टाइटेनियम की खोज वर्ष 1791 में अंग्रेज खनिज विज्ञानी विलियम ग्रेगर द्वारा की गई थी। ग्रेगर ने इंग्लैंड के कॉर्नवाल में चुंबकीय अयस्क रेत का विश्लेषण किया और इल्मेनाइट को अलग किया।
चार वर्ष बाद, वर्ष 1795 में, हंगरी द्वारा उत्पादित रूटाइल से जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरी क्लैप्रोथ ने टाइटेनियम ऑक्साइड प्राप्त किया, और इस नए तत्व का नाम टाइटेनियम रखा।
धात्विक टाइटेनियम को सर्वप्रथम वर्ष 1910 में मैथ्यू ए. हंटर द्वारा रेंसेलर पॉलिटेक्निक संस्थान में TiCl4 को सोडियम के साथ गर्म करके तैयार किया गया था।
1932 में, लक्ज़मबर्ग के रसायनज्ञ विल्हेम जस्टिन क्रोल ने टाइटेनियम की एक बड़ी मात्रा प्राप्त करने के लिए TiCl4 और Na का उपयोग किया। द्वितीय विश्व युद्ध की शुरुआत में, उन्होंने संयुक्त राज्य खनन ब्यूरो में साबित किया कि TiCl4 को कम करने के लिए अपचायक के रूप में Mg के स्थान पर Ca का उपयोग करके टाइटेनियम का व्यावसायिक रूप से निष्कर्षण किया जा सकता है, इस विधि को "क्रोल प्रक्रिया" के रूप में जाना जाता है, और आज तक इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। टाइटेनियम धातु का उत्पादन पहली बार 1948 में संयुक्त राज्य अमेरिका में डुपॉन्ट द्वारा व्यावसायिक स्तर पर किया गया था।
अब तक, चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, रूस और जापान टाइटेनियम उत्पादों के प्रमुख उत्पादक हैं, उनका संयुक्त उत्पादन वैश्विक टाइटेनियम उत्पादन का 90% से अधिक हिस्सा है।
1. टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं की मूल विशेषताएँ
ईमानदारी से कहें तो, टाइटेनियम एक दुर्लभ धातु नहीं है, यह पृथ्वी की पपड़ी में नौवां सबसे प्रचुर तत्व है, और एल्यूमीनियम, लोहा और मैग्नीशियम के बाद चौथी सबसे प्रचुर संरचनात्मक धातु है। लेकिन दुर्भाग्य से पृथ्वी की पपड़ी में उच्च टाइटेनियम सामग्री वाले अयस्क शायद ही कभी पाए जाते हैं, और शुद्ध टाइटेनियम की कभी खोज नहीं हुई है। चूंकि शुद्ध टाइटेनियम धातु का उत्पादन करना बहुत कठिन है, इसलिए टाइटेनियम हमेशा इतना 'महंगा' रहा है। आज भी, टाइटेनियम का उत्पादन केवल बैच में और अनियमित रूप से किया जा सकता है, अन्य संरचनात्मक धातुओं की तरह निरंतर उत्पादन प्रक्रिया नहीं है।
आवर्त सारणी (चित्र 1) में ज्ञात 112 रासायनिक तत्वों में से लगभग 85% धातु या उपधातु हैं। धातुओं के वर्गीकरण के विभिन्न तरीके हैं, जैसे लौह धातु और अलौह धातु, हल्की धातु और भारी धातु। टाइटेनियम एक अलौह धातु और हल्की धातु है।
टाइटेनियम की परमाणु संख्या 22 है। इसका मानक परमाणु भार 47.90, घनत्व 4.5 ग्राम/सेमी³ है और गलनांक 1725℃ तक होता है। टाइटेनियम एक द्विरूपी एलोट्रोप है, 882.5℃ से निम्न तापमान पर यह एक सघन-संकुलित षट्कोणीय संरचना α-टाइटेनियम होता है, और 882.5℃ से ऊपर यह एक काय-केंद्रित घनीय संरचना β-टाइटेनियम में बदल जाता है।
धातुओं के गुण मुख्य रूप से जालक में परमाणुओं के बीच धात्विक आबंधन पर निर्भर करते हैं, जिसका अर्थ है कि जालक में स्वतंत्र रूप से गतिशील संयोजकता इलेक्ट्रॉन इसके विद्युत चालकता जैसे विशिष्ट धात्विक गुणों को जन्म देते हैं, जिसे जालक में परमाणु सरकने के कारण होने वाले लचीले विरूपण द्वारा तथा जालक में अशुद्धि परमाणुओं को डालकर मिश्र धातु बनाकर भी संशोधित किया जा सकता है। शुद्ध टाइटेनियम में अन्य धातु तत्वों को मिलाकर इसके कमरे के तापमान (उच्च तापमान) पर यांत्रिक गुणों और संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाना टाइटेनियम मिश्र धातु कहलाता है।
टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के दो उल्लेखनीय गुण हैं: उच्च विशिष्ट सामर्थ्य और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध।
विशिष्ट सामर्थ्य एक संकेतक है जो किसी पदार्थ की सामर्थ्य और घनत्व के बीच संबंध को मापता है। इसे एक पदार्थ की सामर्थ्य (आमतौर पर तन्यता सामर्थ्य के रूप में व्यक्त) के उसके घनत्व से अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। इकाई द्रव्यमान के तहत सामग्री की भार-वहन क्षमता का आकलन करने के लिए विशिष्ट सामर्थ्य का उपयोग किया जाता है और हल्के वजन वाली तथा उच्च सामर्थ्य वाली संरचनाओं के डिजाइन में यह एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं को उनके हल्के वजन और उच्च विशिष्ट सामर्थ्य के लिए जाना जाता है, जो उन्हें एयरोस्पेस उद्योग में विशेष रूप से लोकप्रिय बनाता है।
संक्षारण प्रतिरोध इसका तात्पर्य किसी सामग्री द्वारा रासायनिक या विद्युत-रासायनिक अभिक्रियाओं का प्रतिरोध करने की क्षमता से है, जिनके कारण सामग्री में क्षरण, क्षति या गिरावट आ सकती है। संक्षारण प्रतिरोध सामग्री विज्ञान में एक बहुत ही महत्वपूर्ण गुण है, विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए जिनमें कठोर वातावरण या संक्षारक माध्यम के संपर्क में आने की आवश्यकता होती है। टाइटेनियम मिश्र धातु का संक्षारण प्रतिरोध मुख्य रूप से इसकी सतह पर घने, स्व-उपचारी ऑक्साइड पतली फिल्म बनाने की क्षमता के कारण होता है। यह निष्क्रियता फिल्म टाइटेनियम मिश्र धातुओं को स्टेनलेस स्टील की तुलना में 100 गुना अधिक संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है। समुद्री इंजीनियरिंग में, टाइटेनियम मिश्र धातु को "समुद्र धातु" के रूप में जाना जाता है और यह अपने हल्केपन, उच्च शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध के गुणों के कारण धीरे-धीरे स्टेनलेस स्टील का स्थान ले रहा है।
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