Titanyum ve alaşımlarının uygulamaları, temel özellikleri ve özellikleri. Mükemmel korozyon direncine sahip bir metal olarak titanyumun özellikleri

/mol)

Hikaye

Titanyum dioksitin (TiO2) keşfi, İngiliz W. Gregor ve Alman kimyager M. G. Klaproth tarafından neredeyse aynı anda ve birbirinden bağımsız olarak yapıldı. Manyetik demirli kumun (Creed, Cornwall, İngiltere) bileşimini araştıran W. Gregor, menaken adını verdiği bilinmeyen bir metalden yeni bir "toprak" (oksit) izole etti. 1795 yılında Alman kimyager Klaproth rutil mineralinde yeni bir element keşfetti ve ona titanyum adını verdi. İki yıl sonra Klaproth, rutil ve menaken toprağın aynı elementin oksitleri olduğunu tespit etti ve arkasında Klaproth tarafından önerilen "titanyum" adı kaldı. 10 yıl sonra üçüncü kez titanyumun keşfi gerçekleşti: Fransız bilim adamı L. Vauquelin, anatazda titanyumu keşfetti ve rutil ile anatazın aynı titanyum oksitler olduğunu kanıtladı.

Metalik titanyumun ilk örneği 1825 yılında İsveçli J. Ya. Berzelius tarafından elde edildi. Titanyumun yüksek kimyasal aktivitesi ve saflaştırılmasının zorluğu nedeniyle Hollandalı A. van Arkel ve I. de Boer, 1925 yılında titanyum iyodür TiI 4 buharının termal ayrışmasıyla saf bir Ti örneği elde ettiler.

Lüksemburglu G. Kroll'a kadar titanyum endüstriyel uygulama alanı bulamadı. (İngilizce) Rusça 1940 yılında titanyum metalinin tetraklorürden indirgenmesine yönelik basit bir magnezyum-termal yöntemin patentini almadı; bu yöntem (Kroll işlemi (İngilizce) Rusça) hala endüstriyel titanyum üretiminde ana ürünlerden biri olmaya devam ediyor.

ismin kökeni

Metal, adını antik Yunan mitolojisinin karakterleri, Gaia'nın çocukları olan titanların onuruna almıştır. Elementin adı, elementi kimyasal özelliklerine göre adlandırmaya çalıştıkları Fransız kimya ekolünün aksine, kimyasal isimlendirme konusundaki görüşlerine uygun olarak Martin Klaproth tarafından verildi. Alman araştırmacı, yeni bir elementin özelliklerini yalnızca oksitiyle belirlemenin imkansızlığına dikkat çektiğinden, daha önce keşfettiği uranyuma benzeterek ona mitolojiden bir isim seçti.

Doğada olmak

Titanyum doğada en çok bulunan 10. elementtir. Yer kabuğundaki içerik - ağırlıkça% 0,57, deniz suyunda - 0,001 mg / l. Ultrabazik kayalarda 300 g/t, bazik kayalarda 9 kg/t, asidik kayalarda 2,3 kg/t, kil ve şeyllerde 4,5 kg/t. Yerkabuğunda titanyum hemen hemen her zaman dört değerliklidir ve yalnızca oksijen bileşiklerinde bulunur. Serbest biçimde oluşmaz. Hava koşulları ve yağış koşulları altında titanyumun Al 2 O 3 için jeokimyasal bir afinitesi vardır. Ayrışma kabuğunun boksitlerinde ve denizdeki killi çökeltilerde yoğunlaşmıştır. Titanyumun transferi, mekanik mineral parçaları ve kolloidler formunda gerçekleştirilir. Bazı killerde ağırlıkça %30'a kadar TiO2 birikir. Titanyum mineralleri hava koşullarına karşı dayanıklıdır ve plaserlerde büyük konsantrasyonlar oluşturur. Titanyum içeren 100'den fazla mineral bilinmektedir. Bunlardan en önemlileri şunlardır: rutil TiO2, ilmenit FeTiO3, titanomagnetit FeTiO3 + Fe3O4, perovskit CaTiO3, titanit (sfen) CaTiSiO5. Birincil titanyum cevherleri vardır - ilmenit-titanomagnetit ve plaser - rutil-ilmenit-zirkon.

Doğum yeri

Büyük birincil titanyum yatakları Güney Afrika, Rusya, Ukrayna, Kanada, ABD, Çin, Norveç, İsveç, Mısır, Avustralya, Hindistan, Güney Kore, Kazakistan topraklarında bulunmaktadır; alüvyon yatakları Brezilya, Hindistan, ABD, Sierra Leone, Avustralya'da bulunur. BDT ülkelerinde keşfedilen titanyum cevheri rezervleri açısından Rusya Federasyonu (%58,5) ve Ukrayna (%40,2) ilk sırada yer almaktadır. Rusya'daki en büyük yatak Yaregskoye'dir.

Rezervler ve üretim

2002 yılı itibariyle, çıkarılan titanyumun %90'ı titanyum dioksit TiO2 üretimi için kullanıldı. Dünya titanyum dioksit üretimi yılda 4,5 milyon tondu. Onaylanmış titanyum dioksit rezervleri (Rusya hariç) yaklaşık 800 milyon tondur. 2006 yılı için ABD Jeolojik Araştırmalarına göre, titanyum dioksit açısından ve Rusya hariç, ilmenit cevheri rezervleri 603-673 milyon ton ve rutil - 49, 7-52,7 milyon ton. Böylece, mevcut üretim hızıyla, dünyanın kanıtlanmış titanyum rezervleri (Rusya hariç) 150 yıldan fazla dayanacaktır.

Rusya, Çin'den sonra dünyanın en büyük ikinci titanyum rezervine sahiptir. Rusya'daki titanyum mineral kaynağı tabanı, ülke geneline oldukça eşit bir şekilde dağılmış olan 20 yataktan (bunlardan 11'i birincil ve 9'u alüvyon) oluşmaktadır. Keşfedilen yatakların en büyüğü (Yaregskoye), Ukhta şehrine (Komi Cumhuriyeti) 25 km uzaklıktadır. Mevduatın rezervlerinin ortalama %10 titanyum dioksit içeriğine sahip 2 milyar ton cevher olduğu tahmin edilmektedir.

Dünyanın en büyük titanyum üreticisi Rus şirketi VSMPO-AVISMA'dır.

Fiş

Kural olarak, titanyum ve bileşiklerinin üretimi için başlangıç ​​malzemesi, nispeten az miktarda safsızlık içeren titanyum dioksittir. Özellikle titanyum cevherlerinin zenginleştirilmesi sırasında elde edilen rutil konsantresi olabilir. Ancak dünyadaki rutil rezervleri çok sınırlıdır ve ilmenit konsantrelerinin işlenmesi sırasında elde edilen sentetik rutil veya titanyum cürufu olarak adlandırılan malzeme daha sık kullanılmaktadır. Titanyum cürufu elde etmek için, ilmenit konsantresi bir elektrik ark ocağında indirgenirken, demir bir metal faza (dökme demir) ayrılır ve indirgenmemiş titanyum oksitler ve safsızlıklar bir cüruf fazı oluşturur. Zengin cüruf, klorür veya sülfürik asit yöntemiyle işlenir.

