Titanul a fost numit inițial „gregorit” de către chimistul britanic William Gregor, care l-a descoperit în 1791. Titanul a fost apoi descoperit independent de chimistul german M. H. Klaproth în 1793. L-a numit titan în onoarea titanilor din mitologia greacă - „întruchiparea puterii naturale”. Abia în 1797, Klaproth a descoperit că titanul său era un element descoperit anterior de Gregor.

Caracteristici și proprietăți

Titanul este un element chimic cu simbolul Ti și numărul atomic 22. Este un metal strălucitor, cu o culoare argintie, densitate scăzută și rezistență ridicată. Este rezistent la coroziune în apa de mare și clor.

Element se întâlneșteîntr-o serie de zăcăminte minerale, în principal rutil și ilmenit, care sunt larg răspândite în scoarța terestră și litosferă.

Titanul este folosit pentru a produce aliaje ușoare puternice. Cele mai utile două proprietăți ale unui metal sunt rezistența la coroziune și raportul duritate-densitate, cel mai mare dintre orice element metalic. În stare nealiată, acest metal este la fel de puternic ca unele oțeluri, dar mai puțin dens.

Proprietățile fizice ale metalului

Este un metal puternic cu densitate redusă, mai degrabă ductilă (mai ales în mediu anoxic), alb strălucitor și metaloid. Punctul de topire relativ ridicat de peste 1650°C (sau 3000°F) îl face util ca metal refractar. Este paramagnetic și are o conductivitate electrică și termică destul de scăzută.

Pe scara Mohs, duritatea titanului este 6. Conform acestui indicator, este ușor inferior oțelului călit și wolfram.

Titanul pur comercial (99,2%) are o rezistență la tracțiune de aproximativ 434 MPa, ceea ce este în conformitate cu aliajele convenționale de oțel de calitate scăzută, dar titanul este mult mai ușor.

Proprietățile chimice ale titanului

La fel ca aluminiul și magneziul, titanul și aliajele sale se oxidează imediat când sunt expuse la aer. Reacționează lent cu apa și aerul la temperaturi mediu inconjurator, deoarece formează o acoperire de oxid pasiv care protejează metalul în vrac de oxidarea ulterioară.

Pasivarea atmosferică conferă titanului o rezistență excelentă la coroziune aproape echivalentă cu platina. Titanul este capabil să reziste atacului sulfuricului diluat și acizi clorhidric, soluții de clorură și majoritatea acizilor organici.

Titanul este unul dintre puținele elemente care arde în azot pur, reacționând la 800 ° C (1470 ° F) pentru a forma nitrură de titan. Datorită reactivității lor ridicate cu oxigenul, azotul și unele alte gaze, filamentele de titan sunt utilizate în pompele de sublimare a titanului ca absorbanți pentru aceste gaze. Aceste pompe sunt ieftine și produc în mod fiabil presiuni extrem de scăzute în sistemele UHV.

Mineralele obișnuite purtătoare de titan sunt anataza, brookitul, ilmenitul, perovskitul, rutilul și titanitul (sfenă). Dintre aceste minerale, numai rutil iar ilmenitul au importanță economică, dar chiar și acestea sunt greu de găsit în concentrații mari.

Titanul se găsește în meteoriți și a fost găsit în Soare și stele de tip M cu o temperatură a suprafeței de 3200 ° C (5790 ° F).

Metode cunoscute în prezent pentru extragerea titanului din diverse minereuri sunt intensive în muncă și costisitoare.

Productie si productie

În prezent, aproximativ 50 de grade de titan și aliaje de titan au fost dezvoltate și sunt utilizate. Până în prezent, sunt recunoscute 31 de clase de metal și aliaje de titan, dintre care clasele 1–4 sunt pure comercial (nealiate). Ele diferă ca rezistență la tracțiune în funcție de conținutul de oxigen, gradul 1 fiind cel mai ductil (rezistența la tracțiune cea mai scăzută cu 0,18% oxigen) și gradul 4 fiind cel mai puțin ductil (rezistența maximă la tracțiune cu 0,40% oxigen).

Clasele rămase sunt aliaje, fiecare dintre ele având proprietăți specifice:

• plastic;
• putere;
• duritate;
• rezistență electrică;
• rezistența specifică la coroziune și combinațiile acestora.

Pe lângă aceste specificații, aliajele de titan sunt, de asemenea, fabricate pentru a satisface industria aerospațială și echipament militar(SAE-AMS, MIL-T), Standardele ISOși specificațiile specifice țării, precum și cerințele utilizatorilor finali pentru aplicații aerospațiale, militare, medicale și industriale.

Un produs plat curat din comert (foaia, placa) se poate forma cu usurinta, insa prelucrarea trebuie sa tina cont de faptul ca metalul are o „memorie” si o tendinta de revenire. Acest lucru este valabil mai ales pentru unele aliaje de înaltă rezistență.

Titanul este adesea folosit pentru a face aliaje:

• cu aluminiu;
• cu vanadiu;
• cu cupru (pentru călire);
• cu fier;
• cu mangan;
• cu molibden si alte metale.

Domenii de utilizare

Aliajele de titan sub formă de tablă, placă, tijă, sârmă, turnare găsesc aplicații în piețele industriale, aerospațiale, recreative și în curs de dezvoltare. Pulbere de titan este folosită în pirotehnică ca sursă de particule luminoase.

