelenjar adrenal, kelenjar tiroid, plasenta; kurang diserap dari saluran gastrousus. Pada manusia, pengambilan harian Titanium daripada makanan dan air ialah 0.85 mg; dikumuhkan dalam air kencing dan najis (masing-masing 0.33 dan 0.52 mg).

Titanium - logam pari-pari Oleh sekurang-kurangnya, unsur itu dinamakan sempena ratu makhluk mitos ini. Titania, seperti semua saudara-maranya, dibezakan oleh hawa nafsunya.

Bukan sahaja sayap membolehkan peri terbang, tetapi juga beratnya yang ringan. Titanium juga ringan. Unsur tersebut mempunyai ketumpatan paling rendah di antara logam. Di sinilah persamaan dengan peri berakhir dan sains tulen bermula.

Sifat kimia dan fizikal titanium

Titanium - unsur berwarna putih keperakan, dengan kilauan yang ketara. Dalam pantulan logam anda boleh melihat merah jambu, biru dan merah. Berkilauan dengan semua warna pelangi - ciri ciri unsur ke-22.

Sinarnya sentiasa terang, kerana titanium tahan kepada kakisan. Bahan itu dilindungi daripadanya oleh filem oksida. Ia terbentuk di permukaan pada suhu standard.

Akibatnya, kakisan logam tidak berbahaya sama ada di udara, atau di dalam air, atau dalam persekitaran yang paling agresif, contohnya. Inilah yang dipanggil oleh ahli kimia campuran sebatian pekat dan berasid.

Unsur 22 cair pada 1,660 darjah Celsius. Kesudahannya, titanium – logam bukan ferus kumpulan refraktori. Bahan mula terbakar sebelum ia lembut.

Nyalaan putih muncul pada 1,200 darjah. Bahan itu mendidih pada 3,260 Celcius. Mencairkan unsur menjadikannya likat. Ia perlu menggunakan reagen khas yang menghalang melekat.

Jika jisim cecair logam itu likat dan melekit, maka dalam keadaan serbuk titanium adalah bahan letupan. Untuk mencetuskan "bom", pemanasan sehingga 400 darjah Celsius sudah memadai. Mengambil tenaga haba, elemen menyampaikannya dengan buruk.

Titanium juga tidak digunakan sebagai konduktor elektrik. Tetapi bahan itu dihargai kerana kekuatannya. Digabungkan dengan ketumpatan dan beratnya yang rendah, ia berguna dalam banyak industri.

Secara kimia, titanium agak aktif. Satu cara atau yang lain, logam berinteraksi dengan kebanyakan unsur. Pengecualian: - gas lengai, , natrium, kalium, , kalsium dan.

Sebilangan kecil bahan yang tidak peduli terhadap titanium merumitkan proses mendapatkan unsur tulen. Tidak mudah untuk dihasilkan dan aloi logam titanium. Walau bagaimanapun, industrialis telah belajar untuk melakukan ini. Faedah praktikal campuran berdasarkan bahan ke-22 terlalu tinggi.

Penggunaan titanium

Memasang kapal terbang dan roket - di situlah ia berguna pada mulanya. titanium. Beli logam diperlukan untuk meningkatkan rintangan haba dan rintangan haba kabinet. Rintangan haba - rintangan kepada suhu tinggi.

Sebagai contoh, mereka tidak dapat dielakkan apabila mempercepatkan roket di atmosfera. Rintangan haba ialah pemeliharaan kebanyakan sifat mekanikal aloi dalam keadaan "berapi-api". Iaitu, dengan titanium, ciri prestasi bahagian tidak berubah bergantung pada keadaan persekitaran.

Rintangan kakisan logam ke-22 juga berguna. Harta ini penting bukan sahaja dalam pengeluaran kereta. Unsur ini digunakan untuk kelalang dan barang kaca lain untuk makmal kimia, dan menjadi bahan mentah untuk perhiasan.

Bahan mentah tidak murah. Tetapi, dalam semua industri, kosnya dipulihkan oleh hayat perkhidmatan produk titanium dan keupayaan mereka untuk mengekalkan penampilan asalnya.

Oleh itu, satu siri hidangan dari syarikat St "Neva" "Metal Titan" PC" membolehkan anda menggunakan sudu logam semasa menggoreng. Mereka akan memusnahkan Teflon dan mencakarnya. Salutan titanium tidak peduli dengan serangan keluli dan aluminium.

Ini, dengan cara ini, juga terpakai kepada perhiasan. Cincin yang diperbuat daripada atau emas mudah dicalar. Model titanium kekal lancar selama beberapa dekad. Oleh itu, elemen ke-22 mula dianggap sebagai bahan mentah untuk cincin perkahwinan.

Kuali "Titanium Metal" Ringan, seperti hidangan dengan Teflon. Elemen 22 hanya lebih berat sedikit daripada aluminium. Ini memberi inspirasi bukan sahaja kepada wakil industri ringan, tetapi juga pakar industri automotif. Bukan rahsia lagi bahawa kereta mempunyai banyak bahagian aluminium.

