Titanium er et sølv-hvidt metal værdsat for dets styrke, lette vægt og modstandsdygtighed over for korrosion. Dets unikke og ønskværdige egenskaber har ført til, at det bruges i adskillige industrier og applikationer, primært inden for rumfart, bilindustrien, medicinsk og kemisk forarbejdningsindustri. Titanium fås i en række forskellige kvaliteter og legeringer, hvor hver legeringstype tilbyder unikke egenskaber, der egner sig til specifikke applikationer. Denne artikel vil definere titanium og beskrive dets egenskaber, diskutere dets forskellige kvaliteter og legeringer og forklare titaniums anvendelser.
Hvad er titanium?
Titanium er et sølv-hvidt metal med et atomnummer på 22. Det er et let, duktilt, stærkt, korrosionsbestandigt, biokompatibelt metal med et højt styrke-til-vægt-forhold. Titanium er det niende mest udbredte grundstof på Jorden. Det er almindeligt forekommende i sten, ler og sand. Rutil og ilmenit er de to vigtigste kommercielle mineraler, der bruges til at udvinde og raffinere titanium. Titanium er opdelt i legering, legering og - legering. Titanalfa-legeringer legeres kun med oxygen og ofte med andre metaller som aluminium, molybdæn og vanadium. Tilsætningen af disse metaller hjælper med at opnå ønskede egenskaber såsom øget styrke, korrosionsbestandighed og reduceret vægt. Almindelige applikationer for titanium og dets legeringer omfatter: kommercielle og rumfartsapplikationer, kraftværkskondensatorer, afsaltningsanlæg, marine applikationer, byggeprodukter, medicinske implantater såsom ledudskiftningshardware og forbrugerprodukter såsom golfkøller og cykelstel.
Hvad er oprindelsen af titanium?
Titanium blev opdaget af den britiske kemiker og mineralog William Gregor i 1791 og navngivet af den tyske kemiker Martin Heinrich i 1795. Klapoulos opkaldte dette grundstof "titanium" efter titanerne i græsk mytologi. Rent titanium var dog først tilgængeligt i 1910. MA Hunter, en videnskabsmand ved Rensselaer Polytechnic Institute, separerede metallerne ved at opvarme titantetrachlorid (TiCl4) med natrium ved højt tryk og temperatur (1292-1472 grad F), hvilket producerede rent titanium og natriumchlorid som biprodukter. Derefter, i 1932, isolerede William Justin Kroll titanium ved fraktioneret at reducere TiCl4 med calcium, efterfulgt af magnesium og natrium. I dag er "Kroll-processen" den proces, der almindeligvis anvendes til kommerciel produktion af titanium.
Hvad er en anden betegnelse for titanium?
Titanium kaldes undertiden "vidundermetal" eller "rumfartsmetal", fordi det har mange egenskaber, der kræves til rumfartsapplikationer. Titaniums lave densitet, duktilitet, trækstyrke og korrosionsbestandighed bidrager alle til dets kaldenavn.
Hvad er det kemiske symbol for titanium?
Det kemiske symbol for titanium er "Ti".
Hvad er titanium lavet af?
Fordi titanium let reagerer med ilt, findes rent titanium ikke i naturen. I stedet findes titanium i næsten alle sten, ler, sand og mineraler på Jorden i form af titaniumdioxid. Rutil og ilmenit er de to vigtigste mineraler, der bruges i den kommercielle produktion af titanium. Anatase, perovskit, brookite og titanit indeholder også titanium. Hvert af de ovennævnte mineraler kan raffineres for at opnå rent titanium.
Hvordan laves titanium?
Kroll-processen er den mest almindelige metode til fremstilling af rent titanium. Processen begynder med at opvarme en malm som rutil eller ilmenit for at producere flydende titantetrachlorid (TiCl4). TiCl4-væsken renses derefter ved fraktioneret destillation (svarende til fraktioneringsprocessen, der bruges til at fremstille benzin fra råolie). Efter destillation tilsættes smeltet magnesium til flydende TiCl4 for at danne en porøs titanium "svamp" og magnesiumbaseret salt. Titansvampen komprimeres derefter og smeltes i en lysbueovn. Til sidst støbes rent titanium i barrer. Legeringer kan fremstilles ved at blande en smelte af rent titanium med andre metaller og derefter støbe det til barrer.
Hvad er de vigtigste egenskaber ved titanium?
Titaniums egenskaber og egenskaber varierer efter kvalitet og specifik legering. Nogle generelle egenskaber ved titanium er dog vist i tabellen nedenfor:
Korrosionsbestandighed: Titanium er meget modstandsdygtigt over for korrosion fra havvand, klor og mange andre ætsende midler, hvilket gør det nyttigt til marine og kemiske processer.
Letvægt: Titanium er mindre tæt end mange andre metaller. Den er ideel til brug i letvægtskonstruktioner og komponenter i rumfarts- og bilindustrien.
Høj styrke: Titaniums styrke kan sammenlignes med stål. Men på grund af titaniums lavere densitet vejer en titaniumstruktur af samme styrke cirka 45 % mindre end en tilsvarende stålkonstruktion. På grund af sin høje styrke og høje styrke-til-vægt-forhold, er titanium almindeligt anvendt i rumfart, bilindustrien, medicinske og marine applikationer.
Biokompatibilitet: Titanium betragtes som det mest biokompatible metal på grund af dets inerthed, modstandsdygtighed over for korrosion af kropsvæsker, evne til at integrere i knogler (osseointegration) og høj cyklisk træthedsgrænse. Dette gør det muligt at bruge titanium i knogle-, led- og tandimplantater.
Varmebestandighed: Titanium har en lav varmeledningsevne. Dette gør titanium ideel til højvarme applikationer såsom bearbejdning, rumfartøjer, jetmotorer, missiler og biler.
Ikke-magnetisk: Titanium er ikke-magnetisk, men bliver paramagnetisk i nærvær af et magnetisk felt.
Duktilitet: Titanium er et duktilt metal, og dets duktilitet stiger med temperaturen. Derudover kan legering af titanium med andre duktile metaller såsom aluminium øge dets duktilitet betydeligt.
Lav termisk udvidelse: Titanium har en lav termisk udvidelseskoefficient. Titanium udvider eller trækker sig ikke sammen under ekstreme temperaturer som andre materialer såsom stål. Dens lave termiske ekspansionsegenskaber gør titanium ideel til strukturelle applikationer, der oplever høje temperaturer, såsom rumfart og rumfartøjer eller store bygninger og skyskrabere i tilfælde af brand.
Fremragende træthedsbestandighed: Titanium har fremragende træthedsbestandighed. Dette gør titanium velegnet til rumfartsapplikationer, hvor strukturelle komponenter i fly såsom landingsstel, hydrauliske systemer og udstødningsrør udsættes for cykliske belastninger.
Hvad er farven på titanium?
Titanium er sølvgrå eller sølvhvid. Men hvis anodiseret på en bestemt måde, kan titanium opnå et fuldt spektrum af farver. Ved at styre spændingen under anodisering kan der opnås forskellige farver af titanium.
Hvordan ser titanium ud?
Titanium findes almindeligvis i magmatiske og sedimentære bjergarter og mineraler. Ilmenit (jern titaniumoxid) og rutil er to mineraler, hvorfra titanium almindeligvis udvindes. Ilmenit er en gråsort sten, mens rutil er en mørkebrun til sort sten med et krystallinsk udseende.
