Logam paling keras di dunia (Titanium, Chromium dan Tungsten). Apakah titanium sebagai unsur kimia

Yang paling penting bagi ekonomi negara ialah dan kekal aloi dan logam, menggabungkan ringan dan kekuatan. Titanium tergolong dalam kategori bahan ini dan, sebagai tambahan, mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik.

Titanium ialah logam peralihan kumpulan ke-4 tempoh ke-4. Berat molekulnya hanya 22, yang menunjukkan ringan bahan. Pada masa yang sama, bahan itu dibezakan oleh kekuatan luar biasa: di antara semua bahan struktur, ia adalah titanium yang mempunyai kekuatan spesifik tertinggi. Warna putih keperakan.

Apakah titanium, video di bawah akan memberitahu:

Konsep dan ciri

Titanium agak biasa - ia mengambil tempat ke-10 dari segi kandungan dalam kerak bumi. Walau bagaimanapun, hanya pada tahun 1875 bahawa logam yang benar-benar tulen telah diasingkan. Sebelum ini, bahan itu sama ada diperoleh dengan kekotoran, atau sebatiannya dipanggil titanium logam. Kekeliruan ini membawa kepada fakta bahawa sebatian logam digunakan lebih awal daripada logam itu sendiri.

Ini disebabkan oleh keanehan bahan: kekotoran yang paling tidak ketara mempengaruhi sifat bahan, kadang-kadang menghilangkannya sepenuhnya daripada kualiti yang wujud.

Oleh itu, pecahan terkecil logam lain menghilangkan titanium rintangan haba, yang merupakan salah satu kualiti berharganya. Dan penambahan kecil bukan logam menjadikan bahan tahan lama menjadi rapuh dan tidak sesuai untuk digunakan.

Ciri ini segera membahagikan logam yang terhasil kepada 2 kumpulan: teknikal dan tulen.

• Yang pertama digunakan dalam kes di mana kekuatan, ringan dan rintangan kakisan amat diperlukan, kerana titanium tidak pernah kehilangan kualiti terakhir.
• Bahan ketulenan tinggi digunakan di mana bahan diperlukan yang berfungsi di bawah beban yang sangat tinggi dan suhu tinggi, tetapi pada masa yang sama ringan. Ini, sudah tentu, adalah pesawat dan sains roket.

Ciri khas kedua bagi jirim ialah anisotropi. Beberapa kualiti fizikalnya berubah bergantung pada penggunaan daya, yang mesti diambil kira semasa memohon.

Dalam keadaan biasa, logam itu lengai, tidak terhakis sama ada di dalam air laut atau di laut atau udara bandar. Lebih-lebih lagi, ia adalah bahan paling lengai secara biologi yang diketahui, kerana prostesis dan implan titanium digunakan secara meluas dalam perubatan.

Pada masa yang sama, apabila suhu meningkat, ia mula bertindak balas dengan oksigen, nitrogen, dan juga hidrogen, dan menyerap gas dalam bentuk cecair. Ciri yang tidak menyenangkan ini menjadikannya amat sukar untuk mendapatkan logam itu sendiri dan untuk mengeluarkan aloi berasaskannya.

Yang terakhir hanya mungkin apabila menggunakan peralatan vakum. Proses pengeluaran yang paling kompleks telah mengubah elemen yang agak biasa menjadi yang sangat mahal.

Ikatan dengan logam lain

Titanium menduduki kedudukan pertengahan antara dua lagi bahan struktur terkenal - aluminium dan besi, atau lebih tepatnya, aloi besi. Dalam banyak aspek, logam itu lebih unggul daripada "pesaing"nya:

• kekuatan mekanikal titanium adalah 2 kali lebih tinggi daripada besi, dan 6 kali lebih tinggi daripada aluminium. Dalam kes ini, kekuatan meningkat dengan penurunan suhu;
• rintangan kakisan jauh lebih tinggi daripada besi dan juga aluminium;
• Pada suhu biasa, titanium adalah lengai. Walau bagaimanapun, apabila ia meningkat kepada 250 C, ia mula menyerap hidrogen, yang menjejaskan sifat. Dari segi aktiviti kimia, ia lebih rendah daripada magnesium, tetapi, malangnya, ia mengatasi besi dan aluminium;
• logam mengalirkan elektrik jauh lebih lemah: kerintangan elektriknya adalah 5 kali lebih tinggi daripada besi, 20 kali lebih tinggi daripada aluminium, dan 10 kali lebih tinggi daripada magnesium;
• kekonduksian haba juga jauh lebih rendah: 3 kali kurang daripada besi 1, dan 12 kali kurang daripada aluminium. Walau bagaimanapun, sifat ini menghasilkan pekali pengembangan haba yang sangat rendah.

Kebaikan dan keburukan

Malah, titanium mempunyai banyak kelemahan. Tetapi gabungan kekuatan dan ringan sangat diminati sehinggakan kaedah pembuatan yang kompleks mahupun keperluan untuk ketulenan yang luar biasa tidak menghentikan pengguna logam.

Kelebihan bahan yang tidak diragukan termasuk:

• ketumpatan rendah, yang bermaksud berat yang sangat sedikit;
• kekuatan mekanikal yang luar biasa bagi kedua-dua logam titanium itu sendiri dan aloinya. Dengan peningkatan suhu, aloi titanium mengatasi semua aloi aluminium dan magnesium;
• nisbah kekuatan dan ketumpatan - kekuatan khusus, mencapai 30-35, iaitu hampir 2 kali lebih tinggi daripada keluli struktur terbaik;
• di udara, titanium disalut dengan lapisan nipis oksida, yang memberikan rintangan kakisan yang sangat baik.

Logam juga mempunyai kelemahannya:

• Rintangan kakisan dan lengai hanya terpakai pada produk permukaan tidak aktif. Debu atau pencukur titanium, sebagai contoh, menyala secara spontan dan terbakar pada suhu 400 C;
• kaedah yang sangat kompleks untuk mendapatkan logam titanium memberikan kos yang sangat tinggi. Bahannya jauh lebih mahal daripada besi, atau;
• keupayaan untuk menyerap gas atmosfera dengan peningkatan suhu memerlukan penggunaan peralatan vakum untuk mencairkan dan mendapatkan aloi, yang juga meningkatkan kos dengan ketara;
• titanium mempunyai sifat anti geseran yang lemah - ia tidak berfungsi untuk geseran;
• logam dan aloinya terdedah kepada kakisan hidrogen, yang sukar untuk dicegah;
• titanium sukar dimesin. Kimpalan ia juga sukar kerana peralihan fasa semasa pemanasan.

Lembaran titanium (foto)

Sifat dan ciri

Sangat bergantung pada kebersihan. Data rujukan menerangkan, sudah tentu, logam tulen, tetapi ciri-ciri titanium teknikal boleh berbeza-beza dengan ketara.

• Ketumpatan logam berkurangan apabila dipanaskan daripada 4.41 kepada 4.25 g/cm3. Peralihan fasa mengubah ketumpatan sebanyak 0.15% sahaja.
• Takat lebur logam ialah 1668 C. Takat didih ialah 3227 C. Titanium ialah bahan refraktori.
• Secara purata, kekuatan tegangan adalah 300-450 MPa, bagaimanapun, angka ini boleh ditingkatkan kepada 2000 MPa dengan menggunakan pengerasan dan penuaan, serta pengenalan elemen tambahan.
• Pada skala HB, kekerasan ialah 103 dan ini bukan hadnya.
• Kapasiti haba titanium adalah rendah - 0.523 kJ/(kg K).
• Rintangan elektrik tertentu - 42.1 10 -6 ohm cm.
• Titanium ialah paramagnet. Apabila suhu menurun, kerentanan magnetnya berkurangan.
• Logam secara keseluruhan dicirikan oleh kemuluran dan kebolehtempaan. Walau bagaimanapun, sifat ini sangat dipengaruhi oleh oksigen dan nitrogen dalam aloi. Kedua-dua elemen menjadikan bahan rapuh.

Bahan ini tahan kepada banyak asid, termasuk nitrik, sulfurik dalam kepekatan rendah dan hampir semua asid organik kecuali formik. Kualiti ini memastikan bahawa titanium mendapat permintaan dalam industri kimia, petrokimia, kertas, dan sebagainya.

Struktur dan komposisi

Titanium - walaupun ia adalah logam peralihan, dan kerintangan elektriknya rendah, namun, ia adalah logam dan mengalirkan arus elektrik, yang bermaksud struktur yang teratur. Apabila dipanaskan pada suhu tertentu, struktur berubah:

• sehingga 883 C, fasa α stabil dengan ketumpatan 4.55 g / cu. lihat Ia dibezakan oleh kekisi heksagon yang padat. Oksigen larut dalam fasa ini dengan pembentukan penyelesaian interstisial dan menstabilkan pengubahsuaian α - menolak had suhu;
• di atas 883 C, fasa-β dengan kekisi padu berpusat badan adalah stabil. Ketumpatannya agak kurang - 4.22 g / cu. Hidrogen menstabilkan struktur ini - apabila ia dibubarkan dalam titanium, larutan interstisial dan hidrida juga terbentuk.

Ciri ini menjadikan kerja ahli metalurgi sangat sukar. Keterlarutan hidrogen berkurangan secara mendadak apabila titanium disejukkan, dan hidrogen hidrida, fasa-γ, memendakan dalam aloi.

Ia menyebabkan keretakan sejuk semasa mengimpal, jadi pengeluar perlu bekerja lebih keras selepas mencairkan logam untuk membersihkannya daripada hidrogen.

Mengenai di mana anda boleh mencari dan cara membuat titanium, kami akan memberitahu di bawah.

Video ini didedikasikan untuk penerangan titanium sebagai logam:

Pengeluaran dan perlombongan

Titanium adalah sangat biasa, supaya dengan bijih yang mengandungi logam, dan dalam kuantiti yang agak besar, tidak ada kesukaran. Bahan mentah adalah rutil, anatase dan brookite - titanium dioksida dalam pelbagai pengubahsuaian, ilmenit, pyrophanite - sebatian dengan besi, dan sebagainya.

Tetapi ia adalah kompleks dan memerlukan peralatan yang mahal. Kaedah mendapatkan agak berbeza, kerana komposisi bijih adalah berbeza. Sebagai contoh, skema untuk mendapatkan logam daripada bijih ilmenit kelihatan seperti ini:

• mendapatkan sanga titanium - batu dimuatkan ke dalam relau arka elektrik bersama-sama dengan agen pengurangan - antrasit, arang dan dipanaskan hingga 1650 C. Pada masa yang sama, besi diasingkan, yang digunakan untuk mendapatkan besi tuang dan titanium dioksida dalam sanga ;
• sanga diklorin dalam lombong atau garam klorinator. Intipati proses adalah untuk menukar pepejal dioksida kepada titanium tetraklorida gas;
• dalam relau rintangan dalam kelalang khas, logam dikurangkan dengan natrium atau magnesium daripada klorida. Akibatnya, jisim mudah diperoleh - span titanium. Ini adalah titanium teknikal yang agak sesuai untuk pembuatan peralatan kimia, contohnya;
• jika logam yang lebih tulen diperlukan, mereka menggunakan penapisan - dalam kes ini, logam bertindak balas dengan iodin untuk mendapatkan iodida gas, dan yang terakhir, di bawah pengaruh suhu - 1300-1400 C, dan arus elektrik, terurai, melepaskan titanium tulen. Arus elektrik dibekalkan melalui dawai titanium yang diregangkan dalam retort, di mana bahan tulen dimendapkan.

Untuk mendapatkan jongkong titanium, span titanium dileburkan dalam relau vakum untuk mengelakkan hidrogen dan nitrogen daripada larut.

Harga titanium setiap 1 kg sangat tinggi: bergantung pada tahap ketulenan, logam berharga dari $25 hingga $40 setiap 1 kg. Sebaliknya, kes alat keluli tahan karat tahan asid akan menelan kos 150 rubel. dan akan bertahan tidak lebih dari 6 bulan. Titanium akan menelan kos kira-kira 600 r, tetapi dikendalikan selama 10 tahun. Terdapat banyak kemudahan pengeluaran titanium di Rusia.