Deoarece aliajele de titan au un raport ridicat de rezistență la tracțiune la densitate, rezistență ridicată la coroziune, rezistență la oboseală, rezistență mare la fisurare și capacitatea de a rezista la temperaturi moderat ridicate, acestea sunt utilizate în avioane, blindaje, nave, nave spațiale și rachete.

Pentru aceste aplicații, titanul este aliat cu aluminiu, zirconiu, nichel, vanadiu și alte elemente pentru a produce o varietate de componente, inclusiv elemente structurale critice, pereți de incendiu, tren de aterizare, țevi de eșapament (elicoptere) și sisteme hidraulice. De fapt, aproximativ două treimi din metalul de titan produs este folosit în motoarele și cadrele aeronavelor.

Deoarece aliajele de titan sunt rezistente la coroziunea apei de mare, ele sunt folosite pentru a face arbori de elice, accesorii pentru schimbătoare de căldură etc. Aceste aliaje sunt utilizate în carcase și componente ale dispozitivelor de observare și monitorizare a oceanelor pentru știință și armată.

Aliaje specifice sunt utilizate în foraj și puțuri de petrolși hidrometalurgia nichelului pentru rezistența lor ridicată. Industria celulozei și hârtiei folosește titan echipamente tehnologice expus la medii agresive, cum ar fi hipocloritul de sodiu sau gazul de clor umed (în albire). Alte aplicații includ sudarea cu ultrasunete, lipirea prin val.

În plus, aceste aliaje sunt utilizate în automobile, în special în cursele de automobile și motociclete, unde greutatea redusă, rezistența ridicată și rigiditatea sunt esențiale.

Titanul este folosit în multe articole sportive: rachete de tenis, crose de golf, role de lacrosse; căști de cricket, hochei, lacrosse și fotbal, precum și cadre și componente pentru biciclete.

Datorită durabilității sale, titanul a devenit mai popular pentru design Bijuterii(în special, inele de titan). Inerția sa îl face o alegere bună pentru persoanele cu alergii sau pentru cei care vor purta bijuterii în medii precum piscine. Titanul este, de asemenea, aliat cu aur pentru a produce un aliaj care poate fi vândut ca aur de 24 de carate, deoarece 1% Ti aliat nu este suficient pentru a necesita o calitate mai mică. Aliajul rezultat are aproximativ duritatea aurului de 14 carate și este mai puternic decât aurul pur de 24 de carate.

Masuri de precautie

Titanul este netoxic chiar și în doze mari. Sub formă de pulbere sau așchii de metal, prezintă un pericol grav de incendiu și, dacă este încălzit în aer, un pericol de explozie.

Proprietăți și aplicații ale aliajelor de titan

Mai jos este o prezentare generală a aliajelor de titan cele mai frecvent întâlnite, care sunt împărțite în clase, proprietățile lor, beneficiile și aplicațiile industriale.

clasa a 7-a

Gradul 7 este echivalent mecanic și fizic cu gradul 2 de titan pur, cu excepția adăugării unui element intermediar de paladiu, făcându-l un aliaj. Are o sudabilitate și elasticitate excelente, cea mai rezistentă la coroziune dintre toate aliajele de acest tip.

Clasa 7 este utilizată în procesele chimice și în fabricarea componentelor echipamentelor.

Clasa a 11a

Gradul 11 ​​este foarte asemănător cu gradul 1, cu excepția adăugării de paladiu pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune, făcându-l un aliaj.

Alte proprietăți utile includ ductilitate optimă, rezistență, tenacitate și sudabilitate excelentă. Acest aliaj poate fi utilizat în special în aplicații în care coroziunea reprezintă o problemă:

• prelucrare chimică;
• producerea de clorați;
• desalinizare;
• aplicații marine.

Ti 6Al-4V clasa 5

Aliajul Ti 6Al-4V sau titanul de gradul 5 este cel mai des folosit. Reprezintă 50% consumul general titan în toată lumea.

Ușurința de utilizare constă în numeroasele sale beneficii. Ti 6Al-4V poate fi tratat termic pentru a-și crește rezistența. Acest aliaj are o rezistență ridicată la greutate redusă.

Acesta este cel mai bun aliaj de utilizat în mai multe industrii precum industria aerospațială, medicală, marină și de prelucrare chimică. Poate fi folosit pentru a crea:

• turbine de aviație;
• componente ale motorului;
• elemente structurale aeronavei;
• elemente de fixare aerospațiale;
• piese automate performante;
• echipament sportiv.

Ti 6AL-4V ELI clasa 23

Gradul 23 - titan chirurgical. Ti 6AL-4V ELI, sau Grad 23, este o versiune de puritate mai mare a Ti 6Al-4V. Poate fi realizat din role, fire, fire sau fire plate. Este cea mai bună alegere pentru orice situație în care este necesară o combinație de rezistență ridicată, greutate redusă, rezistență bună la coroziune și duritate ridicată. Are o rezistență excelentă la deteriorare.