Mereka diperlukan untuk mengurangkan berat pengangkutan. Tetapi titanium lebih kuat. Berkenaan dengan kereta eksekutif, industri automotif telah hampir sepenuhnya beralih kepada penggunaan logam ke-22.

Bahagian yang diperbuat daripada titanium dan aloinya mengurangkan berat enjin pembakaran dalaman sebanyak 30%. Badan pun jadi ringan walaupun harga naik. Aluminium masih lagi murah.

Tegas "Neva Metal Titan", ulasan yang biasanya ditinggalkan dengan tanda tambah, menghasilkan hidangan. Jenama automotif menggunakan titanium untuk kereta. berikan unsur bentuk cincin, anting-anting dan gelang. Tidak ada syarikat perubatan yang mencukupi dalam senarai penyenaraian ini.

Logam ke-22 adalah bahan mentah untuk prostetik dan instrumen pembedahan. Produk ini hampir tidak mempunyai liang, jadi ia boleh disterilkan dengan mudah. Di samping itu, titanium, ringan, boleh menahan beban yang besar. Apa lagi yang diperlukan, jika, sebagai contoh, bahagian asing diletakkan bukannya ligamen lutut?

Ketiadaan liang dalam bahan dinilai oleh pengusaha restoran yang berjaya. Kebersihan pisau bedah pakar bedah adalah penting. Tetapi kebersihan permukaan kerja tukang masak juga penting. Untuk memastikan makanan selamat, ia dipotong dan dikukus di atas meja titanium.

Mereka tidak calar dan mudah dibersihkan. Pertubuhan peringkat pertengahan, sebagai peraturan, menggunakan peralatan keluli, tetapi kualitinya lebih rendah. Oleh itu, di restoran dengan bintang Michelin, peralatannya adalah titanium.

Perlombongan titanium

Elemen itu adalah antara 20 yang paling biasa di Bumi, berada tepat di tengah-tengah kedudukan. Berdasarkan jisim kerak planet, kandungan titanium ialah 0.57%. Terdapat 0.001 miligram logam ke-24 setiap liter air laut. Syal dan tanah liat mengandungi 4.5 kilogram unsur setiap tan.

Dalam batu berasid, iaitu, kaya dengan silika, titanium menyumbang 2.3 kilogram setiap seribu. Dalam deposit utama yang terbentuk daripada magma, logam ke-22 adalah kira-kira 9 kilo setiap tan. Titanium paling sedikit tersembunyi di dalam batu ultramafik dengan kandungan silika 30 peratus - 300 gram setiap 1,000 kilogram bahan mentah.

Walaupun kelazimannya dalam alam semula jadi, titanium tulen tidak terdapat di dalamnya. Bahan untuk mendapatkan 100 peratus logam ialah ioditnya. Penguraian terma bahan tersebut dilakukan oleh Arkel dan De Boer. Ini adalah ahli kimia Belanda. Percubaan itu berjaya pada tahun 1925. Menjelang 1950-an, pengeluaran besar-besaran bermula.

Kontemporari, sebagai peraturan, mengekstrak titanium daripada dioksidanya. Ini adalah mineral yang dipanggil rutil. Ia mengandungi paling sedikit kekotoran asing. Kelihatan seperti titanite dan .

Apabila memproses bijih ilmenit, sanga kekal. Inilah yang berfungsi sebagai bahan untuk mendapatkan elemen ke-22. Keluarannya berliang. Ia adalah perlu untuk menjalankan lebur sekunder dalam relau vakum dengan penambahan.

Jika anda bekerja dengan titanium dioksida, magnesium dan klorin ditambah kepadanya. Campuran dipanaskan dalam ketuhar vakum. Suhu dinaikkan sehingga semua unsur yang berlebihan telah tersejat. Kekal di bahagian bawah bekas titanium tulen. Kaedah ini dipanggil magnesium-termal.

Kaedah kalsium hidrida juga telah dibangunkan. Ia berdasarkan elektrolisis. semasa kekuatan tinggi membolehkan hidrida logam diasingkan kepada titanium dan hidrogen. Kaedah iodit untuk mengekstrak unsur, yang dibangunkan pada tahun 1925, terus digunakan. Walau bagaimanapun, pada abad ke-21 ia adalah yang paling intensif buruh dan mahal, jadi ia mula dilupakan.

Harga titanium

hidup harga logam titanium ditetapkan setiap kilogram. Pada awal tahun 2016, ia adalah kira-kira 18 dolar AS. Pasaran dunia untuk elemen ke-22 untuk Tahun lepas mencapai 7,000,000 tan. Pembekal terbesar- Rusia dan China.

Ini berikutan rizab yang telah mereka terokai dan sesuai untuk dibangunkan. Pada separuh kedua 2015, permintaan untuk titanium dan cadar mula merosot.

Logam juga dijual dalam bentuk dawai dan pelbagai bahagian, contohnya, paip. Mereka jauh lebih murah daripada harga pertukaran. Tetapi, anda perlu mengambil kira apa yang terdapat dalam jongkong titanium tulen, dan aloi berasaskannya digunakan dalam produk.