Kawasan kegunaan

Pengaruh tahap pemurnian pada sifat fizikal dan mekanikal memaksa kita untuk mempertimbangkannya dari sudut pandangan ini. Jadi, teknikal, iaitu, bukan logam tulen, mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik, ringan dan kekuatan, yang menentukan penggunaannya:

• industri kimia– penukar haba, paip, selongsong, bahagian pam, kelengkapan dan sebagainya. Bahan ini sangat diperlukan di kawasan di mana rintangan dan kekuatan asid diperlukan;
• industri pengangkutan- bahan itu digunakan untuk membuat kenderaan dari kereta api ke basikal. Dalam kes pertama, logam memberikan jisim sebatian yang lebih kecil, yang menjadikan daya tarikan lebih cekap, dalam yang kedua ia memberikan ringan dan kekuatan, bukan untuk apa-apa bingkai basikal titanium dianggap yang terbaik;
• hal ehwal tentera laut- titanium digunakan untuk membuat penukar haba, penyenyap ekzos untuk kapal selam, injap, kipas, dan sebagainya;
• dalam pembinaan digunakan secara meluas - titanium - bahan yang sangat baik untuk kemasan fasad dan bumbung. Bersama-sama dengan kekuatan, aloi memberikan satu lagi kelebihan yang penting untuk seni bina - keupayaan untuk memberikan produk konfigurasi yang paling pelik, keupayaan untuk membentuk aloi adalah tidak terhad.

Logam tulen juga sangat tahan terhadap suhu tinggi dan mengekalkan kekuatannya. Permohonan adalah jelas:

• industri roket dan pesawat - sarung dibuat daripadanya. Bahagian enjin, pengikat, bahagian casis dan sebagainya;
• perubatan - kelengaman biologi dan ringan menjadikan titanium sebagai bahan yang lebih menjanjikan untuk prostetik, sehingga injap jantung;
• teknologi kriogenik - titanium adalah salah satu daripada beberapa bahan yang, apabila suhu turun, hanya menjadi lebih kuat dan tidak kehilangan keplastikan.

Titanium adalah bahan struktur dengan kekuatan tertinggi dengan keringanan dan kemuluran sedemikian. Kualiti unik ini memberikannya peranan yang semakin penting dalam ekonomi negara.

Video di bawah akan memberitahu anda di mana untuk mendapatkan titanium untuk pisau:

Sifat fizikal dan kimia titanium, mendapatkan titanium

Penggunaan titanium dalam bentuk tulen dan dalam bentuk aloi, penggunaan titanium dalam bentuk sebatian, kesan fisiologi titanium

Bahagian 1. Sejarah dan kejadian titanium dalam alam semula jadi.

Titan -ini adalah unsur subkumpulan sekunder kumpulan keempat, tempoh keempat sistem berkala unsur kimia D. I. Mendeleev, dengan nombor atom 22. Bahan ringkas titanium (nombor CAS: 7440-32-6) ialah logam ringan perak -warna putih. Ia wujud dalam dua pengubahsuaian kristal: α-Ti dengan kekisi heksagon padat rapat, β-Ti dengan pembungkusan berpusat badan padu, suhu transformasi polimorfik α↔β ialah 883 °C. Takat lebur 1660±20 °C.

Sejarah dan kehadiran dalam sifat titanium

Titan dinamakan sempena watak Yunani purba Titans. Ahli kimia Jerman Martin Klaproth menamakannya dengan cara ini atas sebab peribadinya, tidak seperti orang Perancis, yang cuba memberi nama mengikut ciri kimia unsur tersebut, tetapi kerana sifat unsur itu tidak diketahui pada masa itu, nama sedemikian adalah dipilih.

Titanium adalah unsur ke-10 dari segi bilangannya di planet kita. Jumlah titanium dalam kerak bumi ialah 0.57% mengikut berat dan 0.001 miligram setiap 1 liter air laut. Deposit titanium terletak di wilayah: Republik Afrika Selatan, Ukraine, Rusia, Kazakhstan, Jepun, Australia, India, Ceylon, Brazil dan Korea Selatan.

Dari segi sifat fizikal, titanium adalah logam keperakan ringan, di samping itu, ia dicirikan oleh kelikatan yang tinggi semasa pemesinan dan terdedah kepada melekat pada alat pemotong, jadi pelincir atau penyemburan khas digunakan untuk menghapuskan kesan ini. Pada suhu bilik, ia ditutup dengan filem lut sinar TiO2 oksida, kerana ia tahan terhadap kakisan dalam persekitaran yang paling agresif, kecuali untuk alkali. Debu titanium mempunyai keupayaan untuk meletup, dengan takat kilat 400 °C. Pencukur titanium mudah terbakar.

Untuk menghasilkan titanium tulen atau aloinya, dalam kebanyakan kes, titanium dioksida digunakan dengan sebilangan kecil sebatian termasuk di dalamnya. Sebagai contoh, pekat rutil yang diperolehi dengan benefisiasi bijih titanium. Tetapi rizab rutil sangat kecil, dan sehubungan dengan ini, apa yang dipanggil rutil sintetik atau sanga titanium, yang diperoleh semasa pemprosesan pekat ilmenit, digunakan.

Penemu titanium dianggap sebagai rahib Inggeris William Gregor yang berusia 28 tahun. Pada tahun 1790, semasa menjalankan tinjauan mineralogi di parokinya, beliau menarik perhatian kepada kelaziman dan sifat luar biasa pasir hitam di lembah Menaken di barat daya England dan mula menerokainya. Di dalam pasir, imam menjumpai butiran mineral hitam berkilat, tertarik oleh magnet biasa. Diperolehi pada tahun 1925 oleh Van Arkel dan de Boer melalui kaedah iodida, titanium yang paling tulen ternyata menjadi logam mulur dan berteknologi dengan banyak sifat berharga yang menarik perhatian pelbagai pereka dan jurutera. Pada tahun 1940, Croll mencadangkan kaedah magnesium-terma untuk mengekstrak titanium daripada bijih, yang masih menjadi kaedah utama pada masa ini. Pada tahun 1947, 45 kg pertama titanium tulen secara komersial telah dihasilkan.

Dalam sistem unsur berkala Mendeleev, titanium mempunyai nombor siri 22. Jisim atom titanium semulajadi, dikira daripada hasil kajian isotopnya, ialah 47.926. Jadi, nukleus atom titanium neutral mengandungi 22 proton. Bilangan neutron, iaitu, zarah tidak bercas neutral, adalah berbeza: lebih kerap 26, tetapi boleh berbeza dari 24 hingga 28. Oleh itu, bilangan isotop titanium adalah berbeza. Secara keseluruhan, 13 isotop unsur No 22 kini diketahui.Titanium semulajadi terdiri daripada campuran lima isotop stabil, titanium-48 adalah yang paling banyak diwakili, bahagiannya dalam bijih semula jadi ialah 73.99%. Titanium dan unsur-unsur lain subkumpulan IVB sangat serupa dalam sifat kepada unsur-unsur subkumpulan IIIB (kumpulan skandium), walaupun mereka berbeza daripada yang terakhir dalam keupayaan mereka untuk mempamerkan valensi yang besar. Persamaan titanium dengan skandium, yttrium, serta dengan unsur-unsur subkumpulan VB - vanadium dan niobium, juga dinyatakan dalam fakta bahawa titanium sering dijumpai dalam mineral semula jadi bersama-sama dengan unsur-unsur ini. Dengan halogen monovalen (fluorin, bromin, klorin dan iodin), ia boleh membentuk sebatian di-tri- dan tetra, dengan sulfur dan unsur kumpulannya (selenium, tellurium) - mono- dan disulfida, dengan oksigen - oksida, dioksida dan trioksida .

Titanium juga membentuk sebatian dengan hidrogen (hidrida), nitrogen (nitrida), karbon (karbida), fosforus (fosfida), arsenik (arsides), serta sebatian dengan banyak logam - sebatian antara logam. Titanium membentuk bukan sahaja mudah, tetapi juga banyak sebatian kompleks; banyak sebatian dengan bahan organik diketahui. Seperti yang dapat dilihat dari senarai sebatian di mana titanium boleh mengambil bahagian, ia secara kimia sangat aktif. Dan pada masa yang sama, titanium adalah salah satu daripada beberapa logam dengan rintangan kakisan yang sangat tinggi: ia boleh dikatakan kekal di udara, dalam air sejuk dan mendidih, ia sangat tahan dalam air laut, dalam larutan banyak garam, bukan organik dan organik. asid. Dari segi rintangan kakisannya dalam air laut, ia mengatasi semua logam, kecuali yang mulia - emas, platinum, dll., kebanyakan jenis keluli tahan karat, nikel, tembaga dan aloi lain. Di dalam air, dalam banyak persekitaran yang agresif, titanium tulen tidak tertakluk kepada kakisan. Menentang titanium dan kakisan hakisan yang terhasil daripada gabungan kesan kimia dan mekanikal pada logam. Dalam hal ini, ia tidak kalah dengan gred terbaik keluli tahan karat, aloi berasaskan tembaga dan bahan struktur lain. Titanium juga menahan kakisan keletihan dengan baik, yang sering menunjukkan dirinya dalam bentuk pelanggaran integriti dan kekuatan logam (retak, pusat kakisan tempatan, dll.). Tingkah laku titanium dalam banyak persekitaran yang agresif, seperti nitrogen, hidroklorik, sulfurik, "aqua regia" dan asid dan alkali lain, adalah mengejutkan dan mengagumkan untuk logam ini.

Titanium adalah logam yang sangat tahan api. Untuk masa yang lama dipercayai bahawa ia cair pada 1800 ° C, tetapi pada pertengahan 50-an. Para saintis Inggeris Diardorf dan Hayes mewujudkan takat lebur untuk unsur titanium tulen. Ia berjumlah 1668 ± 3 ° C. Dari segi refraktorinya, titanium adalah yang kedua selepas logam seperti tungsten, tantalum, niobium, renium, molibdenum, platinoids, zirkonium, dan antara logam struktur utama ia berada di tempat pertama. Ciri terpenting titanium sebagai logam ialah sifat fizikal dan kimianya yang unik: ketumpatan rendah, kekuatan tinggi, kekerasan, dll. Perkara utama ialah sifat ini tidak berubah dengan ketara pada suhu tinggi.

Titanium ialah logam ringan, ketumpatannya pada 0°C hanya 4.517 g/cm8, dan pada 100°C ialah 4.506 g/cm3. Titanium tergolong dalam kumpulan logam dengan graviti tentu kurang daripada 5 g/cm3. Ini termasuk semua logam alkali (natrium, kadium, litium, rubidium, cesium) dengan graviti tentu 0.9–1.5 g/cm3, magnesium (1.7 g/cm3), aluminium (2.7 g/cm3) dan lain-lain. Titanium lebih daripada 1.5 kali lebih berat daripada aluminium, dan dalam hal ini, sudah tentu, ia kalah kepadanya, tetapi ia adalah 1.5 kali lebih ringan daripada besi (7.8 g/cm3). Walau bagaimanapun, dengan menduduki kedudukan pertengahan antara aluminium dan besi dari segi ketumpatan spesifik, titanium melebihi mereka berkali-kali ganda dalam sifat mekanikalnya.). Titanium mempunyai kekerasan yang ketara: ia adalah 12 kali lebih keras daripada aluminium, 4 kali lebih keras daripada besi dan tembaga. Satu lagi ciri penting logam ialah kekuatan hasilnya. Lebih tinggi ia, lebih baik bahagian yang diperbuat daripada logam ini menahan beban operasi. Kekuatan hasil titanium hampir 18 kali lebih tinggi daripada aluminium. Kekuatan khusus aloi titanium boleh ditingkatkan dengan faktor 1.5–2. Sifat mekanikalnya yang tinggi dipelihara dengan baik pada suhu sehingga beberapa ratus darjah. Titanium tulen sesuai untuk semua jenis pemprosesan dalam keadaan panas dan sejuk: ia boleh ditempa seperti besi, dilukis dan juga dibuat menjadi dawai, digulung menjadi kepingan, pita dan kerajang sehingga 0.01 mm tebal.