Poate fi utilizat în aplicații biomedicale, cum ar fi componentele implantabile, datorită biocompatibilității, rezistenței bune la oboseală. Poate fi folosit și în proceduri chirurgicale pentru a fabrica aceste construcții:

• știfturi și șuruburi ortopedice;
• cleme pentru ligatură;
• capse chirurgicale;
• izvoare;
• aparate ortodontice;
• vase criogenice;
• dispozitive de fixare osoasă.

Clasa a 12-a

Titanul de gradul 12 are o sudabilitate excelentă de înaltă calitate. Este un aliaj de înaltă rezistență care oferă o rezistență bună la temperaturi ridicate. Titanul de gradul 12 are caracteristici similare cu oțelurile inoxidabile din seria 300.

Capacitatea sa de a se forma căi diferiteîl face util în multe aplicații. Rezistența ridicată la coroziune a acestui aliaj îl face, de asemenea, neprețuit pentru echipamentele de fabricație. Clasa 12 poate fi utilizată în următoarele industrii:

• schimbatoare de caldura;
• aplicații hidrometalurgice;
• producție chimică cu temperatură ridicată;
• componente maritime și aeriene.

Ti5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2.5Sn este un aliaj care poate oferi o bună sudabilitate cu stabilitate. De asemenea, are stabilitate la temperaturi ridicate și rezistență ridicată.

Ti 5Al-2.5Sn este utilizat în principal în industria aviației, precum și în instalațiile criogenice.

DEFINIȚIE

Titan- al douăzeci și doilea element al tabelului periodic. Denumire - Ti din latinescul „titan”. Situat în a patra perioadă, grupa IVB. Se referă la metale. Sarcina nucleară este 22.

Titanul este foarte comun în natură; conținutul de titan din scoarța terestră este de 0,6% (greutate), adică mai mare decât conținutul de metale utilizate pe scară largă în tehnologie precum cuprul, plumbul și zincul.

Sub forma unei substanțe simple, titanul este un metal alb-argintiu (Fig. 1). Se referă la metale ușoare. Refractar. Densitate - 4,50 g/cm3. Punctele de topire și de fierbere sunt 1668 o C și, respectiv, 3330 o C. Rezistent la coroziune atunci când este expus la aer la temperatură normală, ceea ce se explică prin prezența unei pelicule protectoare din compoziția TiO2 pe suprafața sa.

Orez. 1. Titaniu. Aspect.

Greutatea atomică și moleculară a titanului

Greutatea moleculară relativă a unei substanțe(M r) este un număr care arată de câte ori masa unei molecule date este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon și masa atomică relativă a unui element(A r) - de câte ori masa medie a atomilor unui element chimic este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon.

Deoarece titanul există în stare liberă sub formă de molecule de Ti monoatomic, valorile maselor sale atomice și moleculare coincid. Ele sunt egale cu 47.867.

Izotopi ai titanului

Se știe că titanul poate apărea în natură sub forma a cinci izotopi stabili 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti și 50Ti. Numerele lor de masă sunt 46, 47, 48, 49 și, respectiv, 50. Nucleul atomic al izotopului de titan 46 Ti conține douăzeci și doi de protoni și douăzeci și patru de neutroni, iar izotopii rămași diferă de acesta doar prin numărul de neutroni.

Există izotopi artificiali de titan cu numere de masă de la 38 la 64, dintre care cel mai stabil este 44 Ti cu un timp de înjumătățire de 60 de ani, precum și doi izotopi nucleari.

ioni de titan

La nivelul de energie exterior al atomului de titan, există patru electroni care sunt de valență:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .

Ca rezultat al interacțiunii chimice, titanul renunță la electronii de valență, adică. este donatorul lor și se transformă într-un ion încărcat pozitiv:

Ti 0 -2e → Ti 2+;

Ti 0 -3e → Ti 3+;

Ti 0 -4e → Ti 4+ .

Moleculă și atom de titan

În stare liberă, titanul există sub formă de molecule de Ti monoatomic. Iată câteva proprietăți care caracterizează atomul și molecula de titan:

Aliaje de titan

Principala proprietate a titanului, care contribuie la utilizarea sa pe scară largă în tehnologia modernă, este rezistența ridicată la căldură atât a titanului în sine, cât și a aliajelor sale cu aluminiu și alte metale. În plus, aceste aliaje rezistență la căldură - rezistență pentru a menține proprietăți mecanice ridicate la temperaturi ridicate. Toate acestea fac din aliajele de titan materiale foarte valoroase pentru fabricarea avioanelor și a rachetelor.

La temperaturi ridicate, titanul se combină cu halogeni, oxigen, sulf, azot și alte elemente. Aceasta este baza pentru utilizarea aliajelor de titan cu fier (ferotitan) ca aditiv pentru oțel.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Monumentul în cinstea cuceritorilor spațiului a fost ridicat la Moscova în 1964. A fost nevoie de aproape șapte ani (1958-1964) pentru a proiecta și construi acest obelisc. Autorii au trebuit să rezolve nu numai probleme de arhitectură și artistice, ci și probleme tehnice. Prima dintre ele a fost alegerea materialelor, inclusiv a fațatului. După lungi experimente, s-au așezat pe foi de titan lustruite până la strălucire.

Într-adevăr, în multe caracteristici, și mai ales în rezistența la coroziune, titanul depășește marea majoritate a metalelor și aliajelor. Uneori (mai ales în literatura populară) titanul este numit metalul etern. Dar mai întâi, să vorbim despre istoria acestui element.

