O titânio foi descoberto pelo mineralogista inglês William Gregor em 1791. Gregor analisou areias magnéticas de minérios na Cornualha, Inglaterra, e isolou a ilmenita.
Quatro anos depois, em 1795, a partir da rutilo produzida na Hungria, o químico alemão Martin Heinri Klaproth isolou o óxido de titânio e batizou este novo elemento como Titânio.
O titânio metálico foi obtido pela primeira vez em 1910 por Matthew A. Hunter no Rensselaer Polytechnic Institute, aquecendo TiCl4 com sódio.
Em 1932, o químico luxemburguês Wilhelm Justin Kroll utilizou TiCl4 e Na para produzir uma grande quantidade de titânio. No início da Segunda Guerra Mundial, ele demonstrou no Escritório de Minas dos Estados Unidos que o titânio poderia ser extraído comercialmente utilizando Ca em vez de Mg como redutor para reduzir o TiCl4, método conhecido como "processo Kroll", que ainda é amplamente utilizado até hoje. O metal titânio foi produzido comercialmente pela primeira vez pela DuPont nos Estados Unidos em 1948.
Até o momento, China, Estados Unidos, Rússia e Japão são os principais produtores de produtos de titânio, cuja produção combinada representa mais de 90% da produção mundial de titânio.
1. Características básicas do titânio e suas ligas
Para ser honesto, titânio não é um metal raro; é o nono elemento mais abundante na crosta terrestre e o quarto metal estrutural mais abundante, somente atrás do alumínio, ferro e magnésio. Mas é uma pena que minérios com alto teor de titânio sejam raramente encontrados na crosta terrestre, e o titânio puro nunca tenha sido descoberto. Como é muito difícil produzir metal de titânio puro, o titânio sempre foi tão "caro". Mesmo hoje, o titânio só pode ser produzido em lotes e de forma intermitente, não possui um processo de produção contínuo como outros metais estruturais.
Entre os 112 elementos químicos conhecidos na tabela periódica (Figura 1), cerca de 85% são metais ou semimetais. Existem várias formas de classificar metais, como metais ferrosos e não ferrosos, metais leves e pesados. O titânio é um metal não ferroso e leve.
Figura 1 tabela periódica
O número atômico do titânio é 22. Seu peso atômico padrão é 47,90, a densidade é 4,5 g/cm³ e o ponto de fusão chega a 1725 ℃. O titânio é um alotropo dimórfico; em temperaturas abaixo de 882,5 ℃, possui uma estrutura hexagonal compacta α-titânio, e acima de 882,5 ℃, transforma-se em uma estrutura cúbica de corpo centrado β-titânio.
As propriedades dos metais dependem principalmente das ligações metálicas entre os átomos na rede cristalina, o que significa que os elétrons de valência livremente móveis na rede conferem suas características metálicas típicas, como a condutividade elétrica, podendo ser ligados por deformações plásticas resultantes do deslizamento atômico na rede, bem como pelo dopagem com átomos de impureza na rede. A adição de outros elementos metálicos ao titânio puro para melhorar suas propriedades mecânicas à temperatura ambiente (ou alta temperatura) e resistência à corrosão é chamada de liga de titânio.
O titânio e as ligas de titânio possuem duas propriedades notáveis: alta resistência específica e excelente resistência à corrosão.
Resistência Específica é um indicador que mede a relação entre a resistência e a densidade de um material. É definido como a razão entre a resistência do material (geralmente expressa como resistência à tração) e sua densidade. A resistência específica é utilizada para avaliar a capacidade de suporte de carga dos materiais por unidade de massa e é um parâmetro importante no projeto de estruturas leves e de alta resistência. As ligas de titânio são reconhecidas por sua leveza e alta resistência específica, o que as torna particularmente populares na indústria aerospace.
Resistência à corrosão refere-se à capacidade de um material resistir a reações químicas ou eletroquímicas, que podem causar degradação, danos ou deterioração do material. A resistência à corrosão é uma propriedade muito importante na ciência dos materiais, especialmente para aplicações que exigem exposição a ambientes agressivos ou meios corrosivos. A resistência à corrosão da liga de titânio deve-se principalmente ao fato de ela poder formar um filme fino denso e auto-reparável de óxido em sua superfície. Esse filme de passivação confere às ligas de titânio uma resistência à corrosão 100 vezes maior do que a do aço inoxidável. Em engenharia oceânica, a liga de titânio é conhecida como "metal oceânico" e tem substituído gradualmente o aço inoxidável devido às suas características de leveza, alta resistência e resistência à corrosão.
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