Tidak seperti kebanyakan logam, titanium mempunyai rintangan elektrik yang ketara: jika kekonduksian elektrik perak diambil sebagai 100, maka kekonduksian elektrik tembaga ialah 94, aluminium ialah 60, besi dan platinum ialah -15, dan titanium hanya 3.8. Titanium adalah logam paramagnet, ia tidak bermagnet seperti besi dalam medan magnet, tetapi ia tidak ditolak keluar daripadanya seperti tembaga. Kerentanan magnetnya sangat lemah, harta ini boleh digunakan dalam pembinaan. Titanium mempunyai kekonduksian haba yang agak rendah, hanya 22.07 W / (mK), iaitu kira-kira 3 kali lebih rendah daripada kekonduksian terma besi, 7 kali lebih rendah daripada magnesium, 17-20 kali lebih rendah daripada aluminium dan tembaga. Oleh itu, pekali pengembangan haba linear titanium adalah lebih rendah daripada bahan struktur lain: pada 20 C, ia adalah 1.5 kali lebih rendah daripada besi, 2 - untuk tembaga, dan hampir 3 - untuk aluminium. Oleh itu, titanium adalah konduktor elektrik dan haba yang lemah.

Hari ini, aloi titanium digunakan secara meluas dalam teknologi penerbangan. Aloi titanium pertama kali digunakan pada skala industri dalam pembinaan enjin jet pesawat. Penggunaan titanium dalam reka bentuk enjin jet memungkinkan untuk mengurangkan beratnya sebanyak 10...25%. Khususnya, cakera pemampat dan bilah, bahagian pengambilan udara, ram pemandu dan pengikat diperbuat daripada aloi titanium. Aloi titanium sangat diperlukan untuk pesawat supersonik. Peningkatan kelajuan penerbangan pesawat membawa kepada peningkatan suhu kulit, akibatnya aloi aluminium tidak lagi memenuhi keperluan yang dikenakan oleh teknologi penerbangan pada kelajuan supersonik. Suhu kulit dalam kes ini mencapai 246...316 °C. Di bawah keadaan ini, aloi titanium ternyata menjadi bahan yang paling boleh diterima. Pada tahun 70-an, penggunaan aloi titanium untuk kerangka udara pesawat awam meningkat dengan ketara. Dalam pesawat jarak sederhana TU-204, jumlah jisim bahagian yang diperbuat daripada aloi titanium ialah 2570 kg. Penggunaan titanium dalam helikopter secara beransur-ansur berkembang, terutamanya untuk bahagian sistem pemutar utama, pemacu, dan sistem kawalan. Tempat penting diduduki oleh aloi titanium dalam sains roket.

Oleh kerana rintangan kakisan yang tinggi dalam air laut, titanium dan aloinya digunakan dalam pembinaan kapal untuk pembuatan kipas, penyaduran kapal, kapal selam, torpedo, dll. Cengkerang tidak melekat pada titanium dan aloinya, yang secara mendadak meningkatkan rintangan kapal apabila ia bergerak. Secara beransur-ansur, kawasan penggunaan titanium semakin berkembang. Titanium dan aloinya digunakan dalam industri kimia, petrokimia, pulpa dan kertas dan makanan, metalurgi bukan ferus, kejuruteraan kuasa, elektronik, teknologi nuklear, penyaduran elektrik, dalam pembuatan senjata, untuk pembuatan plat perisai, instrumen pembedahan, implan pembedahan, loji penyahgaraman, alat ganti kereta lumba , peralatan sukan (kelab golf, peralatan memanjat), bahagian jam tangan dan juga barang kemas. Nitriding titanium membawa kepada pembentukan filem emas di permukaannya, yang tidak kalah dalam keindahannya dengan emas sebenar.

Penemuan TiO2 dibuat hampir serentak dan bebas oleh orang Inggeris W. Gregor dan ahli kimia Jerman M. G. Klaproth. W. Gregor, mengkaji komposisi pasir ferrugin magnetik (Creed, Cornwall, England, 1791), mengasingkan "bumi" (oksida) baru daripada logam yang tidak diketahui, yang dipanggilnya menaken. Pada tahun 1795, ahli kimia Jerman Klaproth menemui unsur baru dalam rutil mineral dan menamakannya titanium. Dua tahun kemudian, Klaproth menetapkan bahawa bumi rutil dan menaken adalah oksida dari unsur yang sama, di belakangnya nama "titanium" yang dicadangkan oleh Klaproth kekal. Selepas 10 tahun, penemuan titanium berlaku buat kali ketiga. Saintis Perancis L. Vauquelin menemui titanium dalam anatase dan membuktikan bahawa rutil dan anatase adalah titanium oksida yang sama.

Sampel pertama titanium logam diperolehi pada tahun 1825 oleh J. Ya. Berzelius. Oleh kerana aktiviti kimia titanium yang tinggi dan kerumitan penulenannya, A. van Arkel dan I. de Boer Belanda memperoleh sampel Ti tulen pada tahun 1925 melalui penguraian terma wap titanium iodida TiI4.

Titanium adalah yang ke-10 paling banyak di alam semula jadi. Kandungan dalam kerak bumi ialah 0.57% mengikut jisim, dalam air laut 0.001 mg/l. 300 g/t dalam batu ultrabes, 9 kg/t dalam batu asas, 2.3 kg/t dalam batu asid, 4.5 kg/t dalam tanah liat dan syal. Dalam kerak bumi, titanium hampir selalu tetravalen dan hanya terdapat dalam sebatian oksigen. Ia tidak berlaku dalam bentuk bebas. Titanium dalam keadaan luluhawa dan pemendakan mempunyai pertalian geokimia untuk Al2O3. Ia tertumpu dalam bauksit kerak luluhawa dan dalam sedimen tanah liat marin. Pemindahan titanium dilakukan dalam bentuk serpihan mekanikal mineral dan dalam bentuk koloid. Sehingga 30% TiO2 mengikut berat terkumpul dalam beberapa tanah liat. Mineral titanium tahan luluhawa dan membentuk kepekatan yang besar dalam placer. Lebih daripada 100 mineral yang mengandungi titanium diketahui. Yang paling penting ialah: rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetit FeTiO3 + Fe3O4, perovskit CaTiO3, titanit CaTiSiO5. Terdapat bijih titanium primer - ilmenit-titanomagnetit dan placer - rutil-ilmenit-zirkon.

Bijih utama: ilmenit (FeTiO3), rutil (TiO2), titanit (CaTiSiO5).

Pada tahun 2002, 90% daripada titanium yang dilombong telah digunakan untuk pengeluaran titanium dioksida TiO2. Pengeluaran dunia titanium dioksida adalah 4.5 juta tan setahun. Rizab titanium dioksida yang disahkan (tanpa Rusia) adalah kira-kira 800 juta tan.Untuk tahun 2006, menurut US Geological Survey, dari segi titanium dioksida dan tidak termasuk Rusia, rizab bijih ilmenit berjumlah 603-673 juta tan, dan rutil - 49.7- 52.7 juta tan Oleh itu, pada kadar pengeluaran semasa, rizab titanium terbukti dunia (tidak termasuk Rusia) akan mencukupi untuk lebih daripada 150 tahun.

Rusia mempunyai rizab titanium kedua terbesar di dunia selepas China. Pangkalan sumber mineral titanium di Rusia terdiri daripada 20 deposit (di mana 11 adalah primer dan 9 adalah aluvium), tersebar secara merata di seluruh negara. Deposit terbesar yang diterokai (Yaregskoye) terletak 25 km dari bandar Ukhta (Komi Republic). Rizab deposit dianggarkan sebanyak 2 bilion tan bijih dengan purata kandungan titanium dioksida kira-kira 10%.

Pengeluar titanium terbesar di dunia ialah syarikat Rusia VSMPO-AVISMA.

Sebagai peraturan, bahan permulaan untuk pengeluaran titanium dan sebatiannya adalah titanium dioksida dengan jumlah kekotoran yang agak kecil. Khususnya, ia boleh menjadi pekat rutil yang diperoleh semasa beneficiation bijih titanium. Walau bagaimanapun, rizab rutil di dunia sangat terhad, dan apa yang dipanggil rutil sintetik atau sanga titanium, yang diperoleh semasa pemprosesan pekat ilmenit, lebih kerap digunakan. Untuk mendapatkan sanga titanium, pekat ilmenit dikurangkan dalam relau arka elektrik, manakala besi dipisahkan kepada fasa logam (besi tuang), dan bukan titanium oksida dan kekotoran yang dikurangkan membentuk fasa sanga. Sanga kaya diproses dengan kaedah klorida atau asid sulfurik.

Dalam bentuk tulen dan dalam bentuk aloi

Monumen titanium kepada Gagarin di Leninsky Prospekt di Moscow

Logam digunakan dalam: industri kimia (reaktor, saluran paip, pam, kelengkapan saluran paip), industri ketenteraan (perisai badan, perisai dan penghadang api dalam penerbangan, badan kapal selam), proses perindustrian (loji penyahgaraman, proses pulpa dan kertas), industri automotif , industri pertanian, industri makanan, perhiasan menindik, industri perubatan (prostesis, osteoprostesis), instrumen pergigian dan endodontik, implan pergigian, barangan sukan, barang kemas (Alexander Khomov), telefon bimbit, aloi ringan, dll. Ia adalah bahan struktur yang paling penting dalam pesawat, roket, pembinaan kapal.

Tuangan titanium dijalankan dalam relau vakum dalam acuan grafit. Pemutus pelaburan vakum juga digunakan. Disebabkan oleh kesukaran teknologi, ia digunakan dalam pemutus artistik pada tahap yang terhad. Arca titanium tuang monumental pertama di dunia ialah monumen kepada Yuri Gagarin di dataran yang dinamakan sempena namanya di Moscow.

Titanium ialah penambahan pengaloian dalam kebanyakan keluli aloi dan kebanyakan aloi istimewa.

Nitinol (nikel-titanium) ialah aloi ingatan bentuk yang digunakan dalam perubatan dan teknologi.

Titanium aluminida sangat tahan terhadap pengoksidaan dan tahan haba, yang seterusnya menentukan penggunaannya dalam industri penerbangan dan automotif sebagai bahan struktur.

Titanium adalah salah satu bahan getter yang paling biasa digunakan dalam pam vakum tinggi.

Titanium dioksida putih (TiO2) digunakan dalam cat (seperti titanium putih) serta dalam pembuatan kertas dan plastik. Bahan tambahan makanan E171.

Sebatian organotitanium (cth tetrabutoxytitanium) digunakan sebagai pemangkin dan pengeras dalam industri kimia dan cat.

Sebatian titanium bukan organik digunakan dalam industri kimia, elektronik, gentian kaca sebagai bahan tambahan atau salutan.

Titanium karbida, titanium diborida, titanium karbonitrida adalah komponen penting bahan superhard untuk pemprosesan logam.

Titanium nitride digunakan untuk melapisi alatan, kubah gereja dan dalam pembuatan barang kemas pakaian, kerana. mempunyai warna seperti emas.

Barium titanat BaTiO3, plumbum titanat PbTiO3 dan beberapa titanat lain ialah ferroelektrik.

Terdapat banyak aloi titanium dengan logam yang berbeza. Unsur aloi dibahagikan kepada tiga kumpulan, bergantung kepada kesannya terhadap suhu transformasi polimorfik: penstabil beta, penstabil alfa dan pengeras neutral. Yang pertama menurunkan suhu transformasi, yang terakhir meningkatkannya, dan yang terakhir tidak menjejaskannya, tetapi membawa kepada pengerasan penyelesaian matriks. Contoh penstabil alfa: aluminium, oksigen, karbon, nitrogen. Penstabil beta: molibdenum, vanadium, besi, kromium, nikel. Pengeras neutral: zirkonium, timah, silikon. Penstabil beta pula dibahagikan kepada beta-isomorphic dan beta-eutectoid-forming. Aloi titanium yang paling biasa ialah aloi Ti-6Al-4V (dalam klasifikasi Rusia - VT6).

60% - cat;

20% - plastik;

13% - kertas;

7% - kejuruteraan mekanikal.

$15-25 sekilo, bergantung kepada ketulenan.

Ketulenan dan gred titanium kasar (span titanium) biasanya ditentukan oleh kekerasannya, yang bergantung pada kandungan kekotoran. Jenama yang paling biasa ialah TG100 dan TG110.

