Титанът е открит от английския минералог и минералог Уилям Грегър през 1791 г. Грегър анализира магнитни рудни пясъци в Корнуол, Англия, и изолира илменит.
Четири години по-късно, през 1795 г., от рутил, произведен в Унгария, германският химик Мартин Хайнри Клапрот изолира титанов оксид и кръщава новия елемент Титан.
Металният титан за пръв път е получен през 1910 г. от Матю А. Хънтър в Политехническия институт Ренселиър чрез нагряване на TiCl4 с натрий.
През 1932 г. луксембургският химик Вилхелм Юстин Крол използва TiCl4 и Na, за да получи голямо количество титан. В началото на Втората световна война той доказва в Бюро по мини в САЩ, че титанът може да се извлича комерсиално чрез използване на Ca вместо Mg като редуктор за възстановяване на TiCl4; методът е известен като "процеса на Крол" и все още се използва широко днес. Първото комерсиално производство на титанов метал е осъществено от DuPont в Съединените щати през 1948 г.
До момента Китай, Съединените щати, Русия и Япония са основните производители на титанови продукти, като общо производството им представлява над 90% от глобалното производство на титан.
1. Основни характеристики на титана и неговите сплави
Честно казано, титанът не е рядък метал, той е деветият по разпространеност елемент в земната кора и четвъртият по разпространен структурен метал, след алуминия, желязото и магнезия. Но е съжаление, че руди с високо съдържание на титан се срещат рядко в земната кора, а чист титан никога не е бил открит. Тъй като производството на чист титанов метал е изключително трудно, титанът винаги е бил толкова „скъп“. Дори днес титан може да се произвежда само на партиди и прекъснато, без непрекъснат процес на производство, както при другите структурни метали.
От 112-те известни химични елемента в периодичната система (Фигура 1), около 85% са метали или металоиди. Има различни начини за класифициране на металите, например черни и цветни метали, леки и тежки метали. Титанът е цвтен метал и лек метал.
Фигура 1 периодична система
Атомният номер на титана е 22. Стандартното атомно тегло е 47,90, плътността е 4,5 g/cm³, а точката на топене е до 1725 ℃. Титанът е диморфен алотроп – при температури под 882,5 ℃ има плътно сглобена хексагонална структура α-титан, а над 882,5 ℃ преминава в кубична структура с центрирано тяло β-титан.
Свойствата на металите основно зависят от металните връзки между атомите в кристалната решетка, което означава, че свободно подвижните валентни електрони в решетката определят типичните метални свойства, като електрическа проводимост. Те могат да бъдат сплавени чрез пластични деформации, резултат от плъзгане на атомите в решетката, както и чрез допиране с примесни атоми в решетката. Добавянето на други метални елементи към чист титан за подобряване на механичните му свойства при стайна (висока) температура и корозионната устойчивост се нарича титанова сплав.
Титанът и титановите сплави притежават две изключителни свойства: висока специфична якост и отлична корозионна устойчивост.
Специфична якост е показател, който измерва връзката между якостта и плътността на даден материал. Дефинира се като отношението между якостта на материала (обикновено изразена чрез предел на налягане) и неговата плътност. Специфичната якост се използва за оценка на товароносимостта на материали при единица маса и е важен параметър при проектирането на леки и високоякостни конструкции. Титановите сплави се отличават с ниската си тегловна маса и висока специфична якост, което ги прави особено популярни в аерокосмическата промишленост.
Устойчивост на корозия се отнася за способността на даден материал да устои на химични или електрохимични реакции, които могат да доведат до разграждане, повреда или влошаване на материала. Устойчивостта срещу корозия е много важна характеристика в материалознанието, особено за приложения, изискващи излагане на агресивни среди или корозивни среди. Устойчивостта срещу корозия на титановите сплави се дължи предимно на тяхната способност да образуват плътен, самовъзстановяващ се оксиден филм върху повърхността си. Този пасивиращ филм осигурява на титановите сплави устойчивост към корозия, която е 100 пъти по-висока в сравнение с неръждаемата стомана. В океанското инженерство титановата сплав е известна като "океански метал" и постепенно замества неръждаемата стомана поради свойствата си – лекота, висока якост и устойчивост към корозия.
EN
Горчиви новини
