הטיטניום התגלה על ידי המינרלוג האנגלי ויליאם גרגור בשנת 1791. גרגור לנתח שפכים מגנטיים של מינרלים בקונוול, אנגליה, וגילה את המינרל אילמנטיט.
ארבע שנים לאחר מכן, בשנת 1795, הכימאי הגרמני מרטין היינרי קלפרות בדק רוטיל שהופק בהונגריה, בידוד חומצת טיטניום, ונתן לאיבר החדש את השם טיטניום.
טיטניום מתכתי יוצר לראשונה בשנת 1910 על ידי מת＇יו איי. האנטר במכון הפוליטכני רנסלאר באמצעות חימום TiCl4 עם נתרן.
ב-1932, הכימאי הלוקסמבורגי וילהלם ג'סטין קרול השתמש ב-TiCl4 וב-Na כדי לייצר כמות גדולה של טיטניום. בתחילת מלחמת העולם השנייה, הוכיח בסוכנות המכרות של ארצות הברית כי ניתן להפיק טיטניום באופן מסחרי באמצעות Ca במקום Mg כמחזר כדי לצמצם TiCl4, השיטה ידועה בשם "תהליך קרול", והיא עדיין בשימוש נרחב עד היום. המתכת טיטניום יוצרה לראשונה באופן מסחרי על ידי דופונט בארצות הברית בשנת 1948.
עד כה, סין, ארצות הברית, רוסיה ויפן הן היצרניות הראשיות של מוצרים מטיטניום, ויחד הן אחראיות על יותר מ-90% מייצור הטיטניום העולמי.
1. תכונות בסיסיות של טיטניום וה합כותיו
למען האמת, טיטניום אינו מתכת נדירה, אלא היסוד השביעי בשפעו בקרום כדור הארץ, והרביעי מבין המתכות המבניות, אחרי אלומיניום, ברזל ומגנזיום. אבל חבל שלסלים עם תוכן טיטניום גבוה קשה למצוא בקרום כדור הארץ, וטיטניום טהור מעולם לא התגלה. מכיוון שמייצרים את המתכת הטהורה של טיטניום בצורה מאוד קשה, הוא תמיד נחשב ל"יקר". גם היום, טיטניום יכול להיצרם רק בכמויות קטנות ובאופן לא רציף, ולא בתהליך ייצור רציף כמו המתכות המבניות האחרות.
מתוך 112 היסודות הכימיים הידועים בטבלה המחזורית (איור 1), כ-85% הם מתכות או שונתי-מתכות. קיימות דרכים שונות לסיווג מתכות, כגון מתכות פחמתיות ולא פחמניות, מתכות קלות וכבדות. טיטניום הוא מתכת לא פחמנית ומתכת קלה.
המספר האטומי של הטיטניום הוא 22. משקלו האטומי הסטנדרטי הוא 47.90, הצפיפות היא 4.5 גרם/סמ"ק, ונקודת ההיתוך היא עד 1725 מעלות צלזיוס. טיטניום הוא אלוטרופי דו-צורה, בטמפרטורות מתחת ל-882.5 מעלות צלזיוס, זהו מבנה הקסהגונלי צפוף α-טיטניום, ו por encima de 882.5℃, pasará a una estructura cúbica centrada en el cuerpo β-titanio.
התכונות של מתכות תלויות בעיקר בקשרים המתכתיים בין אטומים בתוך הסריג, מה שאומר שהאלקטרונים החופשיים הנעים בסריג יוצרות את התכונות המתכתיות המאפיינות, כגון מוליכות חשמלית, והן ניתנות לשינוי על ידי עיבוד פלסטי שמקורו בהחלקה של אטומים בתוך הסריג, כמו גם על ידי שילוב אטומי זיהום בתוך הסריג. הוספת יסודות מתכתיים אחרים לטיטניום טהור כדי לשפר את תכונותיו המכניות בטמפרטורת החדר (או בטמפרטורות גבוהות) ואת עמידותו בפני שחיקה נקראת סגסוגת טיטניום.
לטיטניום ולסגסוגות טיטניום יש שתי תכונות בולטות: חוזק סגולי גבוה ועמידות מעולה בפני שחיקה.
חוזק סגולי הוא מדד המודד את היחס בין העngth של חומר לצפיפותו. הוא מוגדר כיחס בין עngth של חומר (לרוב מוצג כהתנגדות למתיחה) לבין צפיפותו. חוזק סגולי משמש להערכת יכולת נשיאת עומס של חומרים תחת מסה ליחידת נפח, ומשמש כפרמטר חשוב בעיצוב מבנים קלי משקל וחוזקים. סגסוגות טיטניום ידועות בשל משקלן הקל וה חוזק הסגולי הגבוה, מה שהופך אותן לפופולריות במיוחד בתעשיית התעופה.
התנגדות לקורוזיה מתייחס ליכולתו של חומר לעמוד בתגובות כימיות או אלקטרוכימיות, שעשויות לגרום לפירוק, נזק או התדרדרות של החומר. עמידה בפני קורוזיה היא תכונה חשובה מאוד במדעי החומרים, במיוחד ליישומים הדורשים חשיפה לסביבות קשות או מדיום קורוזיבי. העמידות בפני קורוזיה של סגסוגת הטיטניום נובעת בעיקר מהיכולת ליצור סרט דק של אוקסיד צפוף ומשחזר את עצמו על פני השטח. סרט ההססנות הזה מעניק לסגסוגות טיטניום עמידות בפני קורוזיה הגבוהה פי 100 מזו של פלדת אל-חלד. בהנדסת ים, ידועה סגסוגת הטיטניום כ"מתכת הים" ושהחליפה בהדרגה את פלדת האל-חלד בשל תכונותיה של קלות, חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה.
EN
חדשות חמות
