Titanij je odkril angleški mineralog William Gregor leta 1791. Gregor je analiziral magnetne rudske peske na Cornwalu v Angliji ter izoliral ilmenit.
Štiri leta pozneje, leta 1795, je nemški kemičar Martin Heinri Klaproth iz rutila, pridobljenega z Madžarska, izoliral titanov oksid in nov element poimenoval titanij.
Kovinski titanij je prvi pripravil leta 1910 Matthew A. Hunter na Rensselaer Polytechnic Institute tako, da je segrel TiCl4 s natrijem.
Leta 1932 je luksemburški kemik Wilhelm Justin Kroll uporabil TiCl4 in Na za proizvodnjo velikih količin titanovega kovine. Na začetku druge svetovne vojne je v ameriškem Uradu za rudnike dokazal, da se titan lahko industrijsko pridobi z uporabo Ca namesto Mg kot reducenta za redukcijo TiCl4; ta metoda je znana kot »Kroll proces« in se še vedno pogosto uporablja do danes. Titanovo kovino so prvič industrijsko proizvedli pri DuPontu v Združenih državah Amerike leta 1948.
Do sedaj so Kitajska, Združene države Amerike, Rusija in Japonska glavni proizvajalci titanovih izdelkov, skupaj predstavljajo več kot 90 % svetovne proizvodnje titana.
1. Osnovne lastnosti titana in njegovih zlitin
Po pravici povedano, titan ni redki kovinski element, je deveti najpogostejši element v zemeljski skorji in četrti najpogostejši strukturni kovinski element, tik za aluminijem, železom in magnezijem. Žal pa so rude z visoko vsebnostjo titana redko najdene v zemeljski skorji, čistega titana pa še nikoli niso odkrili. Ker je izdelava čistega titanovega kovinskega materiala zelo težka, je titan vedno tako »drago«. Tudi danes lahko titan proizvajamo le serijojo in občasno, ne moremo ga proizvajati neprekinjeno, kot ostale strukturne kovine.
Med 112 znanimi kemičnimi elementi v periodnem sistemu (slika 1) je približno 85 % kovin ali polkovin. Obstaja več različnih načinov za klasifikacijo kovin, na primer ferne in nefjerne kovine, lahke in težke kovine. Titan je neferna in lahka kovina.
Atomska številka titanovega elementa je 22. Njegova standardna atomska teža je 47,90, gostota pa 4,5 g/cm³, talilna točka pa znaša do 1725 °C. Titan je dimorfen alotrop, pri temperaturah pod 882,5 °C ima tesno pakirano heksagonalno strukturo α-titanija, nad 882,5 °C pa preide v prostorsko centrirano kubično strukturo β-titanija.
Lastnosti kovin so predvsem odvisne od kovinskih vezi med atomi v kristalni mreži, kar pomeni, da prosto mobilni valenčni elektroni v mreži povzročajo tipične kovinske lastnosti, kot je električna prevodnost. Kovine lahko legiramo s plastičnimi deformacijami, ki izvirajo iz drsenja atomov v mreži, ter z dodajanjem primesnih atomov v mrežo. Dodajanje drugih kovinskih elementov čistem titanu za izboljšanje mehanskih lastnosti pri sobni (ali visoki) temperaturi in odpornosti proti koroziji se imenuje titanova zlitina.
Titan in titanove zlitine imata dve izstopajoči lastnosti: visoko specifično trdnost in odlično odpornost proti koroziji.
Specifična trdnost je indikator, ki meri razmerje med trdnostjo in gostoto materiala. Definirana je kot razmerje med trdnostjo materiala (običajno izraženo kot natezna trdnost) in njegovo gostoto. Specifična trdnost se uporablja za ocenjevanje nosilne sposobnosti materialov na enoto mase in je pomemben parameter pri načrtovanju lahkih in visokotrznih konstrukcij. Titanove zlitine so znane po svoji nizki teži in visoki specifični trdnosti, zaradi česar so še posebej priljubljene v letalski in vesoljski industriji.
Korozivna odpornost označuje sposobnost materiala, da upira kemičnim ali elektrokemičnim reakcijam, ki lahko povzročijo degradacijo, poškodbe ali poslabšanje stanja materiala. Odpornost proti koroziji je zelo pomembna lastnost v materialoznanstvu, še posebej za aplikacije, ki zahtevajo izpostavljenost agresivnim okoljem ali korozivnim sredstvom. Odpornost titanove zlitine proti koroziji je predvsem posledica dejstva, da na svoji površini tvori gost, samoodpirajoč se tanki oksidni film. Ta pasivacijski film daje titanovim zlatinam odpornost proti koroziji, ki je 100-krat višja kot pri nerjavnem jeklu. V morskih inženirskih aplikacijah je titanova zlitina znana kot »morski kovinski element« in je zaradi svojih lastnosti, kot so lahka masa, visoka trdnost in odpornost proti koroziji, postopoma nadomestila nerjavno jeklo.
EN
Tople novice