Harga ferrotitanium (minimum 70% titanium) pada 22/12/2010 ialah $6.82 sekilogram. Pada 01.01.2010 harganya berada pada paras $5.00 sekilogram.

Di Rusia, harga titanium pada awal tahun 2012 adalah 1200-1500 rubel/kg.

Kelebihan:

ketumpatan rendah (4500 kg / m3) membantu mengurangkan jisim bahan yang digunakan;

kekuatan mekanikal yang tinggi. Perlu diingatkan bahawa pada suhu tinggi (250-500 °C) aloi titanium lebih unggul dalam kekuatan berbanding aloi aluminium dan magnesium berkekuatan tinggi;

rintangan kakisan yang luar biasa tinggi, disebabkan oleh keupayaan titanium untuk membentuk filem berterusan TiO2 oksida nipis (5-15 mikron) pada permukaan, terikat kuat pada jisim logam;

kekuatan khusus (nisbah kekuatan dan ketumpatan) aloi titanium terbaik mencapai 30-35 atau lebih, iaitu hampir dua kali ganda kekuatan khusus keluli aloi.

Kelemahan:

kos pengeluaran yang tinggi, titanium jauh lebih mahal daripada besi, aluminium, tembaga, magnesium;

interaksi aktif pada suhu tinggi, terutamanya dalam keadaan cecair, dengan semua gas yang membentuk atmosfera, akibatnya titanium dan aloinya hanya boleh cair dalam vakum atau dalam persekitaran gas lengai;

kesukaran yang terlibat dalam pengeluaran sisa titanium;

sifat anti geseran yang lemah kerana titanium melekat pada banyak bahan, titanium yang dipasangkan dengan titanium tidak boleh berfungsi untuk geseran;

kecenderungan tinggi titanium dan banyak aloinya kepada pereputan hidrogen dan kakisan garam;

kebolehmesinan yang lemah serupa dengan keluli tahan karat austenit;

kereaktifan tinggi, kecenderungan pertumbuhan bijian pada suhu tinggi dan perubahan fasa semasa kitaran kimpalan menyebabkan kesukaran dalam mengimpal titanium.

Bahagian utama titanium dibelanjakan untuk keperluan teknologi penerbangan dan roket dan pembinaan kapal marin. Titanium (ferrotitanium) digunakan sebagai bahan tambahan mengaloi kepada keluli berkualiti tinggi dan sebagai penyahoksida. Titanium teknikal digunakan untuk pembuatan tangki, reaktor kimia, saluran paip, kelengkapan, pam, injap dan produk lain yang beroperasi dalam persekitaran yang agresif. Grid dan bahagian lain peranti elektrovakum yang beroperasi pada suhu tinggi diperbuat daripada titanium padat.

Dari segi penggunaan sebagai bahan struktur, titanium berada di tempat ke-4, kedua selepas Al, Fe dan Mg. Titanium aluminida sangat tahan terhadap pengoksidaan dan tahan haba, yang seterusnya menentukan penggunaannya dalam industri penerbangan dan automotif sebagai bahan struktur. Keselamatan biologi titanium menjadikannya bahan yang sangat baik untuk industri makanan dan pembedahan rekonstruktif.

Titanium dan aloinya digunakan secara meluas dalam kejuruteraan kerana kekuatan mekanikalnya yang tinggi, yang dikekalkan pada suhu tinggi, rintangan kakisan, rintangan haba, kekuatan khusus, ketumpatan rendah dan sifat berguna yang lain. Kos tinggi titanium dan aloinya dalam banyak kes diimbangi oleh prestasinya yang lebih tinggi, dan dalam beberapa kes ia adalah satu-satunya bahan yang boleh digunakan untuk mengeluarkan peralatan atau struktur yang mampu beroperasi dalam keadaan tertentu.

Aloi titanium memainkan peranan penting dalam teknologi penerbangan, di mana tujuannya adalah untuk mendapatkan reka bentuk paling ringan digabungkan dengan kekuatan yang diperlukan. Titanium adalah ringan berbanding logam lain, tetapi pada masa yang sama ia boleh berfungsi pada suhu tinggi. Aloi titanium digunakan untuk membuat kulit, bahagian pengikat, set kuasa, bahagian casis, dan pelbagai unit. Juga, bahan-bahan ini digunakan dalam pembinaan enjin jet pesawat. Ini membolehkan anda mengurangkan berat badan mereka sebanyak 10-25%. Aloi titanium digunakan untuk menghasilkan cakera pemampat dan bilah, bahagian masuk udara dan pemandu arah, dan pengikat.

Titanium dan aloinya juga digunakan dalam sains roket. Memandangkan operasi jangka pendek enjin dan laluan pantas lapisan atmosfera yang padat, masalah kekuatan keletihan, ketahanan statik, dan, sedikit sebanyak, rayapan disingkirkan dalam sains roket.

Titanium teknikal tidak sesuai untuk aplikasi penerbangan kerana rintangan haba yang tidak mencukupi, tetapi disebabkan oleh rintangan kakisan yang sangat tinggi, dalam beberapa kes ia amat diperlukan dalam industri kimia dan pembinaan kapal. Jadi ia digunakan dalam pembuatan pemampat dan pam untuk mengepam media agresif seperti asid sulfurik dan hidroklorik dan garamnya, saluran paip, injap, autoklaf, pelbagai bekas, penapis, dll. Hanya titanium yang mempunyai rintangan kakisan dalam media seperti klorin basah, larutan berair dan berasid klorin, oleh itu peralatan untuk industri klorin diperbuat daripada logam ini. Titanium digunakan untuk membuat penukar haba yang beroperasi dalam persekitaran yang menghakis, contohnya, dalam asid nitrik (bukan wasap). Dalam pembinaan kapal, titanium digunakan untuk pembuatan kipas, penyaduran kapal, kapal selam, torpedo, dll. Cengkerang tidak melekat pada titanium dan aloinya, yang secara mendadak meningkatkan rintangan kapal apabila ia bergerak.

Aloi titanium menjanjikan untuk digunakan dalam banyak aplikasi lain, tetapi penggunaannya dalam teknologi dikekang oleh kos tinggi dan kekurangan titanium.

Sebatian titanium juga digunakan secara meluas dalam pelbagai industri. Titanium karbida mempunyai kekerasan yang tinggi dan digunakan dalam pembuatan alat pemotong dan bahan kasar. Titanium dioksida putih (TiO2) digunakan dalam cat (seperti titanium putih) serta dalam pembuatan kertas dan plastik. Sebatian organotitanium (cth tetrabutoxytitanium) digunakan sebagai pemangkin dan pengeras dalam industri kimia dan cat. Sebatian titanium bukan organik digunakan dalam industri kimia, elektronik, gentian kaca sebagai bahan tambahan. Titanium diboride ialah komponen penting bahan kerja logam superhard. Titanium nitride digunakan untuk melapisi alatan.

Dengan harga tinggi semasa untuk titanium, ia digunakan terutamanya untuk pengeluaran peralatan ketenteraan, di mana peranan utama bukan kos, tetapi ciri teknikal. Namun begitu, kes penggunaan sifat unik titanium untuk keperluan awam diketahui. Apabila harga titanium menurun dan pengeluarannya meningkat, penggunaan logam ini dalam tujuan ketenteraan dan awam akan semakin berkembang.

Penerbangan. Graviti tentu yang rendah dan kekuatan tinggi (terutama pada suhu tinggi) titanium dan aloinya menjadikannya bahan penerbangan yang sangat berharga. Dalam bidang pembinaan pesawat dan pengeluaran enjin pesawat, titanium semakin menggantikan aluminium dan keluli tahan karat. Apabila suhu meningkat, aluminium cepat kehilangan kekuatannya. Sebaliknya, titanium mempunyai kelebihan kekuatan yang jelas pada suhu sehingga 430°C, dan suhu tinggi bagi susunan ini berlaku pada kelajuan tinggi disebabkan oleh pemanasan aerodinamik. Kelebihan menggantikan keluli dengan titanium dalam penerbangan adalah untuk mengurangkan berat tanpa mengorbankan kekuatan. Pengurangan berat keseluruhan dengan peningkatan prestasi pada suhu tinggi membolehkan peningkatan muatan, jarak dan kebolehgerakan pesawat. Ini menjelaskan usaha yang bertujuan untuk memperluaskan penggunaan titanium dalam pembinaan pesawat dalam pembuatan enjin, pembinaan fiuslaj, pembuatan kulit dan juga pengikat.

Dalam pembinaan enjin jet, titanium digunakan terutamanya untuk pembuatan bilah pemampat, cakera turbin dan banyak bahagian lain yang dicap. Di sini, titanium menggantikan keluli aloi tahan karat dan dirawat haba. Penjimatan satu kilogram dalam berat enjin menjimatkan sehingga 10 kg dalam jumlah berat pesawat akibat pencerahan fiuslaj. Pada masa akan datang, ia dirancang untuk menggunakan kepingan titanium untuk pembuatan selongsong untuk kebuk pembakaran enjin.

Dalam pembinaan pesawat, titanium digunakan secara meluas untuk bahagian fiuslaj yang beroperasi pada suhu tinggi. Lembaran titanium digunakan untuk pembuatan semua jenis selongsong, sarung pelindung kabel dan panduan untuk peluru. Pelbagai elemen mengeras, bingkai fiuslaj, rusuk, dsb. diperbuat daripada kepingan titanium aloi.

Kafan, kepak, sarung kabel dan panduan peluru dibuat daripada titanium tanpa aloi. Titanium aloi digunakan untuk pembuatan rangka fiuslaj, bingkai, saluran paip dan penghadang api.

Titanium semakin digunakan dalam pembinaan pesawat F-86 dan F-100. Pada masa hadapan, titanium akan digunakan untuk membuat pintu gear pendaratan, paip hidraulik, paip ekzos dan muncung, spar, flap, tupang lipat, dll.

Titanium boleh digunakan untuk membuat plat perisai, bilah kipas, dan kotak cangkang.

Pada masa ini, titanium digunakan dalam pembinaan pesawat tentera Douglas X-3 untuk kulit, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 dan Boeing B-52.

Titanium juga digunakan dalam pembinaan pesawat awam DC-7. Syarikat Douglas, dengan menggantikan aloi aluminium dan keluli tahan karat dengan titanium dalam pembuatan nacelle enjin dan penghadang api, telah mencapai penjimatan dalam berat struktur pesawat kira-kira 90 kg. Pada masa ini, berat bahagian titanium dalam pesawat ini ialah 2%, dan angka ini dijangka meningkat kepada 20% daripada jumlah berat pesawat.

Penggunaan titanium memungkinkan untuk mengurangkan berat helikopter. Lembaran titanium digunakan untuk lantai dan pintu. Pengurangan ketara dalam berat helikopter (kira-kira 30 kg) dicapai dengan menggantikan keluli aloi dengan titanium untuk menyarung bilah pemutarnya.

Tentera Laut. Rintangan kakisan titanium dan aloinya menjadikannya bahan yang sangat berharga di laut. Jabatan Tentera Laut AS sedang menyiasat secara meluas tentang rintangan kakisan titanium terhadap pendedahan kepada gas serombong, wap, minyak dan air laut. Kekuatan spesifik titanium yang tinggi mempunyai kepentingan yang hampir sama dalam hal ehwal tentera laut.

Graviti spesifik logam yang rendah, digabungkan dengan rintangan kakisan, meningkatkan kebolehgerakan dan julat kapal, dan juga mengurangkan kos penyelenggaraan bahagian bahan dan pembaikannya.