Oxidat sau neoxidat?

Până în 1795, elementul nr. 22 a fost numit „menakin”. Așa a numit-o în 1791 de chimistul și mineralogul englez William Gregor, care a descoperit un nou element în mineralul menakanit (nu căutați acest nume în cărțile de referință mineralogice moderne - menakanit a fost și el redenumit, acum se numește ilmenit).

La patru ani de la descoperirea lui Gregor, chimistul german Martin Klaproth a descoperit un nou element chimic într-un alt mineral - rutilul - și l-a numit titan în onoarea reginei elfilor Titania (mitologia germanică).

Potrivit unei alte versiuni, numele elementului provine de la titani, fiii puternici ai zeiței pământului - Gaia (mitologia greacă).

În 1797, s-a dovedit că Gregor și Klaproth au descoperit același element și, deși Gregor făcuse acest lucru mai devreme, numele pe care i-a dat Klaproth a fost stabilit pentru noul element.

Dar nici Gregor, nici Klaproth nu au reușit să obțină elementalul titan. Pulberea cristalină albă pe care au izolat-o a fost dioxid de titan TiO2. Multă vreme niciunul dintre chimiști nu a reușit să reducă acest oxid, izolând metalul pur de el.

În 1823, omul de știință englez W. Wollaston a raportat că cristalele pe care le-a descoperit în zgura metalurgică a uzinei Merthyr Tydville nu erau altceva decât titan pur. Și 33 de ani mai târziu, celebrul chimist german F. Wöhler a demonstrat că aceste cristale erau din nou un compus de titan, de data aceasta o carbonitrură asemănătoare metalului.

Timp de mulți ani s-a crezut că metalul Titanul a fost obținut pentru prima dată de Berzelius în 1825.în reducerea fluorotitanatului de potasiu cu sodiu metalic. Cu toate acestea, astăzi, comparând proprietățile titanului și produsul obținut de Berzelius, se poate argumenta că președintele Academiei Suedeze de Științe s-a înșelat, deoarece titabnum pur se dizolvă rapid în acid fluorhidric (spre deosebire de mulți alți acizi), iar Berzelius' titanul metalic a rezistat cu succes acțiunii sale.

De fapt, Ti a fost obținut pentru prima dată abia în 1875 de omul de știință rus D.K. Kirillov. Rezultatele acestei lucrări sunt publicate în broșura sa Research on Titanium. Dar munca unui om de știință rus puțin cunoscut a trecut neobservată. După alți 12 ani, un produs destul de pur - aproximativ 95% titan - a fost obținut de compatrioții lui Berzelius, celebrii chimiști L. Nilsson și O. Peterson, care au redus tetraclorura de titan cu sodiu metalic într-o bombă ermetică din oțel.

În 1895, chimistul francez A. Moissan, reducând dioxidul de titan cu carbon într-un cuptor cu arc și supunând materialul rezultat la dublă rafinare, a obținut titan care conține doar 2% impurități, în principal carbon. În cele din urmă, în 1910, chimistul american M. Hunter, după ce a îmbunătățit metoda lui Nilsson și Peterson, a reușit să obțină câteva grame de titan cu o puritate de aproximativ 99%. De aceea, în majoritatea cărților prioritatea obținerii de titan metalic este atribuită lui Hunter, și nu lui Kirillov, Nilson sau Moissan.

Cu toate acestea, nici Hunter, nici contemporanii săi nu au prezis un viitor mare pentru titan. Doar câteva zecimi de procente de impurități erau conținute în metal, dar aceste impurități făceau titanul fragil, fragil, impropriu pentru prelucrare. Prin urmare, unii compuși de titan au găsit aplicație mai devreme decât metalul în sine. Tetraclorura de Ti, de exemplu, a fost utilizată pe scară largă în primul razboi mondial pentru a crea cortine de fum.

Nr. 22 în medicină

În 1908, în SUA și Norvegia, producția de alb a început nu din compuși de plumb și zinc, așa cum se făcea înainte, ci din dioxid de titan. O astfel de văruire poate vopsi o suprafață de câteva ori mai mare decât aceeași cantitate de văruire cu plumb sau zinc. În plus, albul de titan are mai mult reflectivitate, nu sunt otrăvitoare și nu se întunecă sub influența hidrogenului sulfurat. În literatura medicală, este descris un caz când o persoană „a luat” 460 g de dioxid de titan la un moment dat! (Ma intreb cu ce a confundat-o?) „Iubitul” de dioxid de titan nu a experimentat nicio senzatie dureroasa. TiO 2 face parte din unele medicamente, în special unguente împotriva bolilor de piele.

Cu toate acestea, nu medicamentele, ci industria vopselei și lacurilor consumă cele mai mari cantități de TiO 2 . Producția mondială a acestui compus a depășit cu mult jumătate de milion de tone pe an. Emailurile pe bază de dioxid de titan sunt utilizate pe scară largă ca acoperiri de protecție și decorative pentru metal și lemn în construcții navale, construcții și inginerie mecanică. În același timp, durata de viață a structurilor și pieselor este crescută semnificativ. Albul de titan este folosit pentru vopsirea țesăturilor, a pielii și a altor materiale.

