Свойства и приложения на титана

Титанът е 22 -рият елемент в периодичната таблица и деветият най -разпространен елемент, както и четвъртият най -разпространен метален елемент в земната кора. Минералите, в които се намира, се срещат в алувиални и вулканични образувания, а находищата обикновено съдържат между 2 и 12% тежки минерали - като илменит, рутил, левкоксен, циркон и други, сред които рутил и илменит са двата основни минерала, които съдържат титан, съставляващ 24% от земната кора. В природата обаче се среща само в химически комбинации; най -често срещаните са кислород и желязо. Китай има първо титанови резерви-ванадиевият титаномагнетит в Панжихуа, Съчуан има налично незначително количество (около 1,5 милиарда тона, което представлява 97% от доказаните запаси на Китай).

Титанът е вид здрав метал с ниска плътност, който е доста пластичен (особено в среда без кислород), блестящ и метално-бял цвят. Той се радва на много уникални имоти.

Физически свойства

Съотношение сила-тегло. Съотношението якост-тегло към даден материал е здравината на материала, разделена на масата (наричана още често теглото на планетата Земя) на материала. По -точно, специфичната якост е силата на материала, разделена на неговата плътност. А титанът е признат за високото си съотношение между якост и тегло. Този метал е здрав като стомана и 45% по -лек, но макар че е два пъти по -здрав от алуминия, той е с 60% по -тежък. Това съотношение го прави толкова идеален за космически и други приложения

Лош проводник на топлина и електричество. Точката на топене на титана е 3034 ° F или 1668 ° C. Сравнително високата точка на топене го прави полезен като огнеупорен метал. Освен това, в сравнение с други метали, титанът е парамагнитен и пренася добре топлината. Той също така има сравнително ниска електрическа и топлопроводимост. Така че размерът му се променя много малко при екстремни температурни промени. Въпреки това, титанът е свръхпроводящ, когато се охлади под критичната си температура от 0,49 К.

Издръжливост на опън. Титанът има максимална якост на опън от около 434 МРа (63 000 psi), равна на тази на обикновените нискокачествени стоманени сплави.

Плътност. Плътността на титана е 4,5 грама на cm3, много по -малко от желязото - затова титановите сплави са толкова важни в космическата индустрия.

Сила на умора. Наричана още издръжливост, якост на умора се отнася до най -голямото напрежение, което материалът може да издържи за определен брой цикли, без да се счупи. Титановата сплав има много висока циклична якост на умора, достигаща 106-107 цикъла.

Химични свойства

Устойчивост на корозия. Титанът има висока пасивност (пасивността е загубата на електрохимична реактивност, като по този начин намалява скоростта на корозия на метала); следователно той показва високи нива на корозионна устойчивост към повечето минерални киселини и хлориди. Повърхността на титанов метал и неговите сплави се окисляват веднага при излагане на въздух, за да образуват тънък непорест пасивиращ слой, който предпазва насипния метал от по-нататъшно окисляване или корозия.

Токсичност. Той също е нетоксичен и биологично съвместим с човешката тъкан и кости, което го прави идеален материал за медицински продукти за импланти.

Киселинна устойчивост. Титанът е способен да издържи на атака от разредени серни и солни киселини, хлоридни разтвори и повечето органични киселини. Титанът обаче се разяжда от концентрирани киселини.

Тези уникални свойства на титана го правят идеален метал за широк спектър от приложения.

Аерокосмически

Титанът се счита за „космически метал“. Твърди се, че до 2006 г. 73% от титановия метал в САЩ все още се е използвал за космическо строителство. Както споменахме по -горе, титанът е здрав като стомана, но 45% по -лек и се характеризира с много висока якост на опън дори при високи температури, висока устойчивост на корозия и способност да издържа на екстремни температури. Следователно титанът се използва главно в самолети, тръби за електроцентрали, брониране, космически кораби и ракети. Например, Boeing 777 има максимално, празно, работно тегло от приблизително 304000 паунда или 137,8 метрични тона. От това огромно тегло 59 метрични тона са конструирани от титан.

Морски

Металът е разтворим в концентрирани киселини, но не и във вода. Ако трябва да потопите лист титан в морска вода в продължение на 4000 години, той би имал корозия само до дълбочината около дебелината на парче копирна хартия. Следователно титанът се използва за производство на карданни валове, такелаж и топлообменници в инсталации за обезсоляване; нагреватели-чилъри за аквариуми със солена вода, въдица и водач и водолази' ножове. Титанът се използва и в корпусите и компонентите на океанските устройства за наблюдение и наблюдение за науката и военните.

Медицински

Титанът е биологично съвместим с човешкото тяло, което означава, че тялото не се опитва да го отхвърли. Той също така има естествената способност да се интегрира с костите в тялото, за да създаде постоянна структура. Това го прави полезен за широк кръг