Aplikasi titanium dalam tentera laut termasuk peredam ekzos untuk enjin diesel dasar laut, cakera instrumen, tiub berdinding nipis untuk kondenser dan penukar haba. Menurut pakar, titanium, seperti tiada logam lain, mampu meningkatkan hayat peredam ekzos pada kapal selam. Untuk cakera tolok yang terdedah kepada air masin, petrol atau minyak, titanium akan memberikan ketahanan yang lebih baik. Kemungkinan menggunakan titanium untuk pembuatan tiub penukar haba sedang disiasat, yang sepatutnya tahan kakisan dalam air laut yang mencuci tiub dari luar, dan pada masa yang sama menahan kesan kondensat ekzos yang mengalir di dalamnya. Kemungkinan pembuatan antena dan komponen pemasangan radar daripada titanium, yang diperlukan untuk tahan terhadap kesan gas serombong dan air laut, sedang dipertimbangkan. Titanium juga boleh digunakan untuk pengeluaran bahagian seperti injap, kipas, bahagian turbin, dll.

artileri. Nampaknya, pengguna berpotensi terbesar titanium mungkin artileri, di mana penyelidikan intensif sedang dijalankan pada pelbagai prototaip. Walau bagaimanapun, dalam bidang ini, pengeluaran hanya bahagian individu dan bahagian yang diperbuat daripada titanium adalah standard. Penggunaan titanium yang agak terhad dalam artileri dengan skop penyelidikan yang besar dijelaskan oleh kosnya yang tinggi.

Pelbagai bahagian peralatan artileri disiasat dari sudut kemungkinan menggantikan bahan konvensional dengan titanium, tertakluk kepada pengurangan harga titanium. Perhatian utama diberikan kepada bahagian yang pengurangan beratnya adalah penting (bahagian yang dibawa dengan tangan dan diangkut melalui udara).

Pelat asas mortar diperbuat daripada titanium dan bukannya keluli. Dengan penggantian sedemikian dan selepas beberapa perubahan, bukannya plat keluli dari dua bahagian dengan jumlah berat 22 kg, adalah mungkin untuk membuat satu bahagian seberat 11 kg. Terima kasih kepada penggantian ini, adalah mungkin untuk mengurangkan bilangan kakitangan perkhidmatan daripada tiga kepada dua. Kemungkinan menggunakan titanium untuk pembuatan penangkap api senjata sedang dipertimbangkan.

Pelekap pistol buatan titanium, salib gerabak dan silinder undur sedang diuji. Titanium boleh digunakan secara meluas dalam pengeluaran peluru berpandu dan peluru berpandu.

Kajian pertama titanium dan aloinya menunjukkan kemungkinan pembuatan plat perisai daripadanya. Menggantikan perisai keluli (tebal 12.7 mm) dengan perisai titanium dengan rintangan peluru yang sama (tebal 16 mm) memungkinkan, menurut kajian ini, untuk menjimatkan sehingga 25% berat.

Aloi titanium berkualiti tinggi memberi harapan untuk kemungkinan menggantikan plat keluli dengan plat titanium dengan ketebalan yang sama, yang menjimatkan sehingga 44% berat. Penggunaan industri titanium akan memberikan kebolehgerakan yang lebih besar, meningkatkan julat pengangkutan dan ketahanan senjata. Tahap semasa pembangunan pengangkutan udara jelas menunjukkan kelebihan kereta perisai ringan dan kenderaan lain yang diperbuat daripada titanium. Jabatan artileri berhasrat untuk melengkapkan infantri dengan topi keledar, bayonet, pelancar bom tangan dan pelempar api pegang tangan yang diperbuat daripada titanium pada masa hadapan. Aloi titanium pertama kali digunakan dalam artileri untuk pembuatan omboh beberapa senjata automatik.

Pengangkutan. Banyak faedah menggunakan titanium dalam pengeluaran bahan berperisai juga digunakan untuk kenderaan.

Menggantikan bahan struktur yang kini digunakan oleh perusahaan kejuruteraan pengangkutan dengan titanium harus membawa kepada pengurangan penggunaan bahan api, peningkatan kapasiti muatan, peningkatan had keletihan bahagian mekanisme engkol, dll. Di kereta api, sangat penting untuk mengurangkan kematian berat badan. Pengurangan ketara dalam jumlah berat rolling stock akibat penggunaan titanium akan menjimatkan daya tarikan, mengurangkan dimensi leher dan kotak gandar.

Berat juga penting untuk treler. Di sini, penggantian keluli dengan titanium dalam pengeluaran gandar dan roda juga akan meningkatkan kapasiti muatan.

Kesemua peluang ini boleh direalisasikan dengan mengurangkan harga titanium daripada 15 kepada 2-3 dolar per paun produk separuh siap titanium.

Industri kimia. Dalam pengeluaran peralatan untuk industri kimia, rintangan kakisan logam adalah yang paling penting. Ia juga penting untuk mengurangkan berat dan meningkatkan kekuatan peralatan. Secara logiknya, perlu diandaikan bahawa titanium boleh memberikan beberapa faedah dalam pengeluaran peralatan untuk mengangkut asid, alkali dan garam bukan organik daripadanya. Kemungkinan tambahan untuk penggunaan titanium dibuka dalam pengeluaran peralatan seperti tangki, tiang, penapis dan semua jenis silinder tekanan tinggi.

Penggunaan paip titanium boleh meningkatkan kecekapan gegelung pemanasan dalam autoklaf makmal dan penukar haba. Kebolehgunaan titanium untuk pengeluaran silinder di mana gas dan cecair disimpan di bawah tekanan untuk masa yang lama dibuktikan dengan penggunaan dalam analisis mikro produk pembakaran dan bukannya tiub kaca yang lebih berat (ditunjukkan di bahagian atas imej). Oleh kerana ketebalan dindingnya yang kecil dan graviti tentu yang rendah, tiub ini boleh ditimbang pada neraca analitik yang lebih kecil dan lebih sensitif. Di sini, gabungan ringan dan rintangan kakisan meningkatkan ketepatan analisis kimia.

Aplikasi lain. Penggunaan titanium adalah berfaedah dalam industri makanan, minyak dan elektrik, serta untuk pembuatan instrumen pembedahan dan dalam pembedahan itu sendiri.

Meja untuk penyediaan makanan, meja pengukus yang diperbuat daripada titanium adalah lebih berkualiti daripada produk keluli.

Dalam industri penggerudian minyak dan gas, perjuangan menentang kakisan adalah sangat penting, jadi penggunaan titanium akan memungkinkan untuk menggantikan rod peralatan yang mengakis dengan lebih jarang. Dalam pengeluaran pemangkin dan untuk pembuatan saluran paip minyak, adalah wajar untuk menggunakan titanium, yang mengekalkan sifat mekanikal pada suhu tinggi dan mempunyai rintangan kakisan yang baik.

Dalam industri elektrik, titanium boleh digunakan untuk perisai kabel kerana kekuatan spesifiknya yang baik, rintangan elektrik yang tinggi dan sifat bukan magnet.

Dalam pelbagai industri, pengikat satu bentuk atau yang lain diperbuat daripada titanium mula digunakan. Pengembangan lanjut penggunaan titanium adalah mungkin untuk pembuatan instrumen pembedahan, terutamanya disebabkan oleh rintangan kakisannya. Instrumen titanium adalah lebih baik dalam hal ini berbanding instrumen pembedahan konvensional apabila berulang kali direbus atau diautoklaf.

Dalam bidang pembedahan, titanium terbukti lebih baik daripada vitallium dan keluli tahan karat. Kehadiran titanium dalam badan agak boleh diterima. Plat dan skru yang diperbuat daripada titanium untuk mengikat tulang berada di dalam badan haiwan itu selama beberapa bulan, dan tulang itu tumbuh menjadi benang skru dan ke dalam lubang di dalam pinggan.

Kelebihan titanium juga terletak pada fakta bahawa tisu otot terbentuk di atas pinggan.

Kira-kira separuh daripada produk titanium yang dihasilkan di dunia biasanya dihantar ke industri pesawat awam, tetapi penurunannya selepas peristiwa tragis yang terkenal memaksa ramai peserta industri mencari aplikasi baharu untuk titanium. Bahan ini mewakili bahagian pertama pilihan penerbitan dalam akhbar metalurgi asing yang dikhaskan untuk prospek titanium dalam keadaan moden. Menurut salah satu pengeluar titanium RT1 terkemuka Amerika, daripada jumlah pengeluaran titanium pada skala global pada tahap 50-60 ribu tan setahun, segmen aeroangkasa menyumbang sehingga 40 penggunaan, aplikasi dan aplikasi industri. menyumbang 34, dan kawasan tentera 16, dan kira-kira 10 menyumbang penggunaan titanium dalam produk pengguna. Aplikasi industri titanium termasuk proses kimia, tenaga, industri minyak dan gas, loji penyahgaraman. Aplikasi bukan aeronautik ketenteraan termasuk terutamanya penggunaan dalam artileri dan kenderaan tempur. Sektor dengan penggunaan titanium yang ketara ialah industri automotif, seni bina dan pembinaan, barangan sukan, dan barang kemas. Hampir semua titanium dalam jongkong dihasilkan di Amerika Syarikat, Jepun dan CIS - Eropah menyumbang hanya 3.6 daripada jumlah global. Pasaran serantau untuk penggunaan akhir titanium sangat berbeza-beza - contoh keaslian yang paling menarik ialah Jepun, di mana sektor aeroangkasa awam menyumbang hanya 2-3 menggunakan 30 daripada jumlah penggunaan titanium dalam peralatan dan elemen struktur loji kimia. Kira-kira 20% daripada jumlah permintaan Jepun adalah untuk loji kuasa nuklear dan bahan api pepejal, selebihnya adalah untuk seni bina, perubatan dan sukan. Gambaran sebaliknya diperhatikan di AS dan Eropah, di mana penggunaan dalam sektor aeroangkasa adalah sangat penting - 60-75 dan 50-60 untuk setiap wilayah, masing-masing. Di AS, pasaran akhir yang kukuh secara tradisinya ialah bahan kimia, peralatan perubatan, peralatan industri, manakala di Eropah bahagian terbesar adalah dalam industri minyak dan gas serta industri pembinaan. Kebergantungan besar pada industri aeroangkasa telah menjadi kebimbangan lama bagi industri titanium, yang cuba mengembangkan aplikasi titanium, terutamanya dalam kemelesetan semasa dalam penerbangan awam global. Menurut Kajian Geologi AS, pada suku pertama 2003 terdapat penurunan ketara dalam import span titanium - hanya 1319 tan, iaitu 62 kurang daripada 3431 tan dalam tempoh yang sama pada tahun 2002. Sektor aeroangkasa akan sentiasa menjadi salah satu pasaran utama untuk titanium, tetapi kami dalam industri titanium mesti menyahut cabaran dan melakukan segala yang kami mampu untuk memastikan industri kami tidak berkembang dan kitaran kemelesetan dalam sektor aeroangkasa. Beberapa pengeluar terkemuka industri titanium melihat peluang yang semakin meningkat dalam pasaran sedia ada, salah satunya ialah pasaran peralatan dan bahan dasar laut. Menurut Martin Proko, Pengurus Jualan dan Pengedaran untuk RT1, titanium telah digunakan dalam penjanaan kuasa dan aplikasi bawah air untuk masa yang lama, sejak awal 1980-an, tetapi hanya dalam tempoh lima tahun kebelakangan ini kawasan ini terus berkembang dengan pertumbuhan yang sepadan dalam niche pasaran. Dalam sektor dasar laut, pertumbuhan didorong terutamanya oleh operasi penggerudian pada kedalaman yang lebih dalam, di mana titanium adalah bahan yang paling sesuai. Boleh dikatakan, kitaran hidup dalam air adalah lima puluh tahun, yang sepadan dengan tempoh biasa projek bawah air. Kami telah menyenaraikan kawasan di mana kemungkinan peningkatan penggunaan titanium. Pengurus jualan Howmet Ti-Cast Bob Funnell menyatakan bahawa keadaan semasa pasaran boleh dilihat sebagai peluang pertumbuhan dalam bidang baharu seperti bahagian berputar untuk pengecas turbo trak, roket dan pam.