Ti in industrie

Dioxidul de titan este un constituent al maselor de porțelan, sticlelor refractare, materiale ceramice cu constantă dielectrică ridicată. Ca umplutură care crește rezistența și rezistența la căldură, este introdus în compușii de cauciuc. Cu toate acestea, toate avantajele compușilor de titan par nesemnificative pe fondul proprietăților unice ale titanului metalic pur.

titan elementar

În 1925, oamenii de știință olandezi van Arkel și de Boer au obținut titan de înaltă puritate - 99,9% folosind metoda iodurii (mai multe despre asta mai jos). Spre deosebire de titanul obținut de Hunter, acesta avea plasticitate: putea fi forjat la rece, rulat în foi, bandă, sârmă și chiar și cea mai subțire folie. Dar chiar și acesta nu este principalul lucru. Studiile asupra proprietăților fizico-chimice ale titanului metalic au condus la rezultate aproape fantastice. S-a dovedit, de exemplu, că titanul, fiind aproape de două ori mai ușor decât fierul (densitatea titanului este de 4,5 g/cm3), depășește multe oțeluri ca rezistență. Comparația cu aluminiul s-a dovedit, de asemenea, în favoarea titanului: titanul este de doar o dată și jumătate mai greu decât aluminiul, dar de șase ori mai puternic și, cel mai important, își păstrează rezistența la temperaturi de până la 500 ° C (și cu adăugarea de aliaje). elemente - până la 650 ° C), în timp ce rezistența aliajelor de aluminiu și magneziu scade brusc deja la 300 ° C.

Titanul are și o duritate semnificativă: este de 12 ori mai dur decât aluminiul, de 4 ori mai dur decât fierul și cuprul. O altă caracteristică importantă a unui metal este limita sa de curgere. Cu cât este mai mare, cu atât detaliile acestui metal rezistă mai bine la sarcinile operaționale, cu atât își păstrează mai mult forma și dimensiunea. Limita de curgere a titanului este de aproape 18 ori mai mare decât cea a aluminiului.

Spre deosebire de majoritatea metalelor, titanul are o rezistență electrică semnificativă: dacă conductivitatea electrică a argintului este luată ca 100, atunci conductivitatea electrică a cuprului este 94, aluminiul este 60, fierul și platina este 15, iar titanul este doar 3,8. Nu este deloc necesar să explicăm că această proprietate, la fel ca natura nemagnetică a titanului, este de interes pentru electronica radio și inginerie electrică.

Rezistența remarcabilă a titanului la coroziune. Pe o placă din acest metal timp de 10 ani de stat în apă de mare, nu erau semne de coroziune. Rotoarele principale ale elicopterelor grele moderne sunt fabricate din aliaje de titan. Cârmele, eleronoanele și unele alte părți critice ale aeronavelor supersonice sunt, de asemenea, fabricate din aceste aliaje. Pe multe industriile chimice astăzi puteți găsi aparate și coloane întregi din titan.

Cum se obține titanul?

Prețul - asta mai încetinește producția și consumul de titan. De fapt, costul ridicat nu este un defect congenital al titanului. Există o mulțime de ea în scoarța terestră - 0,63%. Prețul încă ridicat al titanului este o consecință a dificultății de extracție a acestuia din minereuri. Se explică prin afinitatea ridicată a titanului pentru multe elemente și prin puterea legăturilor chimice din compușii săi naturali. De aici și complexitatea tehnologiei. Așa arată metoda magneziu-termică de producere a titanului, dezvoltată în 1940 de omul de știință american V. Kroll.

Dioxidul de titan este transformat cu clorul (în prezența carbonului) în tetraclorură de titan:

HO2 + C + 2CI2 → HCI4 + CO2.

Procesul are loc în cuptoare electrice cu arbore la 800-1250°C. O altă opțiune este clorurarea în topitura sărurilor de metale alcaline NaCl și KCl. Următoarea operație (care este la fel de importantă și laborioasă) este purificarea TiCl 4 căi diferite si substante. Tetraclorură de titan în conditii normale este un lichid cu punctul de fierbere de 136°C.

Este mai ușor să rupeți legătura titanului cu clorul decât cu oxigenul. Acest lucru se poate face cu magneziu prin reacție

TiCl4 + 2Mg → T + 2MgCl2.

Această reacție are loc în reactoare din oțel la 900°C. Rezultatul este un așa-numit burete de titan impregnat cu magneziu și clorură de magneziu. Acestea sunt evaporate într-un aparat de vid sigilat la 950°C, iar buretele de titan este apoi sinterizat sau topit într-un metal compact.

Metoda sodio-termică de obținere a titanului metalic nu este, în principiu, cu mult diferită de metoda magnezio-termică. Aceste două metode sunt cele mai utilizate în industrie. Pentru a obține titan mai pur, se mai folosește metoda iodurii propusă de van Arkel și de Boer. Buretele metalotermic de titan este transformat în iodură de TiI4, care este apoi sublimată în vid. Pe drum, vaporii de iodură de titap întâlnesc sârmă de titan încălzită la 1400°C. În acest caz, iodura se descompune, iar pe fir crește un strat de titan pur. Această metodă de producție a titanului este ineficientă și costisitoare; prin urmare, este utilizată în industrie într-o măsură foarte limitată.

