A titánt 1791-ben fedezte fel az angol ásványkutató William Gregor. Gregor elemzett mágneses ércs homokot Cornwallban, Angliában, és izolálta az ilmenitet.
Négy évvel később, 1795-ben Magyarországon előállított rutilból a német kémikus, Martin Heinri Klaproth izolálta a titán-oxidot, és ezt az új elemet Titánnak nevezte el.
A fém titánt először 1910-ben állította elő Matthew A. Hunter a Rensselaer Polytechnic Institute-nél TiCl4 nátriummal történő hevítésével。
1932-ben a luxemburgi kémikus, Wilhelm Justin Kroll TiCl4 és Na segítségével állított elő nagy mennyiségű titánt. A második világháború elején az Egyesült Államok Bányászati Hivatalában bizonyította, hogy a titánt kereskedelmi célból Mg helyett Ca használatával lehet redukálni TiCl4-ből, ezt a módszert „Kroll-eljárásnak” nevezik, és ma is széles körben alkalmazzák. A titánfémet először 1948-ban állították elő kereskedelmi méretben az Egyesült Államokban a DuPont vállalatnál.
Eddig Kína, az Egyesült Államok, Oroszország és Japán voltak a fő titántermék-gyártók, együttes kimenetelük több mint 90%-a a globális titángyártásnak.
1. A titán és ötvözeteinek alapvető jellemzői
Őszintén szólva a titán nem ritka fém, a földkéreg kilencedik leggyakoribb eleme, és a negyedik leggyakoribb szerkezeti fém az alumínium, vas és magnézium után. De sajnálatos módon nagy titántartalmú ércek ritkán fordulnak elő a földkéregben, és tiszta titánt még soha nem találtak. Mivel a tiszta titánfém előállítása rendkívül nehézkes, ezért a titán mindig is „drága” volt. Még ma is csak kötegelt, megszakított módon állítják elő a titánt, ellentétben más szerkezeti fémekkel, amelyeknél folyamatos gyártási eljárások léteznek.
A periódusos rendszer 112 ismert kémiai eleme közül (1. ábra) körülbelül 85% fém vagy félfém. A fémeket többféleképpen is osztályozhatjuk, például fekete- és színesfémekre, illetve könnyű- és nehézfémekre. A titán színesfém és könnyűfém.
1. ábra periódusos rendszer
A titán atomrendszáma 22. A szabványos atomtömege 47,90, a sűrűsége 4,5 g/cm³, olvadáspontja pedig akár 1725 ℃ is lehet. A titán dimorf allotróp, 882,5 ℃ alatti hőmérsékleten zárt pakolású hexagonális szerkezetű α-titán, 882,5 ℃ felett pedig testközéppontos kockás szerkezetű β-titán képződik.
A fémek tulajdonságai elsősorban az atomok rácsban lévő fémes kötéseitől függenek, ami azt jelenti, hogy a rácsban szabadon mozgó vegyértékelektronok okozzák a tipikus fémes tulajdonságokat, mint például az elektromos vezetőképesség. Ezek a tulajdonságok alakíthatók olyan plasztikus deformációkkal, amelyek az atomok elcsúszásából adódnak a rácsban, illetve szennyező atomok rácsba való bevitelével (dopoltás). Más fémek hozzáadása a tiszta titánhoz annak mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében a szobahőmérsékleten (vagy magasabb hőmérsékleten) és a korrózióállóság növelése céljából titaniumötvözetet eredményez.
A titán és a titánötvözetek két kiemelkedő tulajdonsággal rendelkeznek: nagy fajlagos szilárdsággal és kiváló korrózióállósággal.
Fajlagos szilárdság egy olyan indikátor, amely egy anyag szilárdsága és sűrűsége közötti kapcsolatot méri. A fajlagos szilárdság az anyag szilárdságának (általában húzószilárdságként megadott) és sűrűségének arányaként definiálható. A fajlagos szilárdságot az anyagok egységnyi tömegre eső teherbíró képességének értékelésére használják, és fontos paraméter a könnyű, de nagy szilárdságú szerkezetek tervezése során. Az óriásötvözeteket különösen az alacsony súlyuk és magas fajlagos szilárdságuk miatt ismerik el, ezért különösen népszerűek az űrállamiparban.
Korrózióállóság az anyag kémiai vagy elektrokémiai reakciók elleni ellenállását jelenti, amelyek az anyag degradációját, sérülését vagy romlását okozhatják. A korrózióállóság nagyon fontos tulajdonság az anyagtudományban, különösen olyan alkalmazásoknál, ahol kemény környezetnek vagy korróziót okozó közegeknek van kitéve az anyag. A titánötvözet korrózióállósága főként annak köszönhető, hogy sűrű, önregenerálódó oxidréteg képződik a felületén. Ez a passziváló réteg 100-szor nagyobb korrózióállóságot biztosít a titánötvözetek számára, mint az acélnak. Az óceáni mérnöki alkalmazásokban a titánötvözetet az „óceáni fém” néven ismerik, és egyre inkább felváltja az acélt a könnyűsúlyú, magas szilárdságú és korrózióálló tulajdonságai miatt.
EN
Forró hírek
