Titanium blev opdaget af den engelske mineralog og mineralog William Gregor i 1791. Gregor analyserede magnetiske malm-sande i Cornwall, England, og isolerede ilmenit.
Fire år senere, i 1795, isolerede den tyske kemiker Martin Heinri Klaproth titaniumoxid fra rutil produceret i Ungarn, og gav dette nye grundstof navnet Titanium.
Metallisk titanium blev første gang fremstillet i 1910 af Matthew A. Hunter ved Rensselaer Polytechnic Institute ved at opvarme TiCl4 med natrium.
I 1932 brugte den luxembourgske kemiker Wilhelm Justin Kroll TiCl4 og Na til at producere store mængder titanium. I begyndelsen af Anden Verdenskrig beviste han ved U.S. Bureau of Mines, at titanium kunne udvindes kommercielt ved at bruge Ca i stedet for Mg som reduktionsmiddel til at reducere TiCl4. Metoden er kendt som "Kroll-processen" og anvendes stadig bredt i dag. Titaniummetallet blev første gang kommercielt produceret af DuPont i USA i 1948.
Indtil nu er Kina, USA, Rusland og Japan de vigtigste producenter af titaniumprodukter, og deres samlede produktion udgør over 90 % af den globale titaniumproduktion.
1. Grundlæggende egenskaber ved titanium og dets legeringer
At være ærlig, er titanium ikke et sjældent metal; det er det niende mest forekommende grundstof i jordskorpen og det fjerde mest almindelige konstruktionsmetal, kun efter aluminium, jern og magnesium. Men det er desværre sådan, at malm med højt titaniumindhold sjældent findes i jordskorpen, og rent titanium er aldrig blevet opdaget. Da det er meget vanskeligt at fremstille rent titaniummetal, har titanium altid været så "dyrt". Selv i dag kan titanium kun produceres i partier og diskontinuerligt, og der findes ikke en kontinuerlig produktionsproces som ved andre konstruktionsmetaller.
Af de 112 kendte grundstoffer i det periodiske system (figur 1) er ca. 85 % metaller eller metalloider. Der findes mange måder at klassificere metaller på, fx jernholdige og ikke-jernholdige metaller, letmetaller og tungmetaller. Titanium er et ikke-jernholdigt metal og et letmetal.
Figur 1 det periodiske system
Titans atomnummer er 22. Dens standardmæssige atomvægt er 47,90, densitet er 4,5 g/cm³, og smeltepunktet er op til 1725 ℃. Titan er en dimorf allotrop; ved temperaturer under 882,5 ℃ har det en tætpakket hexagonal struktur α-titan, og over 882,5 ℃ omdannes det til en kubisk struktur med centrering i kroppen, β-titan.
Egenskaberne af metaller afhænger hovedsageligt af de metalliske bindinger mellem atomer i gitteret, hvilket betyder, at de frit bevægelige valenselektroner i gitteret fører til deres typiske metalliske egenskaber, såsom elektrisk ledningsevne, som kan legeres ved plastiske deformationer forårsaget af atoms slip i gitteret samt ved tilsætning af urenhedsatomer til gitteret. At tilføje andre metalelementer til rent titan for at forbedre dets mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed ved stuetemperatur (høj temperatur) kaldes titaniumlegering.
Titan og titaniumlegeringer har to fremragende egenskaber: høj specifik styrke og fremragende korrosionsbestandighed.
Specifik styrke er en indikator, der måler forholdet mellem et materiale styrke og densitet. Den defineres som forholdet mellem et materiale styrke (typisk udtrykt som trækstyrke) og dets densitet. Specifik styrke anvendes til at vurdere materiellers bæreevne pr. masseenhed og er en vigtig parameter ved udformningen af lette og højstyrkekonstruktioner. Titanlegeringer er kendt for deres lave vægt og høje specifikke styrke, hvilket gør dem særligt udbredte i luftfartsindustrien.
Korrosionsbestandighed henviser til et materials evne til at modstå kemiske eller elektrokemiske reaktioner, som kan forårsage nedbrydning, skader eller forringelse af materialet. Korrosionsbestandighed er en meget vigtig egenskab inden for materialerforskning, især ved anvendelser, der indebærer udsættelse for barske miljøer eller korrosive stoffer. Titanlegerings korrosionsbestandighed skyldes hovedsageligt dets evne til at danne en tæt, selvreparerende oxidfilm på overfladen. Denne passiveringsfilm giver titanlegeringer en korrosionsbestandighed, der er 100 gange højere end rustfrit stål. Inden for havteknik kendes titanlegering som "havets metal" og har gradvist erstattet rustfrit stål på grund af dets letvægt, høje styrke og korrosionsbestandighed.
EN
Seneste nyt