Salah satu projek berterusan kami ialah pembangunan sistem artileri ringan BAE Butitzer XM777 dengan kaliber 155 mm. Newmet akan membekalkan 17 daripada 28 pemasangan titanium berstruktur untuk setiap pelekap senjata, dengan penghantaran kepada Kor Marin AS dijangka pada Ogos 2004. Dengan jumlah berat senjata api 9,800 paun kira-kira 4.44 tan, titanium menyumbang kira-kira 2,600 paun kira-kira 1.18 tan titanium dalam reka bentuknya - aloi 6A14U dengan sejumlah besar tuangan digunakan, kata Frank Hrster, ketua sistem sokongan kebakaran BAE Sy81et8. Sistem XM777 ini adalah untuk menggantikan sistem M198 Newitzer semasa, yang mempunyai berat kira-kira 17,000 paun dan kira-kira 7.71 tan. Pengeluaran besar-besaran dirancang untuk tempoh dari 2006 hingga 2010 - penghantaran ke Amerika Syarikat, Great Britain dan Itali pada mulanya dijadualkan, tetapi program ini mungkin diperluaskan untuk penghantaran ke negara anggota NATO. John Barber dari Timet menunjukkan bahawa contoh peralatan ketenteraan yang menggunakan sejumlah besar titanium dalam pembinaannya ialah kereta kebal Abramé dan kenderaan tempur Bradley. Sejak dua tahun lalu, program bersama antara NATO, AS dan UK telah dijalankan untuk mempergiatkan penggunaan titanium dalam senjata dan sistem pertahanan. Seperti yang telah dinyatakan lebih daripada sekali, titanium sangat sesuai untuk digunakan dalam industri automotif, bagaimanapun, bahagian arah ini agak sederhana - kira-kira 1 daripada jumlah keseluruhan titanium yang digunakan, atau 500 tan setahun, menurut Itali. syarikat Poggipolini, pengeluar komponen dan alat ganti titanium untuk Formula-1 dan motosikal lumba. Daniele Stoppolini, ketua penyelidikan dan pembangunan di syarikat ini, percaya bahawa permintaan semasa untuk titanium dalam segmen pasaran ini berada pada tahap 500 tan, dengan penggunaan besar-besaran bahan ini dalam pembinaan injap, spring, sistem ekzos, transmisi aci, bolt, berpotensi meningkat kepada paras hampir tidak 16,000 tan setahun Beliau menambah bahawa syarikatnya baru mula membangunkan pengeluaran automatik bolt titanium untuk mengurangkan kos pengeluaran. Pada pendapatnya, faktor pengehad, yang menyebabkan penggunaan titanium tidak berkembang dengan ketara dalam industri automotif, adalah ketidakpastian permintaan dan ketidakpastian dengan bekalan bahan mentah. Pada masa yang sama, niche berpotensi besar untuk titanium kekal dalam industri automotif, menggabungkan ciri berat dan kekuatan optimum untuk spring gegelung dan sistem gas ekzos. Malangnya, di pasaran Amerika, penggunaan meluas titanium dalam sistem ini hanya ditandakan oleh model separuh sukan yang agak eksklusif Chevrolet Corvette Z06, yang sama sekali tidak boleh mendakwa sebagai kereta besar-besaran. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh cabaran berterusan dalam ekonomi bahan api dan rintangan kakisan, prospek untuk titanium di kawasan ini kekal. Untuk kelulusan dalam pasaran aplikasi bukan aeroangkasa dan bukan ketenteraan, usaha sama UNITI baru-baru ini diwujudkan atas namanya, perkataan perpaduan dimainkan - perpaduan dan Ti - penunjukan titanium dalam jadual berkala sebagai sebahagian daripada dunia pengeluar titanium terkemuka - American Allegheny Technologies dan Rusia VSMPO-Avisma. Pasaran ini telah dikecualikan dengan sengaja, kata Carl Moulton, presiden syarikat baharu itu, kerana kami berhasrat menjadikan syarikat baharu itu sebagai pembekal utama kepada industri yang menggunakan alat ganti dan pemasangan titanium, terutamanya petrokimia dan penjanaan kuasa. Di samping itu, kami berhasrat untuk memasarkan secara aktif dalam bidang peranti penyahgaraman, kenderaan, produk pengguna dan elektronik. Saya percaya bahawa kemudahan pengeluaran kami saling melengkapi dengan baik - VSMPO mempunyai keupayaan yang luar biasa untuk pengeluaran produk akhir, Allegheny mempunyai tradisi yang sangat baik dalam pengeluaran produk bergulung titanium sejuk dan panas. Bahagian UNITI dalam pasaran produk titanium global dijangka sebanyak 45 juta paun, kira-kira 20,411 tan. Pasaran peralatan perubatan boleh dianggap sebagai pasaran yang sedang membangun - menurut British Titanium International Group, kandungan tahunan titanium di seluruh dunia dalam pelbagai implan dan prostesis adalah kira-kira 1000 tan, dan angka ini akan meningkat, kerana kemungkinan pembedahan untuk menggantikan sendi manusia selepas kemalangan atau kecederaan. Sebagai tambahan kepada kelebihan jelas fleksibiliti, kekuatan, ringan, titanium sangat serasi dengan badan dalam erti kata biologi kerana ketiadaan kakisan pada tisu dan cecair dalam tubuh manusia. Dalam pergigian, penggunaan prostesis dan implan juga melonjak - tiga kali dalam sepuluh tahun yang lalu, menurut Persatuan Pergigian Amerika, sebahagian besarnya disebabkan oleh ciri-ciri titanium. Walaupun penggunaan titanium dalam seni bina bermula lebih dari 25 tahun, penggunaannya yang meluas di kawasan ini hanya bermula sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Pembesaran Lapangan Terbang Abu Dhabi di UAE, yang dijadualkan siap pada 2006, akan menggunakan sehingga 1.5 juta paun kira-kira 680 tan titanium. Agak banyak pelbagai projek seni bina dan pembinaan menggunakan titanium dirancang untuk dilaksanakan bukan sahaja di negara maju AS, Kanada, Great Britain, Jerman, Switzerland, Belgium, Singapura, tetapi juga di Mesir dan Peru.

Segmen pasaran barangan pengguna kini merupakan segmen pasaran titanium yang paling pesat berkembang. Walaupun 10 tahun lalu segmen ini hanya 1-2 daripada pasaran titanium, hari ini ia telah berkembang kepada 8-10 daripada pasaran. Secara keseluruhan, penggunaan titanium dalam industri barangan pengguna meningkat kira-kira dua kali ganda kadar keseluruhan pasaran titanium. Penggunaan titanium dalam sukan adalah yang paling lama berjalan dan memegang bahagian terbesar penggunaan titanium dalam produk pengguna. Sebab populariti titanium dalam peralatan sukan adalah mudah - ia membolehkan anda mendapatkan nisbah berat dan kekuatan yang lebih tinggi daripada logam lain. Penggunaan titanium dalam basikal bermula kira-kira 25-30 tahun yang lalu dan merupakan penggunaan pertama titanium dalam peralatan sukan. Ti3Al-2.5V ASTM Gred 9 tiub aloi digunakan terutamanya. Bahagian lain yang diperbuat daripada aloi titanium termasuk brek, sprocket dan spring tempat duduk. Penggunaan titanium dalam pembuatan kayu golf pertama kali bermula pada akhir 80-an dan awal 90-an oleh pengeluar kelab di Jepun. Sebelum 1994-1995, aplikasi titanium ini hampir tidak diketahui di AS dan Eropah. Itu berubah apabila Callaway memperkenalkan kayu titanium Ruger Titaniumnya, yang dipanggil Great Big Bertha. Disebabkan faedah yang jelas dan pemasaran yang difikirkan dengan baik dari Callaway, kayu titanium menjadi popular segera. Dalam tempoh yang singkat, kelab titanium telah beralih daripada peralatan eksklusif dan mahal sekumpulan kecil pemain golf kepada digunakan secara meluas oleh kebanyakan pemain golf sementara masih lebih mahal daripada kelab keluli. Saya ingin memetik trend utama, pada pendapat saya, dalam pembangunan pasaran golf; ia telah berubah daripada berteknologi tinggi kepada pengeluaran besar-besaran dalam tempoh singkat 4-5 tahun, mengikut laluan industri lain dengan buruh yang tinggi kos seperti pengeluaran pakaian, mainan dan elektronik pengguna, pengeluaran kayu golf telah pergi ke negara dengan buruh paling murah dahulu ke Taiwan, kemudian ke China, dan kini kilang sedang dibina di negara yang mempunyai buruh yang lebih murah, seperti Vietnam dan Thailand, titanium pastinya digunakan untuk pemandu, di mana kualiti unggulnya memberikan kelebihan yang jelas dan mewajarkan harga yang lebih tinggi . Walau bagaimanapun, titanium belum lagi digunakan secara meluas pada kelab berikutnya, kerana peningkatan kos yang ketara tidak disokong oleh peningkatan yang sepadan dalam permainan. Pada masa ini, pemandu terutamanya dihasilkan dengan permukaan pukulan palsu, bahagian atas yang ditempa atau tuang dan Baru-baru ini, Persatuan Golf Profesional ROA membenarkan peningkatan had atas apa yang dipanggil faktor pulangan, yang berkaitan dengannya semua pengeluar kelab akan cuba meningkatkan sifat spring pada permukaan yang menarik. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk mengurangkan ketebalan permukaan hentaman dan menggunakan aloi yang lebih kuat untuknya, seperti SP700, 15-3-3-3 dan VT-23. Sekarang mari kita fokus pada penggunaan titanium dan aloinya pada peralatan sukan lain. Tiub basikal lumba dan bahagian lain diperbuat daripada aloi ASTM Gred 9 Ti3Al-2.5V. Sebilangan besar kepingan titanium digunakan dalam pembuatan pisau selam skuba. Kebanyakan pengeluar menggunakan aloi Ti6Al-4V, tetapi aloi ini tidak memberikan ketahanan tepi bilah seperti aloi lain yang lebih kuat. Sesetengah pengeluar beralih kepada menggunakan aloi BT23.

Harga runcit pisau skuba titanium adalah lebih kurang $70-80. Ladam kuda titanium tuang memberikan pengurangan berat yang ketara berbanding keluli, sambil memberikan kekuatan yang diperlukan. Malangnya, penggunaan titanium ini tidak menjadi kenyataan kerana ladam kuda titanium berkilauan dan menakutkan kuda. Beberapa orang akan bersetuju untuk menggunakan ladam kuda titanium selepas percubaan pertama yang tidak berjaya. Pantai Titanium, yang berpangkalan di Pantai Newport, California Pantai Newport, California, telah membangunkan bilah skate aloi Ti6Al-4V. Malangnya, di sini sekali lagi masalahnya ialah ketahanan tepi bilah. Saya berpendapat bahawa produk ini mempunyai peluang untuk hidup jika pengeluar menggunakan aloi yang lebih kuat seperti 15-3-3-3 atau BT-23. Titanium digunakan secara meluas dalam mendaki gunung dan mendaki, untuk hampir semua barangan yang dibawa oleh pendaki dan pejalan kaki dalam botol beg galas mereka, cawan runcit $20-$30, set memasak kira-kira $50 runcit, peralatan makan yang kebanyakannya diperbuat daripada titanium tulen Gred 1 dan 2 secara komersial. Contoh lain peralatan mendaki dan mendaki ialah dapur kompak, rak khemah dan pelekap, kapak ais dan skru ais. Pengeluar senjata baru-baru ini mula mengeluarkan pistol titanium untuk kedua-dua menembak sukan dan aplikasi penguatkuasaan undang-undang.

Elektronik pengguna ialah pasaran yang agak baru dan berkembang pesat untuk titanium. Dalam banyak kes, penggunaan titanium dalam elektronik pengguna bukan sahaja disebabkan oleh sifatnya yang sangat baik, tetapi juga disebabkan oleh penampilan produk yang menarik. Titanium Gred 1 tulen secara komersial digunakan untuk membuat sarung komputer riba, telefon bimbit, TV skrin rata plasma dan peralatan elektronik lain. Penggunaan titanium dalam pembinaan pembesar suara memberikan sifat akustik yang lebih baik kerana titanium lebih ringan daripada keluli menyebabkan kepekaan akustik meningkat. Jam tangan titanium, pertama kali diperkenalkan ke pasaran oleh pengeluar Jepun, kini merupakan salah satu produk titanium pengguna yang paling berpatutan dan diiktiraf. Penggunaan dunia titanium dalam pengeluaran barang kemas tradisional dan apa yang dipanggil boleh pakai diukur dalam beberapa puluh tan. Semakin banyak, anda boleh melihat cincin perkahwinan titanium, dan sudah tentu, orang yang memakai perhiasan di badan mereka hanya wajib menggunakan titanium. Titanium digunakan secara meluas dalam pembuatan pengikat dan kelengkapan marin, di mana gabungan rintangan kakisan dan kekuatan yang tinggi adalah sangat penting. Atlas Ti yang berpangkalan di Los Angeles mengeluarkan pelbagai jenis produk ini dalam aloi VTZ-1. Penggunaan titanium dalam pengeluaran alat pertama kali bermula di Kesatuan Soviet pada awal 80-an, apabila, atas arahan kerajaan, alat ringan dan mudah dibuat untuk memudahkan kerja pekerja. Pengeluaran titanium gergasi Soviet, Persatuan Pengeluaran Pemprosesan Logam Verkhne-Saldinskoye, pada masa itu menghasilkan penyodok titanium, penarik paku, pelekap, kapak dan kunci.