Titanyum cevherlerinin konsantresi sülfürik asit veya pirometalurjik işleme tabi tutulur. Sülfürik asit işleminin ürünü titanyum dioksit tozu Ti02'dir. Pirometalurjik yöntem kullanılarak cevher kok ile sinterlenir ve klor ile işlenerek bir çift titanyum tetraklorür TiCl 4 elde edilir:

850 ° C'de oluşan TiCl 4 buharları magnezyum ile indirgenir:

Ek olarak, adını oluşturulduğu yer olan Cambridge Üniversitesi'nden geliştiricileri Derek Frey, Tom Farthing ve George Chen'den alan FFC Cambridge süreci de artık popülerlik kazanmaya başlıyor. Bu elektrokimyasal işlem, kalsiyum klorür ve sönmemiş kirecin (kalsiyum oksit) eriyik karışımındaki oksitten titanyumun doğrudan sürekli indirgenmesine olanak sağlar. Bu işlemde, bir grafit kurban (veya nötr) anot ve indirgenecek oksitten yapılmış bir katot içeren, kalsiyum klorür ve kireç karışımıyla doldurulmuş bir elektrolitik banyo kullanılır. Banyodan akım geçtiğinde, sıcaklık hızla ~1000–1100 °C'ye ulaşır ve kalsiyum oksit eriyiği anotta oksijene ve metalik kalsiyuma ayrışır:

Ortaya çıkan oksijen anodu oksitler (grafit kullanılması durumunda) ve kalsiyum eriyik içinde katoda göç eder ve burada titanyumu oksitinden geri kazanır:

Ortaya çıkan kalsiyum oksit tekrar oksijene ve metalik kalsiyuma ayrışır ve katot tamamen titanyum süngere dönüşene veya kalsiyum oksit tükenene kadar işlem tekrarlanır. Bu işlemde kalsiyum klorür, aktif kalsiyum ve oksijen iyonlarının eriyiğine ve hareketliliğine elektriksel iletkenlik kazandırmak için bir elektrolit olarak kullanılır. İnert bir anot (örneğin kalay dioksit) kullanıldığında, karbondioksit yerine, anotta çevreyi daha az kirleten moleküler oksijen salınır, ancak bu durumda süreç daha az kararlı hale gelir ve ayrıca belirli koşullar altında Klorürün ayrışması, kalsiyum oksitten ziyade enerji açısından daha uygun hale gelir ve moleküler klorun salınmasına neden olur.

Ortaya çıkan titanyum "sünger" eritilir ve saflaştırılır. Titanyum, Ti'yi TiCl4'ten ayırarak iyodür yöntemiyle veya elektrolizle rafine edilir. Titanyum külçeleri elde etmek için ark, elektron ışını veya plazma işleme kullanılır.

Fiziki ozellikleri

Titanyum hafif, gümüşi beyaz bir metaldir. Normal basınç altında, iki kristal modifikasyonda bulunur: altıgen sıkı paket kafesli düşük sıcaklıklı α-Ti (altıgen sistem, uzay grubu) C 6mmc, hücre parametreleri A= 0,2953 nm, C= 0,4729 nm, Z = 2 ) ve kübik gövde merkezli paketleme (kübik syngony, uzay grubu) ile yüksek sıcaklık β-Ti Ben 3M, hücre parametreleri A= 0,3269 nm, Z = 2 ), geçiş sıcaklığı α↔β 883 °C, geçiş ısısı Δ H\u003d 3,8 kJ / mol (87,4 kJ / kg). Çoğu metal, titanyumda çözündüğünde β-fazını stabilize eder ve α↔β geçiş sıcaklığını düşürür. 9 GPa'nın üzerindeki basınçlarda ve 900 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda titanyum altıgen faza (ω -Ti) geçer. α-Ti ve β-Ti'nin yoğunluğu sırasıyla 4,505 g/cm³ (20°C'de) ve 4,32 g/cm³'tür (900°C'de). α-titanyumun atom yoğunluğu 5,67⋅10 22 at/cm³'tür.

Normal basınçta titanyumun erime noktası 1670 ± 2 °C veya 1943 ± 2 K'dir (ITS-90 sıcaklık ölçeğinin ikincil kalibrasyon noktalarından biri olarak alınmıştır) (İngilizce) Rusça). Kaynama noktası 3287 °C. Yeterince düşük bir sıcaklıkta (-80°C) titanyum oldukça kırılgan hale gelir. Normal koşullar altında molar ısı kapasitesi KP= 25.060 kJ/(mol K) 0,523 kJ / (kg K) spesifik ısı kapasitesine karşılık gelir. Füzyon ısısı 15 kJ/mol, buharlaşma ısısı 410 kJ/mol. Karakteristik Debye sıcaklığı 430 K'dir. Isı iletkenliği 20 °C'de 21,9 W/(m·K). Doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı -120 ila +860 ° C aralığında 9,2 · 10 -6 K -1'dir. α-titanyumun molar entropisi S 0 \u003d 30,7 kJ / (mol K). Gaz fazındaki titanyum için oluşum entalpisi Δ H0
F= 473,0 kJ/mol, Gibbs enerjisi Δ G0
F= 428,4 kJ/mol, molar entropi S 0 \u003d 180,3 kJ / (mol K), sabit basınçta ısı kapasitesi KP= 24,4 kJ/(mol K)

Plastik, inert bir atmosferde kaynaklanmıştır. Mukavemet özellikleri sıcaklığa çok az bağımlıdır ancak büyük ölçüde saflığa ve ön işleme bağlıdır. Teknik titanyum için Vickers sertliği 790-800 MPa, normal elastikiyet modülü 103 GPa ve kayma modülü 39,2 GPa'dır. Vakumda önceden tavlanmış yüksek saflıkta titanyum, 140-170 MPa akma dayanımına, %55-70 bağıl uzamaya ve 716 MPa Brinell sertliğine sahiptir.

Yüksek viskoziteye sahiptir, işleme sırasında kesici takıma yapışmaya eğilimlidir ve bu nedenle alete özel kaplamalar ve çeşitli yağlayıcılar uygulanması gerekir.

Normal sıcaklıkta, çoğu ortamda (alkalin hariç) korozyona dayanıklı olması nedeniyle koruyucu bir pasifleştirici Ti02 oksit filmi ile kaplanmıştır.

Kimyasal özellikler

Kompleksleştirici maddelerin varlığında zayıf asitlerle bile kolayca reaksiyona girer, örneğin hidroflorik asit ile kompleks bir anyon 2− oluşumu nedeniyle etkileşime girer. Titanyum, organik ortamda korozyona karşı en hassas olanıdır, çünkü su varlığında, bir titanyum ürününün yüzeyinde yoğun bir pasif oksit ve titanyum hidrit filmi oluşur. Titanyumun korozyon direncindeki en belirgin artış, agresif bir ortamda su içeriğinin% 0,5'ten% 8,0'a artmasıyla fark edilir; bu, karışık sudaki asit ve alkali çözeltilerindeki titanyumun elektrot potansiyellerinin elektrokimyasal çalışmaları ile doğrulanır. -organik medya.

Havada 1200°C'ye ısıtıldığında Ti, değişken bileşimli TiOx oksit fazlarının oluşumuyla parlak beyaz bir alevle tutuşur. Hidroksit TiO(OH)2 ·xH20, titanyum tuzlarının çözeltilerinden çöker ve dikkatli kalsinasyonla oksit Ti02 elde edilir. TiO(OH)2 hidroksit xH20 ve Ti02 dioksit amfoteriktir.

Titanyum karbonla etkileşime girdiğinde titanyum karbür Ti x C x (x = Ti 20 C 9 - TiC oluşur.