În ciuda forței de muncă și a intensității energetice a producției de titan, acesta a devenit deja unul dintre cele mai importante subsectoare ale metalurgiei neferoase. Producția mondială de titan se dezvoltă într-un ritm foarte rapid. Acest lucru poate fi judecat chiar și după informațiile fragmentare care intră în tipar.

Se știe că în 1948 au fost topite în lume doar 2 tone de titan, iar după 9 ani - deja 20 de mii de tone, asta înseamnă că în 1957 20 de mii de tone de titan au reprezentat toate țările, iar în 1980 doar SUA au consumat. 24,4 mii de tone de titan ... Până de curând, se pare, titanul era numit un metal rar - acum este cel mai important material structural. Acest lucru se explică printr-un singur lucru: o combinație rară proprietăți utile elementul numărul 22. Și, desigur, nevoile tehnologiei.

Rolul titanului ca material structural, baza aliajelor de înaltă rezistență pentru aviație, construcții navale și rachete, crește rapid. În aliaje se află cea mai mare parte a titanului topit în lume. Un aliaj larg cunoscut pentru industria aviației, constând din 90% titan, 6% aluminiu și 4% vanadiu. În 1976, presa americană a relatat despre un nou aliaj cu același scop: 85% titan, 10% vanadiu, 3% aluminiu și 2% fier. Se pretinde că acest aliaj este nu numai mai bun, ci și mai economic.

În general, aliajele de titan includ o mulțime de elemente, până la platină și paladiu. Acestea din urmă (în cantitate de 0,1-0,2%) măresc rezistența chimică deja ridicată a aliajelor de titan.

Rezistența titanului este, de asemenea, crescută de astfel de „aditivi de aliere” precum azotul și oxigenul. Dar, împreună cu rezistența, cresc duritatea și, cel mai important, fragilitatea titanului, astfel încât conținutul lor este strict reglementat: nu sunt permise mai mult de 0,15% oxigen și 0,05% azot în aliaj.

În ciuda faptului că titanul este scump, înlocuirea lui cu materiale mai ieftine se dovedește în multe cazuri a fi viabilă din punct de vedere economic. Iată un exemplu tipic. Carcasa unui aparat chimic din oțel inoxidabil costă 150 de ruble, iar a unui aliaj de titan - 600 de ruble. Dar, în același timp, un reactor din oțel servește doar 6 luni, iar unul din titan - 10 ani. Adăugați costul înlocuirii reactoarelor din oțel, timpul de oprire forțat al echipamentelor - și devine evident că utilizarea titanului scump poate fi mai profitabilă decât oțelul.

În metalurgie sunt folosite cantități semnificative de titan. Există sute de clase de oțeluri și alte aliaje care conțin titan ca adiție de aliere. Este introdus pentru a îmbunătăți structura metalelor, pentru a crește rezistența și rezistența la coroziune.

Unele reacții nucleare trebuie să aibă loc într-un vid aproape absolut. Cu pompele cu mercur, rarefacția poate fi adusă la câteva miliarde de atmosferă. Dar acest lucru nu este suficient, iar pompele cu mercur sunt incapabile de mai mult. Pomparea suplimentară a aerului este efectuată de pompe speciale din titan. În plus, pentru a obține o rarefacție și mai mare, titanul fin este pulverizat pe suprafața interioară a camerei în care au loc reacțiile.

Titanul este adesea numit metalul viitorului. Faptele pe care știința și tehnologia le au deja la dispoziție ne convinge că acest lucru nu este în întregime adevărat - titanul a devenit deja metalul prezentului.

Perovskit și sfenă. Ilmenit - metatitanat de fier FeTiO 3 - contine 52,65% TiO 2. Numele acestui mineral se datorează faptului că a fost găsit în Urali din munții Ilmensky. Cei mai mari plasători de nisipuri ilmenite se găsesc în India. Un alt mineral important, rutilul, este dioxidul de titan. Titanomagnetitele sunt, de asemenea, de importanță industrială - amestec natural ilmenit cu minerale de fier. Există zăcăminte bogate de minereuri de titan în URSS, SUA, India, Norvegia, Canada, Australia și alte țări. Nu cu mult timp în urmă, geologii au descoperit un nou mineral care conținea titan în regiunea Baikal de Nord, care a fost numit landauite în onoarea fizicianului sovietic academician L. D. Landau. În total, peste 150 de zăcăminte semnificative de minereu și de titan sunt cunoscute pe glob.

Cele mai semnificative pentru economia națională au fost și rămân aliajele și metalele, combinând lejeritatea și rezistența. Titanul aparține acestei categorii de materiale și, în plus, are o rezistență excelentă la coroziune.

Titanul este un metal de tranziție din grupa a 4-a din perioada a 4-a. Greutatea sa moleculară este de numai 22, ceea ce indică ușurința materialului. În același timp, substanța se distinge prin rezistență excepțională: dintre toate materialele structurale, titanul are cea mai mare rezistență specifică. Culoarea este alb argintiu.