Kemudian, pengeluar alat Jepun dan Amerika mula menggunakan titanium dalam produk mereka. Tidak lama dahulu, VSMPO menandatangani kontrak dengan Boeing untuk pembekalan plat titanium. Kontrak ini sudah pasti mempunyai kesan yang sangat baik terhadap pembangunan pengeluaran titanium di Rusia. Titanium telah digunakan secara meluas dalam perubatan selama bertahun-tahun. Kelebihannya ialah kekuatan, rintangan kakisan, dan yang paling penting, sesetengah orang alah kepada nikel, komponen keluli tahan karat yang diperlukan, manakala tiada siapa yang alah kepada titanium. Aloi yang digunakan ialah titanium tulen secara komersial dan Ti6-4Eli. Titanium digunakan dalam pembuatan instrumen pembedahan, prostesis dalaman dan luaran, termasuk yang kritikal seperti injap jantung. Tongkat dan kerusi roda diperbuat daripada titanium. Penggunaan titanium dalam seni bermula pada tahun 1967, apabila monumen titanium pertama didirikan di Moscow.

Pada masa ini, sejumlah besar monumen dan bangunan titanium telah didirikan di hampir semua benua, termasuk yang terkenal seperti Muzium Guggenheim, yang dibina oleh arkitek Frank Gehry di Bilbao. Bahan ini sangat popular di kalangan ahli seni kerana warna, rupa, kekuatan dan ketahanannya terhadap kakisan. Atas sebab-sebab ini, titanium digunakan dalam barang kemas cenderamata dan pakaian, di mana ia berjaya bersaing dengan logam berharga seperti perak dan juga emas. . Menurut Martin Proko dari RTi, harga purata span titanium di AS ialah 3.80 per paun, di Rusia ia adalah 3.20 per paun. Di samping itu, harga logam sangat bergantung kepada kitaran industri aeroangkasa komersial. Pembangunan banyak projek boleh dipercepatkan secara mendadak jika terdapat cara untuk mengurangkan kos pengeluaran dan pemprosesan titanium, pemprosesan sekerap dan teknologi peleburan, kata Markus Holz, pengarah urusan Deutshe Titan Jerman. British Titanium bersetuju bahawa pengembangan pengeluaran titanium ditahan oleh kos pengeluaran yang tinggi, dan banyak kemajuan dalam teknologi semasa perlu dibuat sebelum titanium boleh dikeluarkan secara besar-besaran.

Salah satu langkah ke arah ini ialah pembangunan proses FFC yang dipanggil, yang merupakan proses elektrolitik baru untuk pengeluaran titanium dan aloi logam, yang kosnya jauh lebih rendah. Menurut Daniele Stoppolini, strategi keseluruhan dalam industri titanium memerlukan pembangunan aloi yang paling sesuai, teknologi pengeluaran untuk setiap pasaran baharu dan penggunaan titanium.

Sumber

Wikipedia - Ensiklopedia Percuma, WikiPedia

metotech.ru - Metotechnics

housetop.com - House Top

atomsteel.com – Teknologi atom

domremstroy.ru - DomRemStroy

Bahagian utama titanium dibelanjakan untuk keperluan teknologi penerbangan dan roket dan pembinaan kapal marin. Ia, serta ferrotitanium, digunakan sebagai bahan tambahan mengaloi kepada keluli berkualiti tinggi dan sebagai penyahoksida. Titanium teknikal digunakan untuk pembuatan tangki, reaktor kimia, saluran paip, kelengkapan, pam, injap dan produk lain yang beroperasi dalam persekitaran yang agresif. Grid dan bahagian lain peranti elektrovakum yang beroperasi pada suhu tinggi diperbuat daripada titanium padat.

Dari segi penggunaan sebagai bahan struktur, Ti berada di tempat ke-4, kedua selepas Al, Fe, dan Mg. Titanium aluminida sangat tahan terhadap pengoksidaan dan tahan haba, yang seterusnya menentukan penggunaannya dalam industri penerbangan dan automotif sebagai bahan struktur. Keselamatan biologi logam ini menjadikannya bahan yang sangat baik untuk industri makanan dan pembedahan rekonstruktif.

Titanium dan aloinya digunakan secara meluas dalam kejuruteraan kerana kekuatan mekanikalnya yang tinggi, yang dikekalkan pada suhu tinggi, rintangan kakisan, rintangan haba, kekuatan khusus, ketumpatan rendah dan sifat berguna yang lain. Kos tinggi logam ini dan bahan berasaskannya dalam banyak kes diimbangi oleh kecekapannya yang lebih besar, dan dalam beberapa kes ia adalah satu-satunya bahan mentah yang memungkinkan untuk mengeluarkan peralatan atau struktur yang mampu beroperasi dalam keadaan tertentu.

Aloi titanium memainkan peranan penting dalam teknologi penerbangan, di mana tujuannya adalah untuk mendapatkan reka bentuk paling ringan digabungkan dengan kekuatan yang diperlukan. Ti adalah ringan berbanding dengan logam lain, tetapi pada masa yang sama ia boleh berfungsi pada suhu tinggi. Bahan berasaskan Ti digunakan untuk membuat kulit, bahagian pengikat, pek kuasa, bahagian casis dan pelbagai unit. Juga, bahan-bahan ini digunakan dalam pembinaan enjin jet pesawat. Ini membolehkan anda mengurangkan berat badan mereka sebanyak 10-25%. Aloi titanium digunakan untuk menghasilkan cakera dan bilah pemampat, bahagian pengambilan udara dan panduan dalam enjin, dan pelbagai pengikat.

Satu lagi bidang aplikasi ialah sains roket. Memandangkan operasi jangka pendek enjin dan laluan pantas lapisan atmosfera yang padat, masalah kekuatan keletihan, ketahanan statik, dan, sedikit sebanyak, rayapan disingkirkan dalam sains roket.

Oleh kerana kekuatan haba yang tidak mencukupi, titanium teknikal tidak sesuai untuk digunakan dalam penerbangan, tetapi disebabkan oleh rintangan kakisan yang sangat tinggi, dalam beberapa kes ia amat diperlukan dalam industri kimia dan pembinaan kapal. Jadi ia digunakan dalam pembuatan pemampat dan pam untuk mengepam media agresif seperti asid sulfurik dan hidroklorik dan garamnya, saluran paip, injap, autoklaf, pelbagai bekas, penapis, dll. Hanya Ti mempunyai rintangan kakisan dalam media seperti klorin basah, larutan berair dan berasid klorin, oleh itu peralatan untuk industri klorin diperbuat daripada logam ini. Ia juga digunakan untuk membuat penukar haba yang beroperasi dalam persekitaran yang menghakis, contohnya, dalam asid nitrik (bukan wasap). Dalam pembinaan kapal, titanium digunakan untuk pembuatan kipas, penyaduran kapal, kapal selam, torpedo, dll. Kerang tidak melekat pada bahan ini, yang secara mendadak meningkatkan rintangan kapal semasa pergerakannya.

Aloi titanium menjanjikan untuk digunakan dalam banyak aplikasi lain, tetapi penggunaannya dalam teknologi dikekang oleh kos yang tinggi dan kelaziman logam ini yang tidak mencukupi.

Sebatian titanium juga digunakan secara meluas dalam pelbagai industri. Karbida (TiC) mempunyai kekerasan yang tinggi dan digunakan dalam pembuatan alat pemotong dan bahan kasar. Dioksida putih (TiO 2 ) digunakan dalam cat (cth titanium putih) serta dalam penghasilan kertas dan plastik. Sebatian organotitanium (contohnya, tetrabutoxytitanium) digunakan sebagai pemangkin dan pengeras dalam industri kimia dan cat. Sebatian tak organik Ti digunakan dalam industri kimia, elektronik, gentian kaca sebagai bahan tambahan. Diboride (TiB 2) ialah komponen penting bahan kerja logam superhard. Nitrida (TiN) digunakan untuk menyalut alatan.

Arahan

Penemuan titanium adalah penting kerana "ibu bapa"nya adalah dua saintis sekaligus - W. Gregor British dan M. Klaproth Jerman. Yang pertama pada tahun 1791 menjalankan penyelidikan mengenai komposisi pasir ferus magnetik, akibatnya logam yang tidak diketahui sehingga saat itu diasingkan. Dan pada tahun 1795, Klaproth menjalankan penyelidikan saintifik mengenai rutil mineral dan juga menerima beberapa jenis logam. Sepuluh tahun kemudian, orang Perancis L. Vauquelin sendiri menerima titanium dan membuktikan bahawa logam sebelumnya adalah sama.

Sampel penuh unsur kimia telah diperolehi oleh saintis J. J. Berzelius pada tahun 1825, tetapi kemudian ia dianggap sangat tercemar, dan dua orang Belanda, A. van Arkel dan I. de Boer, dapat memperoleh titanium tulen.

Titanium ialah unsur kimia ke-10 paling pekat dalam alam semula jadi di antara keseluruhan jadual berkala. Ia ditemui dalam kerak bumi, air laut, batu ultramafik, tanah liat, dan syal. Unsur dipindahkan melalui luluhawa, selepas itu kepekatan besar titanium terbentuk di tempat. Mineral yang mengandungi unsur kimia ini - rutil, ilmenit, titanomagnetite, perovskite, titanite, juga berbeza dalam bijih titanium primer. China dan Rusia dianggap sebagai peneraju dalam pengekstrakan unsur itu, tetapi rizabnya juga berada di Ukraine, Jepun, Australia, Kazakhstan, Korea Selatan, India, Brazil dan Ceylon. Pada tahun 2013, pengeluaran titanium global berjumlah 4.5 juta tan.

Titanium cair pada suhu 1660 darjah Celsius, mendidih pada 3260 darjah, ketumpatannya ialah 4.32-4.505 g / cm3. Unsur kimia agak plastik dan dikimpal dalam suasana lengai, ia sangat likat, terdedah kepada melekat pada alat pemotong, itulah sebabnya proses ini dijalankan hanya apabila menggunakan pelincir khas. Debu titanium dianggap mudah meletup pada takat kilat 400 darjah Celsius, dan pencukur logam mudah terbakar.

Titanium tahan terhadap kakisan progresif, serta kepada larutan asid dan alkali. Ia juga diketahui bahawa, dalam kes pemanasan kepada Celsius, unsur itu mula terbakar dengan nyalaan putih yang sangat terang dan membentuk fasa oksida. Melalui tindakan hidrogen, aluminium dan silikon, titanium sebahagiannya ditukar kepada titanium triklorida dan diklorida, iaitu pepejal dengan sifat penurunan yang kuat.

Industri di mana titanium digunakan ialah metalurgi dan tuangan, di mana reaktor berkekuatan tinggi, saluran paip, kelengkapan, peralatan perubatan (instrumen dan prostesis), dan banyak lagi diperbuat daripada unsur kimia ini. Menarik juga bahawa monumen Yuri Gagarin di dataran dengan nama yang sama di Moscow sebahagiannya diperbuat daripada titanium.

Titanium pada asalnya dinamakan "gregorite" oleh ahli kimia British Reverend William Gregor, yang menemuinya pada tahun 1791. Titanium kemudiannya ditemui secara bebas oleh ahli kimia Jerman M. H. Klaproth pada tahun 1793. Dia menamakannya sebagai titan sebagai penghormatan kepada titans dari mitologi Yunani - "penjelmaan kekuatan semula jadi." Hanya pada tahun 1797 Klaproth mendapati bahawa titaniumnya adalah unsur yang ditemui sebelum ini oleh Gregor.

