Титан був відкритий англійським мінералогом Вільямом Грегором у 1791 році. Грегор аналізував магнітні рудні піски в Корнуоллі, Англія, і виділив ільменіт.
Чотири роки потому, у 1795 році, німецький хімік Мартін Генріх Клапрот виділив оксид титану з рутилу, отриманого в Угорщині, і назвав цей новий елемент Титаном.
Металевий титан уперше був отриманий у 1910 році Меттью А. Хантером у Політехнічному інституті Ренсселера шляхом нагрівання TiCl4 з натрієм.
У 1932 році люксембурзький хімік Вільгельм Юстін Кролл використав TiCl4 та Na для отримання великої кількості титану. На початку Другої світової війни він довів у Бюро мінеральних ресурсів США, що титан можна промислово видобувати, використовуючи Ca замість Mg як відновник для відновлення TiCl4; цей метод відомий як «процес Кролла» і досі широко застосовується. Титан був вперше промислово вироблений компанією DuPont у Сполучених Штатах у 1948 році.
На сьогодні Китай, Сполучені Штати, Росія та Японія є основними виробниками титанових виробів, їхня спільна продукція становить понад 90% світового виробництва титану.
1. Основні характеристики титану та його сплавів
Чесно кажучи, титан не є рідкісним металом — це дев'ятий за поширенням елемент в земній корі та четвертий за поширенням конструкційний метал після алюмінію, заліза та магнію. Але шкода, що руди з високим вмістом титану зустрічаються в земній корі досить рідко, а чистий титан у природі ніколи не зустрічався. Оскільки отримання чистого титанового металу є дуже складним процесом, титан завжди був таким «дорогим». Навіть сьогодні титан можна виробляти лише партіями та переривчасто, на відміну від інших конструкційних металів, безперервний процес виробництва для нього відсутній.
Серед 112 відомих хімічних елементів у періодичній системі (Малюнок 1) близько 85 % становлять метали або напівметали. Існує багато способів класифікації металів: кольорові та чорні метали, легкі та важкі метали. Титан є кольоровим і легким металом.
Малюнок 1 періодична система
Атомний номер титану — 22. Його стандартна атомна вага становить 47,90, густина — 4,5 г/см³, а температура плавлення досягає 1725 °C. Титан є диморфним алотропом: при температурах нижче 882,5 °С він має щільно упаковану гексагональну структуру α-титану, а вище 882,5 °С переходить у об'ємноцентровану кубічну структуру β-титану.
Властивості металів переважно залежать від металевих зв'язків між атомами в кристалічній решітці, що означає, що вільно рухомі валентні електрони в решітці зумовлюють типові металеві властивості, такі як електропровідність. Метали можна сплавляти шляхом пластичних деформацій, що виникають внаслідок зсуву атомів у решітці, а також шляхом легування домішковими атомами, доданими до решітки. Додавання інших металевих елементів до чистого титану для покращення його механічних властивостей та стійкості до корозії при кімнатній (високій) температурі називається титановим сплавом.
Титан і титанові сплави мають дві видатні властивості: високу питому міцність і чудову стійкість до корозії.
Питома міцність є показником, що вимірює співвідношення між міцністю та густиною матеріалу. Визначається як відношення міцності матеріалу (зазвичай вираженої як границя міцності при розтягуванні) до його густини. Питома міцність використовується для оцінки несучої здатності матеріалів на одиницю маси і є важливим параметром при проектуванні легких і міцних конструкцій. Сплави титану відомі своєю малою вагою та високою питомою міцністю, що робить їх особливо популярними в авіаційно-космічній промисловості.
Стійкість до корозії вказує на здатність матеріалу чинити опір хімічним або електрохімічним реакціям, які можуть призводити до деградації, пошкодження або псування матеріалу. Стійкість до корозії є дуже важливою властивістю в матеріалознавстві, особливо для застосувань, що передбачають експлуатацію в жорстких умовах або агресивних середовищах. Корозійна стійкість титанового сплаву головним чином обумовлена здатністю утворювати щільну оксидну плівку на поверхні, яка має властивість самовідновлення. Ця пасивуюча плівка забезпечує титановим сплавам у 100 разів вищу стійкість до корозії, ніж нержавіюча сталь. У морському будівництві титановий сплав відомий як «морський метал» і через свої характеристики — легкість, високу міцність і стійкість до корозії — поступово замінює нержавіючу сталь.
EN
Гарячі новини