• Alaşım formundaki titanyum uçak, roket ve gemi yapımında en önemli yapısal malzemedir.
• Metal kimya endüstrisinde (reaktörler, boru hatları, pompalar, boru bağlantı parçaları), askeri endüstride (havacılıkta vücut zırhı, zırh ve yangın bariyerleri, denizaltı gövdeleri), endüstriyel proseslerde (tuzdan arındırma tesisleri, kağıt hamuru ve kağıt prosesleri), otomotiv endüstrisinde kullanılmaktadır. , tarım endüstrisi, gıda endüstrisi, spor malzemeleri, mücevher, cep telefonları, hafif alaşımlar vb.
• Titanyum fizyolojik olarak inert olduğundan tıpta (protezler, osteoprotezler, diş implantları), dişçilik ve endodontik aletlerde ve delici mücevherlerde kullanılır.
• Titanyum dökümü vakumlu fırınlarda grafit kalıplarda gerçekleştirilir. Vakumlu hassas döküm de kullanılır. Sanatsal dökümde teknolojik zorluklardan dolayı sınırlı ölçüde kullanılmaktadır. Dünyanın ilk anıtsal dökme titanyum heykeli, Moskova'da adını taşıyan meydanda Yuri Gagarin'e dikilen anıttır.
• Titanyum birçok alaşımlı çelikte ve çoğu özel alaşımda kullanılan bir alaşım ilavesidir. Ne?] .
• Nitinol (nikel-titanyum), tıpta ve teknolojide kullanılan şekil hafızalı bir alaşımdır.
• Titanyum alüminidlerin oksidasyona ve ısıya karşı çok dayanıklı olması havacılık ve otomotiv endüstrisinde yapısal malzeme olarak kullanımlarını belirlemiştir.
• Titanyum en yaygın olanlardan biridir.

- dönemin 4. grubunun 4. öğesi. Geçiş metali hem bazik hem de asidik özellikler sergiler, doğada oldukça yaygındır - 10. sırada. Ülke ekonomisi açısından en ilgi çekici olanı, yüksek metal sertliği ve hafifliğinin birleşimidir, bu da onu uçak endüstrisi için vazgeçilmez bir unsur haline getirmektedir. Bu makale size titanyum metalinin işaretlenmesi, alaşımlanması ve diğer özellikleri hakkında bilgi verecek, genel bir açıklama ve bu konuda ilginç gerçekler verecektir.

Görünüşte metal en çok çeliğe benzer, ancak mekanik özellikleri daha yüksektir. Aynı zamanda, titanyum düşük ağırlık - moleküler ağırlık 22 ile karakterize edilir. Elementin fiziksel özellikleri oldukça iyi incelenmiştir, ancak bunlar büyük ölçüde metalin saflığına bağlıdır ve bu da önemli sapmalara yol açar.

Ayrıca kendine özgü kimyasal özellikleri de önemlidir. Titanyum alkalilere, nitrik asite karşı dayanıklıdır ve aynı zamanda kuru halojenlerle ve daha yüksek sıcaklıklarda oksijen ve nitrojenle şiddetli etkileşime girer. Daha da kötüsü, aktif bir yüzey varsa, oda sıcaklığında bile hidrojeni emmeye başlar. Ve eriyik içinde oksijeni ve hidrojeni o kadar yoğun bir şekilde emer ki eritme işleminin vakumda gerçekleştirilmesi gerekir.

Fiziksel özellikleri belirleyen bir diğer önemli özellik ise 2 fazın bulunmasıdır.

• Düşük sıcaklık- α-Ti altıgen sıkı paketlenmiş bir kafese sahiptir, maddenin yoğunluğu 4,55 g / cu'dur. cm (20 C'de).
• Yüksek sıcaklık- β-Ti, vücut merkezli bir kübik kafes ile karakterize edilir, faz yoğunluğu sırasıyla daha azdır - 4,32 g / cu. bkz. (90°C'de).

Faz geçiş sıcaklığı - 883 C.

Normal koşullar altında metal koruyucu bir oksit filmle kaplanır. Yokluğunda titanyum büyük bir tehlikedir. Yani titanyum tozu patlayabilir, böyle bir parlamanın sıcaklığı 400C'dir. Titanyum çipler yangın tehlikesi olan bir maddedir ve özel bir ortamda saklanır.

Aşağıdaki video titanyumun yapısını ve özelliklerini anlatıyor:

Titanyumun özellikleri ve özellikleri

Titanyum günümüzde mevcut tüm teknik malzemeler arasında en dayanıklı olanıdır, bu nedenle elde edilmesinin zorluğuna ve yüksek güvenlik gereksinimlerine rağmen oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Elementin fiziksel özellikleri oldukça sıra dışıdır ancak büyük ölçüde saflığına bağlıdır. Bu nedenle, roket ve uçak endüstrisinde saf titanyum ve alaşımları aktif olarak kullanılırken, safsızlıklar nedeniyle yüksek sıcaklıklarda mukavemetini kaybettiği için teknik titanyum uygun değildir.

metal yoğunluğu

Bir maddenin yoğunluğu sıcaklığa ve faza göre değişir.

• 0°C'den erime noktasına kadar olan sıcaklıklarda 4,51'den 4,26 g/cu'ya düşer. cm ve faz geçişi sırasında bunu% 0,15 artırırsınız ve sonra tekrar azaltırsınız.
• Sıvı metalin yoğunluğu 4,12 g/cu'dur. cm ve daha sonra artan sıcaklıkla azalır.

Erime ve kaynama noktaları

Faz geçişi, metalin tüm özelliklerini α ve β fazlarının sergileyebileceği niteliklere ayırır. Dolayısıyla, 883 C'ye kadar olan yoğunluk, a-fazının niteliklerini ve erime ve kaynama noktalarını - β-fazının parametrelerini ifade eder.

• Titanyumun erime noktası (derece olarak) 1668+/-5 C'dir;
• Kaynama noktası 3227 C'ye ulaşır.

Bu videoda titanyumun yanması tartışılıyor:

Mekanik Özellikler

Titanyum demirden yaklaşık 2 kat, alüminyumdan ise 6 kat daha güçlüdür ve bu da onu çok değerli bir yapı malzemesi haline getirir. Üsler α-fazının özelliklerini ifade eder.

• Maddenin gerilme mukavemeti 300-450 MPa'dır. Gösterge, bazı elementlerin eklenmesinin yanı sıra özel işleme - sertleştirme ve yaşlanmaya başvurularak 2000 MPa'ya yükseltilebilir.

İlginçtir ki, titanyum en düşük sıcaklıklarda bile yüksek özgül mukavemetini korur. Ayrıca sıcaklık düştükçe bükülme mukavemeti artar: +20 C'de gösterge 700 MPa ve -196 - 1100 MPa'dır.

• Metalin esnekliği nispeten düşüktür, bu da maddenin önemli bir dezavantajıdır. Normal koşullar altında elastikiyet modülü 110,25 GPa. Ek olarak, titanyum anizotropi ile karakterize edilir: farklı yönlerdeki esneklik farklı değerlere ulaşır.
• Maddenin HB ölçeğindeki sertliği 103'tür. Ayrıca bu göstergenin ortalaması alınır. Metalin saflığına ve yabancı maddelerin doğasına bağlı olarak sertlik daha yüksek olabilir.
• Koşullu akma dayanımı 250–380 MPa'dır. Bu gösterge ne kadar yüksek olursa, maddenin ürünleri yüklere o kadar iyi dayanır ve aşınmaya o kadar dayanıklıdır. Titanyumun indeksi alüminyumun indeksini 18 kat aşıyor.

Aynı kafese sahip diğer metallerle karşılaştırıldığında metal çok iyi bir sünekliğe ve dövülebilirliğe sahiptir.

Isı kapasitesi

Metal, düşük ısı iletkenliği ile karakterize edilir, bu nedenle ilgili alanlarda - örneğin termoelektrotların üretimi kullanılmaz.

• Isıl iletkenliği 16,76 l, W / (m × derece)'dir. Bu demirden 4 kat, demirden 12 kat daha azdır.
• Ancak titanyumun termal genleşme katsayısı normal sıcaklıkta ihmal edilebilir düzeydedir ve sıcaklık arttıkça artar.
• Metalin ısı kapasitesi 0,523 kJ/(kg·K)'dir.

Elektriksel özellikler

Çoğu zaman olduğu gibi, düşük ısı iletkenliği, düşük elektrik iletkenliğine yol açar.