Ciri dan sifat

Titanium ialah unsur kimia dengan simbol Ti dan nombor atom 22. Ia adalah logam berkilat dengan warna keperakan, ketumpatan rendah, dan kekuatan tinggi. Ia tahan kakisan dalam air laut dan klorin.

Elemen bertemu dalam beberapa mendapan mineral, terutamanya rutil dan ilmenit, yang diedarkan secara meluas di kerak bumi dan litosfera.

Titanium digunakan untuk menghasilkan aloi ringan yang kuat. Dua sifat yang paling berguna bagi logam ialah rintangan kakisan dan nisbah kekerasan kepada ketumpatan, yang paling tinggi daripada mana-mana unsur logam. Dalam keadaan tidak berlodinya, logam ini sekuat beberapa keluli, tetapi kurang tumpat.

Sifat fizikal logam

Ia adalah logam yang kuat dengan ketumpatan rendah, agak mulur (terutama dalam persekitaran anoksik), putih cemerlang dan metalloid. Takat leburnya yang agak tinggi melebihi 1650°C (atau 3000°F) menjadikannya berguna sebagai logam refraktori. Ia bersifat paramagnet dan mempunyai kekonduksian elektrik dan haba yang agak rendah.

Pada skala Mohs, kekerasan titanium ialah 6. Menurut penunjuk ini, ia sedikit lebih rendah daripada keluli dan tungsten yang dikeraskan.

Titanium tulen secara komersial (99.2%) mempunyai kekuatan tegangan kira-kira 434 MPa, yang selaras dengan aloi keluli gred rendah konvensional, tetapi titanium adalah lebih ringan.

Sifat kimia titanium

Seperti aluminium dan magnesium, titanium dan aloinya teroksida serta-merta apabila terdedah kepada udara. Ia bertindak balas perlahan dengan air dan udara pada suhu persekitaran, kerana ia membentuk salutan oksida pasif yang melindungi logam pukal daripada pengoksidaan selanjutnya.

Pempasifan atmosfera memberikan titanium rintangan kakisan yang sangat baik hampir bersamaan dengan platinum. Titanium mampu menahan serangan asid sulfurik dan hidroklorik cair, larutan klorida dan kebanyakan asid organik.

Titanium adalah salah satu daripada beberapa unsur yang terbakar dalam nitrogen tulen, bertindak balas pada 800° C (1470° F) untuk membentuk titanium nitrida. Oleh kerana kereaktifan tinggi mereka dengan oksigen, nitrogen dan beberapa gas lain, filamen titanium digunakan dalam pam sublimasi titanium sebagai penyerap untuk gas ini. Pam ini adalah murah dan boleh dipercayai menghasilkan tekanan yang sangat rendah dalam sistem UHV.

Mineral yang mengandungi titanium biasa ialah anatase, brookite, ilmenite, perovskite, rutil, dan titanite (sphene). Daripada mineral ini, hanya rutil dan ilmenit mempunyai kepentingan ekonomi, tetapi ini juga sukar ditemui dalam kepekatan tinggi.

Titanium ditemui dalam meteorit dan telah ditemui di Matahari dan bintang jenis M dengan suhu permukaan 3200° C (5790° F).

Kaedah yang diketahui pada masa ini untuk mengekstrak titanium daripada pelbagai bijih adalah susah payah dan mahal.

Pengeluaran dan pembuatan

Pada masa ini, kira-kira 50 gred aloi titanium dan titanium telah dibangunkan dan sedang digunakan. Sehingga kini, 31 kelas logam dan aloi titanium diiktiraf, di mana kelas 1-4 adalah tulen secara komersil (tidak bercampur). Mereka berbeza dalam kekuatan tegangan bergantung pada kandungan oksigen, dengan gred 1 adalah yang paling mulur (kekuatan tegangan terendah dengan 0.18% oksigen) dan gred 4 ialah yang paling mulur (kekuatan tegangan maksimum dengan 0.40% oksigen). ).

Kelas selebihnya adalah aloi, masing-masing mempunyai sifat khusus:

• plastik;
• kekuatan;
• kekerasan;
• rintangan elektrik;
• rintangan kakisan khusus dan gabungannya.

Sebagai tambahan kepada spesifikasi ini, aloi titanium juga dihasilkan untuk memenuhi keperluan aeroangkasa dan ketenteraan (SAE-AMS, MIL-T), piawaian ISO dan spesifikasi khusus negara, dan keperluan pengguna akhir untuk aplikasi aeroangkasa, ketenteraan, perubatan dan industri.

Produk rata tulen secara komersial (lembaran, plat) boleh dibentuk dengan mudah, tetapi pemprosesan mesti mengambil kira fakta bahawa logam itu mempunyai "ingatan" dan kecenderungan untuk kembali semula. Ini benar terutamanya untuk beberapa aloi berkekuatan tinggi.

Titanium sering digunakan untuk membuat aloi:

• dengan aluminium;
• dengan vanadium;
• dengan tembaga (untuk pengerasan);
• dengan besi;
• dengan mangan;
• dengan molibdenum dan logam lain.

Kawasan kegunaan

Aloi titanium dalam bentuk kepingan, plat, rod, dawai, tuangan mencari aplikasi dalam industri, aeroangkasa, rekreasi dan pasaran baru muncul. Serbuk titanium digunakan dalam piroteknik sebagai sumber zarah pembakaran terang.

Oleh kerana aloi titanium mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi kepada nisbah ketumpatan, rintangan kakisan yang tinggi, rintangan keletihan, rintangan retak yang tinggi, dan keupayaan untuk menahan suhu yang sederhana tinggi, ia digunakan dalam pesawat, perisai, kapal, kapal angkasa, dan roket.

Untuk aplikasi ini, titanium dialoi dengan aluminium, zirkonium, nikel, vanadium dan elemen lain untuk menghasilkan pelbagai komponen termasuk anggota struktur kritikal, tembok api, gear pendaratan, paip ekzos (helikopter) dan sistem hidraulik. Malah, kira-kira dua pertiga daripada logam titanium yang dihasilkan digunakan dalam enjin dan bingkai pesawat.

Oleh kerana aloi titanium tahan terhadap kakisan air laut, ia digunakan untuk membuat aci kipas, kelengkapan penukar haba, dll. Aloi ini digunakan dalam perumah dan komponen alat pemerhatian dan pemantauan lautan untuk sains dan ketenteraan.

Aloi khusus digunakan dalam lubang bawah dan telaga minyak dan hidrometalurgi nikel untuk kekuatan tingginya. Industri pulpa dan kertas menggunakan titanium dalam peralatan proses yang terdedah kepada persekitaran yang keras seperti natrium hipoklorit atau gas klorin basah (dalam pelunturan). Aplikasi lain termasuk kimpalan ultrasonik, pematerian gelombang.

Di samping itu, aloi ini digunakan dalam kereta, terutamanya dalam perlumbaan kereta dan motosikal, di mana berat rendah, kekuatan tinggi dan kekakuan adalah penting.

Titanium digunakan dalam banyak barangan sukan: raket tenis, kayu golf, penggelek lacrosse; topi keledar kriket, hoki, lacrosse dan bola sepak, serta bingkai dan komponen basikal.

Oleh kerana ketahanannya, titanium telah menjadi lebih popular untuk perhiasan berjenama (terutamanya cincin titanium). Sifat lengainya menjadikannya pilihan yang baik untuk orang yang mempunyai alahan atau mereka yang akan memakai barang kemas dalam persekitaran seperti kolam renang. Titanium juga dialoi dengan emas untuk menghasilkan aloi yang boleh dijual sebagai emas 24 karat kerana 1% aloi Ti tidak mencukupi untuk memerlukan gred yang lebih rendah. Aloi yang terhasil adalah kira-kira kekerasan emas 14 karat dan lebih kuat daripada emas tulen 24 karat.

Langkah berjaga-jaga

Titanium tidak toksik walaupun dalam dos yang tinggi. Dalam bentuk serbuk atau sebagai pencukur logam, ia menimbulkan bahaya kebakaran yang serius dan, jika dipanaskan di udara, bahaya letupan.

Sifat dan Aplikasi Aloi Titanium

Di bawah ialah gambaran keseluruhan aloi titanium yang paling biasa ditemui, yang dibahagikan kepada kelas, sifatnya, kelebihan dan aplikasi perindustrian.

darjah 7

Gred 7 secara mekanikal dan fizikal bersamaan dengan titanium tulen Gred 2, kecuali penambahan unsur perantaraan paladium, menjadikannya aloi. Ia mempunyai kebolehkimpalan dan keanjalan yang sangat baik, rintangan kakisan yang paling banyak daripada semua aloi jenis ini.

Kelas 7 digunakan dalam proses kimia dan komponen peralatan pembuatan.

Darjah 11

Gred 11 sangat serupa dengan Gred 1, kecuali untuk penambahan paladium untuk meningkatkan rintangan kakisan, menjadikannya aloi.

Lain-lain sifat berguna termasuk kemuluran optimum, kekuatan, keliatan dan kebolehkimpalan yang sangat baik. Aloi ini boleh digunakan terutamanya dalam aplikasi di mana kakisan adalah masalah:

• pemprosesan kimia;
• pengeluaran klorat;
• penyahgaraman;
• aplikasi marin.

Ti 6Al-4V kelas 5

Aloi Ti 6Al-4V, atau titanium gred 5, adalah yang paling biasa digunakan. Ia menyumbang 50% daripada jumlah penggunaan titanium di seluruh dunia.

Kemudahan penggunaan terletak pada banyak faedahnya. Ti 6Al-4V boleh dirawat haba untuk meningkatkan kekuatannya. Aloi ini mempunyai kekuatan tinggi pada berat rendah.

Ini adalah aloi terbaik untuk digunakan dalam beberapa industri seperti aeroangkasa, perubatan, marin dan industri pemprosesan kimia. Ia boleh digunakan untuk mencipta:

• turbin penerbangan;
• komponen enjin;
• elemen struktur pesawat;
• pengikat aeroangkasa;
• bahagian automatik berprestasi tinggi;
• peralatan sukan.

Ti 6AL-4V ELI kelas 23

Gred 23 - titanium pembedahan. Ti 6AL-4V ELI, atau Gred 23, ialah versi ketulenan yang lebih tinggi bagi Ti 6Al-4V. Ia boleh dibuat daripada gulungan, helai, wayar atau wayar rata. Ia adalah pilihan terbaik untuk sebarang keadaan di mana gabungan kekuatan tinggi, berat rendah, rintangan kakisan yang baik dan keliatan tinggi diperlukan. Ia mempunyai rintangan kerosakan yang sangat baik.

Ia boleh digunakan dalam aplikasi bioperubatan seperti komponen implan kerana biokompatibilitinya, kekuatan keletihan yang baik. Ia juga boleh digunakan dalam prosedur pembedahan untuk mengarang binaan ini:

• pin dan skru ortopedik;
• pengapit untuk ligatur;
• staples pembedahan;
• mata air;
• peralatan ortodontik;
• kapal kriogenik;
• peranti penetapan tulang.

Darjah 12

Titanium gred 12 mempunyai kebolehkimpalan berkualiti tinggi yang sangat baik. Ia adalah aloi kekuatan tinggi yang memberikan kekuatan yang baik pada suhu tinggi. Titanium gred 12 mempunyai ciri yang serupa dengan keluli tahan karat siri 300.

Keupayaannya untuk membentuk dalam pelbagai cara menjadikannya berguna dalam banyak aplikasi. Rintangan kakisan yang tinggi bagi aloi ini juga menjadikannya tidak ternilai untuk peralatan pembuatan. Kelas 12 boleh digunakan dalam industri berikut:

• penukar haba;
• aplikasi hidrometalurgi;
• pengeluaran kimia dengan suhu tinggi;
• komponen laut dan udara.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn ialah aloi yang boleh memberikan kebolehkimpalan yang baik dengan kestabilan. Ia juga mempunyai kestabilan suhu tinggi dan kekuatan tinggi.

Ti 5Al-2.5Sn digunakan terutamanya dalam industri penerbangan, serta dalam pemasangan kriogenik.