Ce este titanul, videoclipul de mai jos va spune:

Concept și caracteristici

Titanul este destul de comun - ocupă locul 10 în ceea ce privește conținutul în scoarța terestră. Cu toate acestea, abia în 1875 a fost izolat un metal cu adevărat pur. Înainte de aceasta, substanța era fie obținută cu impurități, fie compușii săi erau numiți titan metalic. Această confuzie a dus la faptul că compușii metalici au fost utilizați mult mai devreme decât metalul în sine.

Acest lucru se datorează particularității materialului: cele mai nesemnificative impurități afectează în mod semnificativ proprietățile unei substanțe, uneori privând-o complet de calitățile sale inerente.

Astfel, cea mai mică fracțiune a altor metale privează titanul de rezistența la căldură, care este una dintre calitățile sale valoroase. Și un mic adaos de nemetal transformă un material durabil într-un material fragil și nepotrivit pentru utilizare.

Această caracteristică a împărțit imediat metalul rezultat în 2 grupuri: tehnic și pur.

• Primul sunt utilizate în cazurile în care rezistența, ușurința și rezistența la coroziune sunt cele mai necesare, deoarece titanul nu pierde niciodată ultima calitate.
• Material de înaltă puritate folosit acolo unde este nevoie de un material care funcționează la sarcini foarte mari și temperaturi ridicate, dar în același timp să fie ușor. Aceasta, desigur, este știința avioanelor și a rachetelor.

A doua caracteristică specială a materiei este anizotropia. Unele dintre calitățile sale fizice se modifică în funcție de aplicarea forțelor, care trebuie luate în considerare la aplicare.

În condiții normale, metalul este inert, nu se corodează nici în apa mării, nici în aerul mării sau orașului. Mai mult, este cea mai inertă substanță biologic cunoscută, datorită căreia protezele și implanturile din titan sunt utilizate pe scară largă în medicină.

În același timp, când temperatura crește, începe să reacționeze cu oxigenul, azotul și chiar cu hidrogenul și absoarbe gazele sub formă lichidă. Această caracteristică neplăcută face extrem de dificilă atât obținerea metalului în sine, cât și fabricarea aliajelor pe baza acestuia.

Acesta din urmă este posibil numai atunci când se utilizează echipamente de vid. Cel mai complex proces de producție a transformat un element destul de comun într-unul foarte scump.

Lipirea cu alte metale

Titanul ocupă o poziție intermediară între celelalte două materiale structurale binecunoscute - aluminiu și fier, sau mai degrabă, aliaje de fier. În multe privințe, metalul este superior „concurenților” săi:

• rezistența mecanică a titanului este de 2 ori mai mare decât cea a fierului și de 6 ori mai mare decât cea a aluminiului. În acest caz, rezistența crește odată cu scăderea temperaturii;
• rezistența la coroziune este mult mai mare decât cea a fierului și chiar a aluminiului;
• La temperaturi normale, titanul este inert. Cu toate acestea, când se ridică la 250 C, începe să absoarbă hidrogenul, ceea ce afectează proprietățile. În ceea ce privește activitatea chimică, este inferior magneziului, dar, din păcate, depășește fierul și aluminiul;
• metalul conduce electricitatea mult mai slab: rezistivitatea lui electrică este de 5 ori mai mare decât cea a fierului, de 20 de ori mai mare decât cea a aluminiului și de 10 ori mai mare decât cea a magneziului;
• conductivitatea termică este, de asemenea, mult mai mică: de 3 ori mai mică decât fierul 1 și de 12 ori mai puțin decât aluminiul. Cu toate acestea, această proprietate are ca rezultat un coeficient foarte scăzut de dilatare termică.

Avantaje și dezavantaje

De fapt, titanul are multe dezavantaje. Dar combinația dintre rezistență și ușurință este atât de solicitată încât nici metoda complexă de fabricație, nici nevoia de puritate excepțională nu-i opresc pe consumatorii de metal.

Avantajele indubitabile ale substanței includ:

• densitate scăzută, ceea ce înseamnă greutate foarte mică;
• rezistență mecanică excepțională atât a metalului titan în sine, cât și a aliajelor sale. Odată cu creșterea temperaturii, aliajele de titan depășesc toate aliajele de aluminiu și magneziu;
• raportul rezistență și densitate - rezistență specifică, ajunge la 30–35, care este de aproape 2 ori mai mare decât cel al celor mai bune oțeluri structurale;
• în aer, titanul este acoperit cu un strat subțire de oxid, care oferă o rezistență excelentă la coroziune.

Metalul are și dezavantajele sale:

• Rezistența la coroziune și inerția se aplică numai produselor de suprafață inactive. Praful sau așchii de titan, de exemplu, se aprind și ard spontan la o temperatură de 400 C;
• o metoda foarte complexa de obtinere a titanului metalic asigura un cost foarte mare. Materialul este mult mai scump decât fierul, sau;
• capacitatea de a absorbi gazele atmosferice cu creșterea temperaturii necesită utilizarea echipamentelor de vid pentru topire și obținere de aliaje, ceea ce crește semnificativ și costul;
• titanul are proprietăți antifricțiune slabe - nu funcționează pentru frecare;
• metalul și aliajele sale sunt predispuse la coroziune cu hidrogen, care este dificil de prevenit;
• titanul este greu de prelucrat. Sudarea este, de asemenea, dificilă din cauza tranziției de fază în timpul încălzirii.