• Metalin elektriksel direnci çok yüksektir - normal koşullar altında 42,1·10 -6 ohm·cm. Gümüşün iletkenliğini %100 olarak düşünürsek titanyumun iletkenliği %3,8 olacaktır.
• Titanyum bir paramıknatıstır, yani demir gibi alanda mıknatıslanamaz, ancak aynı zamanda olmayacağından alanın dışına da itilemez. Bu özellik azalan sıcaklıkla doğrusal olarak azalır, ancak minimumu geçtikten sonra bir miktar artar. Spesifik manyetik duyarlılık 3,2 10-6 G-1'dir. Esnekliğin yanı sıra duyarlılığın da anizotropi oluşturduğu ve yöne bağlı olarak değiştiği unutulmamalıdır.

3,8 K sıcaklıkta titanyum süper iletken hale gelir.

Korozyon direnci

Normal koşullar altında titanyum çok yüksek korozyon önleyici özelliklere sahiptir. Havada, mükemmel kimyasal inertlik sağlayan 5-15 mikron kalınlığında bir titanyum oksit tabakası ile kaplanmıştır. Metal havada, deniz havasında, deniz suyunda, ıslak klorda, klorlu suda ve diğer birçok teknolojik çözüm ve reaktifte korozyona uğramaz, bu da malzemeyi kimya, kağıt, petrol endüstrilerinde vazgeçilmez kılar.

Sıcaklıktaki artış veya metalin güçlü bir şekilde taşlanmasıyla resim çarpıcı biçimde değişir. Metal, atmosferi oluşturan gazların neredeyse tamamıyla reaksiyona girer ve sıvı haldeyken onları da emer.

Emniyet

Titanyum biyolojik olarak en inert metallerden biridir. Tıpta korozyona dayanıklı, hafif ve dayanıklı olması nedeniyle protez yapımında kullanılmaktadır.

Titanyum dioksit, örneğin kozmetik ve gıda endüstrilerinde çok daha sık kullanılmasına rağmen o kadar güvenli değildir. Bazı raporlara göre - UCLA, patoloji profesörü Robert Shistle'ın araştırmasına göre, titanyum dioksit nanopartikülleri genetik aparatı etkiliyor ve kanser gelişimine katkıda bulunabiliyor. Üstelik madde cilde nüfuz etmediği için dioksit içeren güneş kremlerinin kullanımı tehlike oluşturmaz, ancak gıda boyaları, biyolojik takviyeler ile vücuda giren bir madde tehlikeli olabilir.

Titanyum, çok ilginç kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip, benzersiz derecede güçlü, sert ve hafif bir metaldir. Bu kombinasyon o kadar değerli ki, titanyumun eritilmesi ve rafine edilmesindeki zorluklar bile üreticileri durduramıyor.

Bu video size titanyumu çelikten nasıl ayırt edeceğinizi anlatacak:

Titanyum- bilimde ve insan yaşamında gizemli, az çalışılmış makro besinlerden biri. Her ne kadar boşuna "kozmik" unsur olarak adlandırılmasa da çünkü. bilimin, teknolojinin, tıbbın ileri dallarında ve daha birçok alanda aktif olarak kullanılmaktadır - bu geleceğin bir unsurudur.

Bu metal gümüş grisi renktedir (fotoğrafa bakın), suda çözünmez. Küçük bir kimyasal yoğunluğa sahiptir, bu nedenle hafiflik ile karakterize edilir. Aynı zamanda eriyebilirliği ve sünekliği nedeniyle çok güçlü ve işlenmesi kolaydır. Yüzeyde koruyucu bir filmin bulunması nedeniyle element kimyasal olarak inerttir. Titanyum yanıcı değildir ancak tozu patlayıcıdır.

Bu kimyasal elementin keşfi, minerallerin büyük aşığı İngiliz William MacGregor'a aittir. Ancak titanyum, adını hâlâ onu McGregor'dan bağımsız olarak keşfeden kimyager Martin Heinrich Klaproth'a borçludur.

Bu metale neden "titanyum" denildiğine dair varsayımlar romantiktir. Bir versiyona göre, isim, ebeveynleri tanrı Uranüs ve tanrıça Gaia olan eski Yunan tanrıları Titanlarla ilişkilidir, ancak ikincisine göre, perilerin kraliçesi Titania'nın adından gelmektedir.

Öyle olsa bile, bu makro besin doğada en çok bulunan dokuzuncu besindir. Flora ve fauna temsilcilerinin dokularının bir parçasıdır. Deniz suyunda çok miktarda bulunur (%7'ye kadar), ancak toprakta yalnızca %0,57 bulunur. Titanyum rezervleri açısından en zengin ülke Çin'dir ve onu Rusya takip etmektedir.

Titan aksiyonu

Bir makroelementin vücut üzerindeki etkisi fizikokimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Parçacıkları çok küçüktür, hücre yapısına nüfuz edebilir ve çalışmasını etkileyebilirler. İnertliği nedeniyle makrobesinlerin tahriş edici maddelerle kimyasal olarak etkileşime girmediğine ve dolayısıyla toksik olmadığına inanılmaktadır. Ancak fiziksel etki yoluyla doku, organ, kan, lenf hücreleriyle temasa geçerek mekanik hasara yol açar. Dolayısıyla bir element, eylemiyle tek ve çift sarmallı DNA'ya, kromozomlara zarar vererek kansere yakalanma riskine ve genetik kodda bozulmaya neden olabilir.

Makro besin parçacıklarının deriden geçemediği ortaya çıktı. Bu nedenle insanın içine ancak yiyecek, su ve hava ile girerler.

Titanyum gastrointestinal sistem yoluyla daha iyi emilir (%1-3), ancak yalnızca yaklaşık %1'i solunum yolu yoluyla emilir, ancak vücuttaki içeriği akciğerlerde (%30) olduğu gibi konsantre olur. Neyle bağlantılı? Yukarıdaki rakamların tamamını analiz ettikten sonra birkaç sonuca varabiliriz. Birincisi, titanyum genellikle vücut tarafından zayıf bir şekilde emilir. İkincisi, titanyum dışkı (0,52 mg) ve idrar (0,33 mg) yoluyla gastrointestinal sistem yoluyla atılır, ancak akciğerlerde bu mekanizma zayıftır veya tamamen yoktur, çünkü bir kişide yaşla birlikte bu organdaki titanyum konsantrasyonu neredeyse 100 artar. zamanlar. Bu kadar zayıf bir emilim ile bu kadar yüksek bir konsantrasyonun nedeni nedir? Büyük olasılıkla bunun nedeni, her zaman bir titanyum bileşeninin bulunduğu toz vücudumuza yapılan sürekli saldırıdır. Ayrıca bu durumda ekolojimizi ve yerleşim yerlerine yakın sanayi tesislerinin varlığını da hesaba katmak gerekir.

Akciğerlerle karşılaştırıldığında dalak, adrenal bezler, tiroid bezi gibi diğer organlarda makro besin içeriği yaşam boyunca değişmeden kalır. Ayrıca lenf, plasenta, beyin, kadın anne sütü, kemikler, tırnaklar, saç, göz merceği, epitel dokularda da elementin varlığı gözlenir.

Kemiklerde bulunan titanyum, kırıklardan sonra füzyonlarında rol oynar. Ayrıca artrit ve artrozda hasar görmüş hareketli kemik eklemlerinde meydana gelen rejeneratif süreçlerde de olumlu etki gözlenir. Bu metal güçlü bir antioksidandır. Serbest radikallerin cilt ve kan hücreleri üzerindeki etkisini zayıflatarak tüm vücudu erken yaşlanmaya ve yıpranmaya karşı korur.

