Kim loại Profile: Titanium Tính chất và đặc tính

Titanium là loại kim loại chịu lửa mạnh và nhẹ. Hợp kim titan có vai trò rất quan trọng đối với ngành công nghiệp hàng không, nhưng do tính chất độc đáo của chúng, chúng tôi cũng được sử dụng trong các ứng dụng y tế, hoá học và quân sự, cũng như trong các sản phẩm thể thao.

Tài sản:

• Ký hiệu nguyên tử: Ti
• Số nguyên tử: 22
• Loại nguyên tố: Chuyển đổi Kim loại
• Mật độ: 4.506 / cm3
• Điểm nóng chảy: 3034 ° F (1668 ° C )
• Điểm sôi: 5949 ° F (3287 ° C)

Độ cứng của Moh: 6

• Đặc tính:

Các hợp kim có chứa titan được biết đến với độ bền cao, trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn đặc biệt.

Mặc dù bền bằng thép, nhưng titan có trọng lượng nhẹ hơn khoảng 40%, cùng với khả năng chống va chạm và xói mòn của nó, làm cho nó trở thành một kim loại cấu trúc thiết yếu cho các kỹ sư hàng không vũ trụ.

Titanium cũng có thể chịu đựng được sự ăn mòn của cả nước và môi trường. Nó làm điều này bằng cách tạo thành một lớp mỏng của titan dioxit (TiO2) mỏng trên bề mặt của nó, điều cực kỳ khó khăn cho các vật liệu này xâm nhập.

Có độ đàn hồi thấp có nghĩa là Titan không phải là rất linh hoạt, nhưng trở lại hình dạng ban đầu sau khi uốn cong, dẫn đến tầm quan trọng của nó trong việc hình thành các hợp kim nhớ.

Titanium không từ tính và không tương thích sinh học (không độc, không gây dị ứng), dẫn đến việc sử dụng ngày càng tăng trong lĩnh vực y tế.

Lịch sử:

Việc sử dụng kim loại titan, dưới bất kỳ hình thức nào, chỉ thực sự phát triển sau Chiến tranh thế giới II.

Trên thực tế, titan không bị cô lập như một kim loại cho đến khi nhà hóa học người Mỹ Matthew Hunter sản xuất nó bằng cách giảm tetrachlorua titan (TiCl4) bằng natri năm 1910; Một phương pháp hiện nay được gọi là quá trình Hunter.

Tuy nhiên, sản xuất thương mại đã không đến sau khi William Justin Kroll cho thấy rằng titan cũng có thể được giảm từ clorua bằng cách sử dụng magiê trong những năm 1930.

Quá trình Kroll vẫn là phương pháp sản xuất thương mại quan trọng nhất cho đến ngày nay.

Sau khi một phương pháp sản xuất hiệu quả về chi phí đã được phát triển, sử dụng chủ yếu lần đầu tiên của titan là trong máy bay quân sự. Cả hai máy bay quân sự của Liên Xô và Mỹ và tàu ngầm (tàu ngầm Alfa và Mike Class của Liên Xô và chiếc F100 Super Saber của Hoa Kỳ và Lockheed A-12) được thiết kế trong những năm 1950 và 1960 bắt đầu sử dụng hợp kim titan. Vào đầu những năm 1960, các hợp kim titan bắt đầu được các nhà sản xuất máy bay thương mại sử dụng.

Các lĩnh vực y tế, đặc biệt là các bộ phận nha khoa nha khoa và các bộ phận giả tạo ra sự hữu dụng của titan sau khi các nghiên cứu của Thụy Điển Per-Ingvar Brånemark từ những năm 1950 cho thấy Titanium không gây phản ứng miễn dịch ở người, cho phép kim loại tích hợp vào cơ thể của chúng ta một quá trình mà ông gọi là sự tích hợp xương

Sản xuất:

Mặc dù titan là thành phần kim loại thường gặp thứ tư trong lớp vỏ trái đất (sau nhôm, sắt và magiê), việc sản xuất kim loại titan cực kỳ nhạy cảm với ô nhiễm, đặc biệt là bởi oxy, phát triển và chi phí cao. Các quặng chính được sử dụng trong sản xuất titan là: ilmenit, chiếm khoảng 90% sản lượng và rutile, chiếm 10% còn lại. Khoảng 6,3 triệu tấn khoáng chất titan được sản xuất trong năm 2010, mặc dù chỉ một phần nhỏ (khoảng 5%) titan được sản xuất mỗi năm cuối cùng sẽ kết thúc bằng kim loại titan. Thay vào đó, hầu hết được sử dụng trong sản xuất titanium dioxide (TiO2), một sắc tố làm trắng răng được sử dụng trong sơn, thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.

Trong bước đầu tiên của quy trình Kroll, quặng titan được nghiền và nung nóng bằng than cốc trong môi trường clo để tạo ra titanium tetrachloride (TiCl4). Sau đó chất clorua bị bắt và gửi qua một bình ngưng, tạo ra một chất lỏng titanium clorua có độ tinh khiết 99%.

Tetrachlorua titan được gửi trực tiếp vào các bình chứa magnes nóng chảy. Để tránh ô nhiễm oxy, điều này được làm trơ qua việc bổ sung khí argon.

Trong quá trình chưng cất tiếp theo, có thể mất một số ngày, nồi được làm nóng đến 1832 ° F (1000 ° C). Các magiê phản ứng với clorua titan, tước clorua và sản xuất titanium nguyên tố và magiê clorua.

Các titan xơ được sản xuất như là một kết quả được gọi là xốp titan. Để sản xuất hợp kim titan và các phiến titanium có độ tinh khiết cao, xốp titan có thể được nóng chảy với các nguyên tố hợp kim khác nhau bằng cách sử dụng chùm điện tử, hồ quang plasma hoặc hồ quang chân không nóng chảy.

Với hy vọng giảm được chi phí khai thác của titan, các quy trình điện phân và các quá trình khác để sản xuất kim loại titan tiếp tục được nghiên cứu.

Do tính chất chiến lược của nó, các số liệu thống kê về sản xuất kim loại titan có thể khó tiếp cận. Tuy nhiên, ước tính tổng sản lượng xốp tytan thế giới khoảng 150.000 tấn trong năm 2010. Các nước sản xuất lớn nhất là Trung Quốc, Nhật Bản, Nga, Kazakhstan và Hoa Kỳ. Các nhà sản xuất xốp titan lớn bao gồm VSMPO (Nga), Titanium Metals Corp. (Mỹ), RTI Intl. (Mỹ), Fushun Jinming Titanium Industry (Trung Quốc), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Trung Quốc) và Osaka Titanium Technology Co. (Nhật Bản).

Các loại hợp kim: Hợp kim Titan được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sau:

Hàng không vũ trụ

Quân sự

Y khoa

Hóa chất

Hàng thể thao

• Trong vài thập kỷ qua, các nhà sản xuất ngày càng trở thành titan như một thành phần kết cấu chính. Từ lần sử dụng đầu tiên vào đầu những năm 1960, hàm lượng titan trung bình trong các hãng hàng không của Boeing đã tăng từ khoảng 2% trọng lượng cơ thể lên khoảng 15%. Thêm …
• Nguồn:
• TIMET Video: Quy trình Kroll.Có sẵn trên trang web Hiệp hội Titan Quốc tế: // www. titan. org
• Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ: Titanium. // minerals. usgs. gov / minerals / pubs / commodity / titanium /
• Vulcan, Tom. 2010.

Titanium: Kim loại của các vị thần

. Hardassetinvestor. com.

Theo dõi Terence trên Google+