Titan objevil v roce 1791 anglický mineralog William Gregor. Gregor analyzoval magnetické rudy z písku v Cornwallu, Anglie, a izoloval ilmenit.
Čtyři roky později, v roce 1795, německý chemik Martin Heinri Klaproth získal z rutilu pocházejícího z Maďarska oxid titaničitý a nový prvek pojmenoval Titan.
Kovový titan byl poprvé připraven v roce 1910 Matthew A. Hunterm na Rensselaer Polytechnic Institute zahříváním TiCl4 s sodíkem.
V roce 1932 použil lucemburský chemik Wilhelm Justin Kroll k výrobě většího množství titanu TiCl4 a Na. Na počátku druhé světové války dokázal v americkém Úřadu pro hornictví, že lze titan průmyslově získávat použitím Ca místo Mg jako redukčního činidla pro redukci TiCl4. Tato metoda je známá jako „Krollův proces“ a je široce využívána dodnes. Titanový kov byl poprvé průmyslově vyroben firmou DuPont ve Spojených státech v roce 1948.
Dodnes jsou Čína, Spojené státy, Rusko a Japonsko hlavními producenty titanových výrobků, jejich celková produkce představuje více než 90 % celkové světové produkce titanu.
1. Základní vlastnosti titanu a jeho slitin
Upřímně řečeno, titan není vzácný kov, je devátým nejhojnějším prvkem v zemské kůře a čtvrtým nejhojnějším konstrukčním kovem, hned po hliníku, železu a hořčíku. Je však škoda, že rudy s vysokým obsahem titanu se v zemské kůře vyskytují jen zřídka a čistý titan nikdy nebyl nalezen. Protože výroba čistého titanu je velmi obtížná, je titan vždy tak „drahý“. I dnes lze titan vyrábět pouze dávkově a občas, nikoli nepřetržitým procesem jako ostatní konstrukční kovy.
Z 112 známých chemických prvků v periodické soustavě (obrázek 1) je asi 85 % kovů nebo metaloidů. Kovy lze třídit různými způsoby, například na železné a neželezné kovy, lehké a těžké kovy. Titan patří mezi neželezné a lehké kovy.
Obrázek 1 periodická soustava
Atomové číslo titanu je 22. Jeho standardní atomová hmotnost je 47,90, hustota je 4,5 g/cm³ a teplota tání dosahuje až 1725 ℃. Titan je dimorfní alotrop, při teplotách pod 882,5 ℃ má hexagonální strukturu s těsným uspořádáním α-titanu a nad 882,5 ℃ přechází do krychlové struktury s prostorově centrovaným mřížkovým bodem β-titanu.
Vlastnosti kovů závisí především na kovových vazbách mezi atomy v mřížce, což znamená, že volně pohyblivé valenční elektrony v mřížce způsobují typické kovové vlastnosti, jako je elektrická vodivost, které lze dosáhnout slitinami vzniklými plastickou deformací v důsledku posunu atomů v mřížce, stejně jako legováním příměsových atomů do mřížky. Přidáním jiných kovových prvků k čistému titanu za účelem zlepšení jeho mechanických vlastností za pokojové (vysoké) teploty a odolnosti proti korozi se vytvářejí slitiny titanu.
Titan a slitiny titanu mají dvě vynikající vlastnosti: vysokou měrnou pevnost a vynikající odolnost proti korozi.
Měrná pevnost je ukazatel, který měří vztah mezi pevností a hustotou materiálu. Definuje se jako poměr pevnosti materiálu (obvykle vyjádřené jako mez pevnosti při tahu) k jeho hustotě. Měrná pevnost se používá k posouzení nosné kapacity materiálů na jednotku hmotnosti a je důležitým parametrem při návrhu lehkých a vysoce pevných konstrukcí. Titanové slitiny jsou známé svou nízkou hmotností a vysokou měrnou pevností, což je činí obzvláště populárními v leteckém průmyslu.
Odolnost proti korozi označuje schopnost materiálu odolávat chemickým nebo elektrochemickým reakcím, které mohou způsobit degradaci, poškození nebo rozpad materiálu. Odolnost proti korozi je velmi důležitou vlastností ve vědě o materiálech, zejména pro aplikace vyžadující expozici agresivním prostředím nebo korozivním médiím. Odolnost titanové slitiny proti korozi je hlavně dána tím, že na svém povrchu dokáže vytvořit hustou, samoregenerující se tenkou oxidační vrstvu. Tato pasivační vrstva poskytuje titanovým slitinám až 100krát vyšší odolnost proti korozi ve srovnání s nerezovou ocelí. V mořském inženýrství je titanová slitina známá jako „mořský kov“ a postupně nahrazuje nerezovou ocel díky svým vlastnostem, jako je nízká hmotnost, vysoká pevnost a odolnost proti korozi.
EN
Aktuální novinky