Beynin görme ve işitmeden sorumlu kısımlarında yoğunlaşarak onların işleyişini olumlu yönde etkiler. Adrenal bezlerde ve tiroid bezinde metalin varlığı, metabolizmada yer alan hormonların üretimine katıldığını gösterir. Aynı zamanda kırmızı kan hücrelerinin üretimi olan hemoglobin üretiminde de rol oynar. Kandaki kolesterol ve üre içeriğini azaltarak normal bileşimini izler.

Titanyumun vücut üzerindeki olumsuz etkisi, ağır bir metaldir. Vücuda girdikten sonra bölünmez ve ayrışmaz, ancak kişinin organlarına ve dokularına yerleşerek onu zehirler ve hayati süreçlere müdahale eder. Aşınmaz ve alkalilere ve asitlere karşı dayanıklıdır, bu nedenle mide suyu üzerinde etkili olamaz.

Titanyum bileşikleri kısa dalga ultraviyole radyasyonu engelleme özelliğine sahiptir ve cilt tarafından emilmez, dolayısıyla cildi ultraviyole radyasyondan korumak için kullanılabilirler.

Sigara içmenin havadan akciğerlere metal alımını kat kat artırdığı kanıtlanmıştır. Bu da bu kötü alışkanlıktan vazgeçmek için bir sebep değil mi?

Günlük oran - kimyasal elemente ihtiyaç nedir?

Makrobesinlerin günlük normu, insan vücudunun yaklaşık 20 mg titanyum içermesi ve bunun 2,4 mg'ı akciğerlerde olmasıdır. Vücut her gün besinlerle 0,85 mg, su ile 0,002 mg ve hava ile 0,0007 mg madde alır. Titanyumun günlük oranı çok şartlıdır, çünkü organlar üzerindeki etkisinin sonuçları tam olarak araştırılmamıştır. Yaklaşık olarak günde 300-600 mcg civarındadır. Bu normun aşılmasının sonuçlarına ilişkin klinik veri yoktur - her şey pilot çalışmalar aşamasındadır.

titanyum eksikliği

Metal eksikliğinin görülebileceği koşullar belirlenemediği için bilim adamları bunların doğada bulunmadığı sonucuna varmışlardır. Ancak eksikliği, hastanın durumunu kötüleştirebilecek çoğu ciddi hastalıkta görülür. Bu eksiklik titanyum içeren preparatlarla giderilebilir.

Fazla titanyumun vücut üzerindeki etkisi

Vücuda tek seferlik titanyum alımının makro elementinin fazlalığı tespit edilmedi. Diyelim ki bir kişi titanyum pimi yuttuysa, o zaman görünüşe göre zehirlenmeden bahsetmeye gerek yok. Büyük olasılıkla, eylemsizliği nedeniyle eleman temas etmeyecek, ancak doğal olarak kaldırılacaktır.

Solunum sistemindeki makroelement konsantrasyonunun sistematik olarak artması büyük bir tehlikeye neden olur. Bu, solunum ve lenfatik sistemlerde hasara yol açar. Ayrıca silikoz derecesi ile solunum sistemindeki elementin içeriği arasında da doğrudan bir ilişki vardır. İçeriği ne kadar yüksek olursa hastalık o kadar şiddetli olur.

Kimya ve metalurji işletmelerinde çalışan kişilerde ağır metal fazlalığı görülmektedir. Titanyum klorür en tehlikelisidir - 3 çalışma yılında ciddi kronik hastalıkların tezahürü başlar.

Bu tür hastalıklar özel ilaçlar ve vitaminlerle tedavi edilir.

Kaynaklar nelerdir?

Element insan vücuduna esas olarak yiyecek ve su ile girer. En çok baklagillerde (bezelye, fasulye, mercimek, fasulye) ve tahıllarda (çavdar, arpa, karabuğday, yulaf) bulunur. Varlığı süt ve et yemeklerinin yanı sıra yumurtalarda da ortaya çıktı. Bitkiler bu elementi hayvanlardan daha fazla içerir. Algler - gür kladofora içeriği özellikle yüksektir.

E171 gıda boyasını içeren tüm gıda ürünleri bu metal dioksiti içerir. Sos ve baharat yapımında kullanılır. Titanyum oksit su ve mide suyunda pratik olarak çözünmediği için bu katkı maddesinin zararı söz konusudur.

Kullanım endikasyonları

Bu kozmik elementin hala çok az çalışılmış olmasına rağmen, tıbbın her alanında aktif olarak kullanılmaktadır. Mukavemeti, korozyon direnci ve biyolojik inertliği nedeniyle protez alanında implant üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde, beyin cerrahisinde, ortopedide kullanılır. Dayanıklılığı nedeniyle cerrahi aletler ondan yapılır.

Bu maddenin dioksiti keilit, uçuk, akne, ağız mukozasının iltihabı gibi cilt hastalıklarının tedavisinde kullanılır. Yüzün hemanjiyomunu çıkarırlar.

Metal nikelid, lokal olarak ilerlemiş gırtlak kanserinin ortadan kaldırılmasında rol oynar. Larinks ve trakeanın endoprotez değişiminde kullanılır. Ayrıca enfeksiyonlu yaraları antibiyotik solüsyonlarla birlikte tedavi etmek için de kullanılır.

Makrobesleyici gliserolvat aquacomplex ülseratif yaraların iyileşmesini destekler.

Fiziko-kimyasal özellikleri yüksek olduğundan ve insanlığa sınırsız fayda sağlayabileceğinden, dünya çapındaki bilim adamlarına geleceğin elementini incelemek için birçok fırsat açıktır.

Titanyum - metal periler. En azından elemente bu efsanevi yaratıkların kraliçesinin adı verilmiştir. Titania, tüm akrabaları gibi, havadarlığıyla öne çıkıyordu.

Periler sadece kanatlarla değil aynı zamanda düşük ağırlıkla da uçabilirler. Titanyum da hafiftir. Elementin yoğunluğu metaller arasında en küçüktür. Perilere benzerliğin bittiği ve saf bilimin başladığı yer burasıdır.

Titanyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri

Titanyum bir elementtir belirgin bir parlaklığa sahip gümüşi beyaz renk. Metalin öne çıkan kısımlarında pembe, mavi ve kırmızıyı görebilirsiniz. Gökkuşağının tüm renkleriyle parıldaması 22. elementin karakteristik bir özelliğidir.

Onun ışıltısı her zaman parlaktır, çünkü titanyuma dayanıklı korozyona. Malzeme ondan bir oksit film ile korunur. Yüzeyde standart sıcaklıkta oluşur.

Sonuç olarak, metal korozyonu ne havada, ne suda, ne de örneğin çoğu agresif ortamda korkunç değildir. Böylece kimyagerler konsantre ve asitlerin karışımını çağırdılar.

22. element 1.660 santigrat derecede erir. Görünüşe göre titanyum - demir dışı metal refrakter grup. Malzeme yumuşamadan yanmaya başlar.

1.200 derecede beyaz bir alev belirir. Madde 3260 santigrat derecede kaynar. Bir elementin eritilmesi onu viskoz hale getirir. Yapışmayı önleyen özel reaktifler kullanmanız gerekir.

Metalin sıvı kütlesi viskoz ve yapışkan ise, toz halindeki titanyum patlayıcıdır. "Bombanın" çalışması için 400 santigrat dereceye kadar ısıtmak yeterlidir. Termal enerjiyi kabul eden eleman onu iyi aktarmaz.

Titanyum ayrıca elektrik iletkeni olarak kullanılmaz. Ancak malzeme dayanıklılığı nedeniyle değerlidir. Düşük yoğunluğu ve ağırlığıyla birleştiğinde birçok endüstride faydalıdır.

Kimyasal olarak titanyum oldukça aktiftir. Öyle ya da böyle metal çoğu elementle etkileşime girer. İstisnalar: - atıl gazlar, sodyum, potasyum, kalsiyum ve.

Titanyuma kayıtsız olan bu kadar az miktarda madde, saf bir element elde etme sürecini zorlaştırır. Üretilmesi kolay değil ve titanyum metal alaşımları. Ancak sanayiciler bunu yapmayı öğrendi. 22. maddeye dayalı karışımların pratik kullanımı çok yüksektir.

Titanyum uygulaması

Uçakların ve roketlerin montajı - ilk etapta kullanışlı olduğu yer burasıdır titanyum. Metal satın al gövdenin ısı direncini ve ısı direncini arttırmak için gereklidir. Isı direnci - yüksek sıcaklıklara dayanıklılık.

Örneğin atmosferdeki bir roketi hızlandırırken bunlar kaçınılmazdır. Isı direnci, alaşımın mekanik özelliklerinin çoğunun "ateşli" koşullarda korunmasıdır. Yani titanyum ile parçaların performans özellikleri çevre koşullarına bağlı olarak değişmez.

22. metalin korozyona karşı direnci de kullanışlıdır. Bu özellik sadece makine üretiminde önemli değildir. Element, kimya laboratuvarları için şişelere ve diğer mutfak eşyalarına gidiyor, mücevherlerin hammaddesi haline geliyor.

Hammaddeler ucuz değil. Ancak tüm endüstrilerde maliyetler, titanyum ürünlerinin hizmet ömrü ve orijinal görünümlerini koruyabilme yetenekleri ile karşılanır.

Yani, St. Petersburg şirketinden bir dizi yemek "Neva" "Metal Titan PK" kızartma sırasında metal kaşık kullanmanızı sağlar. Teflon'u yok edecekler, çizeceklerdi. Titanyum kaplama çelik ve alüminyumun saldırılarından etkilenmez.

Bu arada bu mücevherler için de geçerli. Altından yapılmış bir yüzüğün çizilmesi kolaydır. Titanyum modeller onlarca yıl boyunca pürüzsüz kalır. Bu nedenle 22. element alyansların hammaddesi olarak değerlendirilmeye başlandı.

Tava "Titan Metal" Teflonlu tabaklar gibi hafif. 22. element alüminyumdan sadece biraz daha ağırdır. Bu sadece hafif endüstri temsilcilerine değil aynı zamanda otomotiv uzmanlarına da ilham verdi. Arabaların çok sayıda alüminyum parçaya sahip olduğu bir sır değil.

Taşıma kütlesini azaltmak için bunlara ihtiyaç vardır. Ancak titanyum daha güçlüdür. Temsili otomobillere gelince, otomotiv endüstrisi neredeyse tamamen 22. metalin kullanımına geçmiştir.

Titanyum ve alaşımlarından yapılan parçalar, içten yanmalı bir motorun kütlesini %30 oranında azaltır. Dava da hafifledi, ancak fiyat artıyor. Alüminyum hala daha ucuz.

Firma "Neva Metal Titan", yorumlar kural olarak artı işaretiyle bırakılan mutfak eşyaları üretir. Otomotiv markaları otomobiller için titanyum kullanıyor. elemana yüzük, küpe ve bilezik şeklini verin. Bu transfer serisinde yeterli sayıda medikal firma bulunmuyor.

22. metal protezlerin ve cerrahi aletlerin hammaddesidir. Ürünlerin neredeyse hiç gözenekleri yoktur, bu nedenle kolayca sterilize edilirler. Ayrıca titanyum hafif olduğundan çok büyük yüklere dayanabilir. Örneğin diz bağları yerine yabancı bir parça yerleştirilirse başka ne gereklidir?

Malzemede gözenek bulunmaması başarılı restoran işletmecileri tarafından takdir edilmektedir. Cerrahın neşterlerinin temizliği önemlidir. Ancak aşçıların çalışma yüzeylerinin temizliği de önemlidir. Yiyecekleri güvende tutmak için titanyum masalarda kesiliyor ve buharda pişiriliyor.

Çizilmezler ve temizlenmesi kolaydır. Orta düzey kuruluşlar genellikle çelik mutfak eşyaları kullanır, ancak kalitesi düşüktür. Bu nedenle Michelin yıldızlı restoranlarda ekipman titanyumdur.

Titanyum madenciliği

Element, Dünya'daki en yaygın 20 element arasında yer alıyor ve sıralamanın tam ortasında yer alıyor. Gezegen kabuğunun kütlesine göre titanyum içeriği %0,57'dir. Deniz suyunun litresinde 0,001 miligram 24. metal bulunur. Elementin şeyl ve killerinde ton başına 4,5 kilogram bulunur.

Asidik yani silika bakımından zengin kayalarda titanyumun binde 2,3 kilogramı bulunur. Magmadan oluşan ana yataklarda 22. metal ton başına yaklaşık 9 kilodur. En az titanyum, %30 silika içeriğine (1.000 kilogram hammadde başına 300 gram) sahip ultrabazik kayalarda gizlidir.

Doğada yaygın olmasına rağmen saf titanyum bulunmaz. % 100 metal elde etmek için kullanılan malzeme iyodürdü. Maddenin termal ayrışması Arkel ve De Boer tarafından gerçekleştirildi. Bunlar Hollandalı kimyagerler. Deney 1925'te başarılı oldu. 1950'li yıllarda seri üretime geçildi.

Çağdaşlar, kural olarak, titanyumu dioksitinden çıkarırlar. Bu rutil adı verilen bir mineraldir. En az miktarda yabancı yabancı maddeye sahiptir. Titanite benziyorlar ve.

İlmenit cevherlerini işlerken cüruf kalır. 22. elementin elde edilmesinde malzeme görevi gören odur. Çıkışta gözeneklidir. İlavesi ile vakumlu fırınlarda ikincil yeniden eritme yapmak zorundayız.

Titanyum dioksit ile çalışırken buna magnezyum ve klor eklenir. Karışım vakumlu fırınlarda ısıtılır. Tüm fazla elementler buharlaşana kadar sıcaklık yükseltilir. Kapların dibinde kalır saf titanyum. Yönteme magnezyum termal denir.

Hidrit-kalsiyum yöntemi de geliştirildi. Elektrolize dayanmaktadır. Yüksek akım, metal hidrürün titanyum ve hidrojene ayrılmasını sağlar. 1925 yılında geliştirilen elementin çıkarılmasına yönelik iyodür yöntemi kullanılmaya devam etmektedir. Ancak 21. yüzyılda en çok zaman alan ve pahalı olan yöntem olduğundan unutulmaya yüz tutmaktadır.

Titanyum fiyatı

Açık metal titanyum fiyatı kilogram başına ayarlayın. 2016 yılı başında bu yaklaşık 18 ABD dolarıdır. 22. elementin dünya pazarı geçtiğimiz yıl 7.000.000 tona ulaştı. En büyük tedarikçiler Rusya ve Çin'dir.

Bunun nedeni içlerinde keşfedilen ve geliştirilmeye uygun rezervlerdir. 2015 yılının ikinci yarısında titanyum ve levhalara olan talep azalmaya başladı.

Metal ayrıca tel şeklinde, örneğin borular gibi çeşitli parçalar halinde de satılmaktadır. Hisse senedi fiyatlarından çok daha ucuzlar. Ancak külçenin içinde ne olduğunu düşünmeniz gerekir. saf titanyum ve buna dayalı alaşımlar ürünlerde kullanılmaktadır.

Oksit (IV) formundaki titanyum, 1791 yılında İngiliz amatör mineralog W. Gregor tarafından Menakan (İngiltere) kasabasının manyetik demirli kumlarında keşfedildi; 1795 yılında Alman kimyager M. G. Klaproth, rutil mineralinin "titanyum" adını verdiği aynı metalin doğal bir oksidi olduğunu tespit etti [Yunan mitolojisinde titanlar, Uranüs'ün (Cennet) ve Gaia'nın (Dünya) çocuklarıdır). Uzun süre titanyumu saf haliyle izole etmek mümkün olmadı; Amerikalı bilim adamı M. A. Hunter ancak 1910'da kapalı bir çelik bomba içinde klorürü sodyumla ısıtarak metalik titanyum elde etti; Elde ettiği metal, yalnızca yüksek sıcaklıklarda yumuşaktı ve yüksek yabancı madde içeriği nedeniyle oda sıcaklığında kırılgandı. Saf titanyumun özelliklerini inceleme fırsatı ancak 1925'te Hollandalı bilim adamları A. Van Arkel ve I. de Boer'in titanyum iyodürün termal ayrışmasıyla düşük sıcaklıklarda yüksek saflıkta metal plastik elde etmesiyle ortaya çıktı.

Titanyumun doğadaki dağılımı. Titanyum ortak elementlerden biridir, yer kabuğundaki (clarke) ortalama içeriği ağırlıkça% 0,57'dir (yapısal metaller arasında yaygınlık açısından demir, alüminyum ve magnezyumun ardından 4. sırada yer alır). Titanyumun çoğu, "bazalt kabuk" adı verilen temel kayalarda (%0,9), daha az "granit kabuk" kayalarında (%0,23) ve hatta daha az ultrabazik kayalarda (%0,03) vb. bulunur. Titanyumla zenginleştirilmiş kayalar arasında bazik kayaların pegmatitleri, alkali kayalar, siyenitler ve ilişkili pegmamitler ve diğerleri bulunur. Bilinen 67 mineral Titanyum vardır ve çoğunlukla magmatik kökenlidir; en önemlileri rutil ve ilmenittir.

Titanyum çoğunlukla biyosferde dağılmıştır. Deniz suyunda %10-7 oranında bulunur; Titan zayıf bir göçmendir.

Titanyumun fiziksel özellikleri. Titanyum iki allotropik modifikasyon formunda bulunur: 882,5 °C sıcaklığın altında, altıgen sıkı paket kafesli α formu stabildir (a = 2,951Å, c = 4,679Å) ve bu sıcaklığın üzerinde β -kübik gövde merkezli kafes formu a = 3,269 Å. Safsızlıklar ve katkı maddeleri α/β dönüşüm sıcaklığını önemli ölçüde değiştirebilir.

a-formunun yoğunluğu 20°C'de 4,505 g/cm3 ve 870°C'de 4,35 g/cm3'tür; 900°C'de β-formları 4,32 g/cm3; atom yarıçapı Ti 1,46 Å, iyon yarıçapı Ti + 0,94 A, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Tergime 1668°C, Kaynama 3227°C; 20-25°C aralığında ısıl iletkenlik 22,065 W/(m·K); 20°C 8,5·10 -6'da doğrusal genleşme sıcaklık katsayısı, 20-700°С 9,7·10 -6 aralığında; ısı kapasitesi 0,523 kJ/(kg·K); elektriksel direnç 42,1 20 °C'de 10 -6 ohm cm; elektrik direncinin sıcaklık katsayısı 20 °C'de 0,0035; süperiletkenliği 0,38 K'nin altındadır. Titanyum paramanyetiktir, spesifik manyetik duyarlılığı 20 °C'de 3,2·10-6'dır. Çekme mukavemeti 256 MN / m2 (25,6 kgf / mm2), bağıl uzama %72, Brinell sertliği 1000 MN / m2'den (100 kgf / mm2) az. Normal elastikiyet modülü 108.000 MN / m2'dir (10.800 kgf / mm2). Normal sıcaklıkta yüksek saflıkta dövülen metal.

Endüstride kullanılan teknik titanyum, mukavemetini artıran, sünekliği azaltan ve 865-920 °C aralığında meydana gelen polimorfik dönüşümün sıcaklığını etkileyen oksijen, nitrojen, demir, silikon ve karbon safsızlıklarını içerir. Teknik titanyum kaliteleri VT1-00 ve VT1-0 için yoğunluk yaklaşık 4,32 g/cm3, gerilme mukavemeti 300-550 MN/m2 (30-55kgf/mm2), bağıl uzama %25'ten az değil, Brinell sertliği 1150 - 1650 MN / m2 (115-165 kgf / mm2). Ti atomunun dış elektron kabuğunun konfigürasyonu 3d 2 4s 2'dir.

Titanyumun kimyasal özellikleri. Saf Titanyum kimyasal olarak aktif bir geçiş elementidir; bileşiklerde oksidasyon durumları +4, daha az sıklıkla +3 ve +2'dir. Normal sıcaklıklarda ve 500-550 ° C'ye kadar korozyona dayanıklıdır, bu da yüzeyinde ince fakat güçlü bir oksit filmin varlığıyla açıklanmaktadır.

TiO2 oluşumu ile 600 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda atmosferik oksijenle gözle görülür şekilde etkileşime girer. Yetersiz yağlamaya sahip ince titanyum talaşları işleme sırasında alev alabilir. Ortamda yeterli oksijen konsantrasyonu olması ve oksit filminin darbe veya sürtünme nedeniyle hasar görmesi durumunda, metalin oda sıcaklığında ve nispeten büyük parçalar halinde tutuşması mümkündür.

Oksit filmi, sıvı haldeki titanyumu oksijenle (örneğin alüminyumdan farklı olarak) daha fazla etkileşime karşı korumaz ve bu nedenle eritilmesi ve kaynaklanması, vakumda, nötr gaz atmosferinde veya suya batırılarak gerçekleştirilmelidir. Titanyum, atmosferik gazları ve hidrojeni emerek pratik kullanıma uygun olmayan kırılgan alaşımlar oluşturma yeteneğine sahiptir; Aktifleştirilmiş bir yüzeyin varlığında, oda sıcaklığında bile düşük oranda hidrojen emilimi meydana gelir ve bu, 400 °C ve üzerinde önemli ölçüde artar. Hidrojenin titanyumdaki çözünürlüğü tersine çevrilebilir ve bu gaz vakumlu tavlama ile neredeyse tamamen uzaklaştırılabilir. Titanyum, 700 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda nitrojenle reaksiyona girer ve TiN tipi nitrürler elde edilir; İnce bir toz veya tel formundaki titanyum nitrojen atmosferinde yanabilir. Titan'da nitrojen ve oksijenin yayılma hızı hidrojeninkinden çok daha düşüktür. Bu gazlarla etkileşim sonucu elde edilen tabaka, artan sertlik ve kırılganlık ile karakterize edilir ve titanyum ürünlerin yüzeyinden aşındırma veya işleme yoluyla çıkarılmalıdır. Titanyum kuru halojenlerle güçlü bir şekilde reaksiyona girer ve nem bir inhibitör rolü oynadığından ıslak halojenlere göre stabildir.

Metal, tüm konsantrasyonlardaki nitrik asitte (Titanyumun korozyon çatlamasına neden olan ve reaksiyon bazen bir patlamayla sonuçlanan kırmızı duman hariç), zayıf sülfürik asit çözeltilerinde (ağırlıkça% 5'e kadar) stabildir. Hidroklorik, hidroflorik, konsantre sülfürik ve sıcak organik asitler: oksalik, formik ve trikloroasetik asitler titanyum ile reaksiyona girer.

Titanyum, atmosferik havada, deniz suyunda ve deniz atmosferinde, ıslak klorda, klorlu sularda, sıcak ve soğuk klorür çözeltilerinde, kimya, petrol, kağıt ve diğer endüstrilerde kullanılan çeşitli teknolojik çözeltiler ve reaktiflerde korozyona dayanıklıdır. hidrometalurji. Titanyum, refrakter ve yüksek sertlik ile karakterize edilen C, B, Se, Si ile metal benzeri bileşikler oluşturur. TiC karbür (erime sıcaklığı 3140 °C), Ti02'nin kurumla karışımının 1900-2000 °C'de bir hidrojen atmosferinde ısıtılmasıyla elde edilir; nitrür TiN (tpl 2950 °C) - titanyum tozunun nitrojen içerisinde 700 °C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta ısıtılmasıyla. Silisitler TiSi2, TiSi ve borürler TiB, Ti2B5, TiB2 bilinmektedir. 400-600 °C sıcaklıkta titanyum, katı çözeltiler ve hidritler (TiH, TiH2) oluşturarak hidrojeni emer. Ti02 alkalilerle birleştirildiğinde, meta- ve ortotitanatların titanyum asit tuzları (örneğin, Na2TiO3 ve Na4Ti04) ve ayrıca polititanatlar (örneğin, Na2Ti205 ve Na2Ti3) O 7) oluşur. Titanatlar, Titanyumun en önemli minerallerini içerir; örneğin ilmenit FeTiO3, perovskit CaTiO3. Tüm titanatlar suda az çözünür. Titanyum oksit (IV), titanik asitler (çökeltiler) ve titanatlar, titanil sülfat TiOSO 4 içeren çözeltilerin oluşumuyla sülfürik asit içinde çözülür. Çözeltiler seyreltildiğinde ve ısıtıldığında, hidroliz sonucunda H2TiO3 çökelir ve bundan titanyum (IV) oksit elde edilir. Ti (IV) bileşiklerini içeren asidik çözeltilere hidrojen peroksit eklendiğinde, H4TiO5 ve H4TiO8 bileşiminin peroksit (pertitanik) asitleri ve bunlara karşılık gelen tuzlar oluşur; bu bileşikler, Titanyumun analitik tespiti için kullanılan sarı veya turuncu-kırmızı renktedir (Titanyumun konsantrasyonuna bağlı olarak).

Titan almak. Metalik titanyum elde etmenin en yaygın yöntemi magnezyum-termal yöntemdir, yani titanyum tetraklorürün metalik magnezyum (daha az yaygın olarak sodyum) ile indirgenmesidir:

TiCl 4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl 2.

Her iki durumda da, rutil, ilmenit ve diğerleri gibi titanyum oksit cevherleri ilk hammadde olarak hizmet vermektedir. İlmenit tipi cevherlerde cüruf halindeki titanyum, elektrikli fırınlarda eritilerek demirden ayrılır. Cüruf (rutil gibi) karbon varlığında klorlama işlemine tabi tutularak titanyum tetraklorür oluşturulur ve saflaştırıldıktan sonra nötr bir atmosferle indirgeme reaktörüne girer.

Bu işlemde titanyum süngerimsi bir formda elde edilir ve öğütüldükten sonra, alaşım gerekiyorsa alaşım katkı maddelerinin eklenmesiyle vakumlu ark fırınlarında külçeler halinde yeniden eritilir. Magnezyum-termal yöntem, kapalı bir teknolojik döngü ile büyük ölçekli bir endüstriyel titanyum üretimi oluşturmayı mümkün kılar, çünkü indirgeme sırasında oluşan yan ürün - magnezyum klorür, magnezyum ve klor elde etmek için elektrolize gönderilir.

Bazı durumlarda titanyum ve alaşımlarından eşyaların üretiminde toz metalurjisi yöntemlerinin kullanılması avantajlıdır. Özellikle ince tozlar elde etmek için (örneğin radyo elektroniği için), titanyum (IV) oksidin kalsiyum hidrit ile indirgenmesi kullanılabilir.

Titanyum Uygulaması. Titanyumun diğer yapısal metallere göre temel avantajları: hafiflik, dayanıklılık ve korozyon direncinin birleşimi. Titanyum alaşımları mutlak ve hatta daha da spesifik mukavemet (yani yoğunluğa bağlı mukavemet) bakımından -250 ila 550 ° C arasındaki sıcaklıklarda diğer metallere (örneğin demir veya nikel) dayalı çoğu alaşımı geride bırakır ve aşındırıcı olarak karşılaştırılabilir asil metal alaşımlarına. Bununla birlikte, bağımsız bir yapısal malzeme olarak titanyum, cevherlerden çıkarılması ve işlenmesindeki büyük teknik zorluklar nedeniyle yalnızca 20. yüzyılın 50'li yıllarında kullanılmaya başlandı (bu nedenle titanyum şartlı olarak nadir bir metal olarak sınıflandırıldı). Titanyumun ana kısmı havacılık ve roket teknolojisi ile deniz gemi inşasının ihtiyaçlarına harcanıyor. Yüksek kaliteli çeliklerin ve özel alaşımların metalurjisinde "ferrotitanyum" (%20-50 titanyum) olarak bilinen titanyum ve demir alaşımları, alaşım katkı maddesi ve oksit giderici olarak görev yapar.

Teknik Titanyum, kimya mühendisliği gibi agresif ortamlarda çalışan tanklar, kimyasal reaktörler, boru hatları, bağlantı parçaları, pompalar ve diğer ürünlerin üretiminde kullanılır. Demir dışı metallerin hidrometalurjisinde titanyum ekipmanı kullanılır. Çelik ürünleri kaplamak için kullanılır. Çoğu durumda titanyum kullanımı, yalnızca ekipmanın hizmet ömrünün artması nedeniyle değil, aynı zamanda süreçlerin yoğunlaştırılması olasılığı nedeniyle de (örneğin nikel hidrometalurjisinde olduğu gibi) büyük bir teknik ve ekonomik etki sağlar. Titanyumun biyolojik güvenliği, onu gıda endüstrisi ve rekonstrüktif cerrahide kullanılan ekipmanların üretiminde mükemmel bir malzeme haline getirir. Derin soğuk koşullarında, iyi sünekliği korurken Titanyumun gücü artar, bu da onun kriyojenik teknoloji için yapısal bir malzeme olarak kullanılmasını mümkün kılar. Titanyum cilalama, renkli anotlama ve diğer yüzey bitirme yöntemlerine uygundur ve bu nedenle anıtsal heykeller de dahil olmak üzere çeşitli sanatsal ürünlerin üretiminde kullanılır. Bunun bir örneği, ilk yapay Dünya uydusunun fırlatılması onuruna Moskova'da dikilen anıttır. Titanyum bileşiklerinden oksitler, halojenürler ve ayrıca yüksek sıcaklık teknolojisinde kullanılan silisitler pratik öneme sahiptir; borürler ve alaşımları, eriyebilirlikleri ve geniş nötron yakalama kesitlerinden dolayı nükleer santrallerde moderatör olarak kullanılır. Yüksek sertliğe sahip olan titanyum karbür, kesici takımların imalatında ve aşındırıcı bir malzeme olarak kullanılan takım sert alaşımlarının bir parçasıdır.

Titanyum oksit (IV) ve baryum titanat, titanyum seramiklerinin temelini oluşturur ve baryum titanat en önemli ferroelektriktir.

Vücuttaki titanyum. Titanyum bitki ve hayvanların dokularında sürekli olarak bulunur. Karasal bitkilerde konsantrasyonu yaklaşık% 10 -4, deniz bitkilerinde - 1,2 10 -3 ila 8 10 -2%, karasal hayvanların dokularında -% 2 10 -4'ten az, deniz - 2 10 - 4 ila 2 %10 -2. Omurgalılarda esas olarak azgın oluşumlarda, dalakta, adrenal bezlerde, tiroid bezinde, plasentada birikir; gastrointestinal sistemden zayıf bir şekilde emilir. İnsanlarda günlük Titanyumun yiyecek ve su ile alımı 0,85 mg'dır; idrar ve dışkıyla atılır (sırasıyla 0,33 ve 0,52 mg).