Foaie de titan (foto)

Proprietăți și caracteristici

Puternic dependent de curățenie. Datele de referință descriu, desigur, metalul pur, dar caracteristicile titanului tehnic pot varia semnificativ.

• Densitatea metalului scade la încălzire de la 4,41 la 4,25 g/cm3.Tranziția de fază modifică densitatea cu doar 0,15%.
• Punctul de topire al metalului este de 1668 C. Punctul de fierbere este de 3227 C. Titanul este o substanță refractară.
• În medie, rezistența la tracțiune este de 300–450 MPa, dar această cifră poate fi mărită la 2000 MPa recurgând la întărire și îmbătrânire, precum și prin introducerea de elemente suplimentare.
• Pe scara HB, duritatea este 103 și nu aceasta este limita.
• Capacitatea termică a titanului este scăzută - 0,523 kJ/(kg K).
• Rezistenta electrica specifica - 42,1 10 -6 ohm cm.
• Titanul este un paramagnet. Pe măsură ce temperatura scade, susceptibilitatea sa magnetică scade.
• Metalul în ansamblu se caracterizează prin ductilitate și maleabilitate. Cu toate acestea, aceste proprietăți sunt puternic influențate de oxigenul și azotul din aliaj. Ambele elemente fac materialul fragil.

Substanța este rezistentă la mulți acizi, inclusiv nitric, sulfuric în concentrații mici și aproape toți acizii organici, cu excepția formicului. Această calitate asigură că titanul este solicitat în industria chimică, petrochimică, hârtie și așa mai departe.

Structura și compoziția

Titanul - deși este un metal de tranziție, iar rezistivitatea sa electrică este scăzută, cu toate acestea, este un metal și conduce curentul electric, ceea ce înseamnă o structură ordonată. Când este încălzită la o anumită temperatură, structura se modifică:

• până la 883 C, faza α este stabilă cu o densitate de 4,55 g/cu. vezi Se distinge printr-o rețea hexagonală densă. Oxigenul se dizolvă în această fază cu formarea de soluții interstițiale și stabilizează α-modificarea - împinge limita de temperatură;
• peste 883 C, faza β cu o rețea cubică centrată pe corp este stabilă. Densitatea sa este ceva mai mică - 4,22 g / cu. vezi.Hidrogenul stabilizează această structură - atunci când este dizolvat în titan, se formează și soluții interstițiale și hidruri.

Această caracteristică face munca metalurgistului foarte dificilă. Solubilitatea hidrogenului scade brusc când titanul este răcit, iar hidrura de hidrogen, faza y, precipită în aliaj.

Provoacă fisuri la rece în timpul sudării, așa că producătorii trebuie să muncească din greu după topirea metalului pentru a-l curăța de hidrogen.

Despre unde puteți găsi și cum să faceți titan, vă vom spune mai jos.

Acest videoclip este dedicat descrierii titanului ca metal:

Productie si minerit

Titanul este foarte comun, deci cu minereurile care conțin metal, și în destul cantitati mari, nu există probleme. Materiile prime sunt rutil, anatază și brookite - dioxid de titan în diverse modificări, ilmenit, pirofanit - compuși cu fier și așa mai departe.

Dar este complex și necesită echipamente scumpe. Metodele de obținere sunt oarecum diferite, deoarece compoziția minereului este diferită. De exemplu, schema de obținere a metalului din minereurile de ilmenit arată astfel:

• obținerea zgurii de titan - roca este încărcată într-un cuptor cu arc electric împreună cu un agent reducător - antracit, cărbune si se incalzeste la 1650 C. In acelasi timp se separeaza fierul, care se foloseste la obtinerea de fonta si dioxid de titan in zgura;
• zgura este clorurată în mine sau cloratoare cu sare. Esența procesului este transformarea dioxidului solid în tetraclorură de titan gazoasă;
• în cuptoarele cu rezistență în baloane speciale, metalul se reduce cu sodiu sau magneziu din clorură. Ca rezultat, se obține o masă simplă - un burete de titan. Acesta este titanul tehnic destul de potrivit pentru fabricarea de echipamente chimice, de exemplu;
• dacă este necesar un metal mai pur, se recurge la rafinare - în acest caz, metalul reacţionează cu iodul pentru a obţine iodură gazoasă, iar aceasta din urmă, sub influenţa temperaturii - 1300-1400 C, iar curentul electric, se descompune, eliberând titan pur. Electricitate este alimentat printr-un fir de titan întins într-o retortă, pe care se depune o substanță pură.

Pentru a obține lingouri de titan, buretele de titan este topit într-un cuptor cu vid pentru a preveni dizolvarea hidrogenului și azotului.

Prețul titanului pe 1 kg este foarte mare: în funcție de gradul de puritate, metalul costă de la 25 USD la 40 USD per 1 kg. Pe de altă parte, cazul unui aparat din oțel inoxidabil rezistent la acid va costa 150 de ruble. și nu va dura mai mult de 6 luni. Titanul va costa aproximativ 600 r, dar este exploatat timp de 10 ani. Există multe unități de producție de titan în Rusia.

Domenii de utilizare

Influența gradului de purificare asupra proprietăților fizice și mecanice ne obligă să o considerăm din acest punct de vedere. Deci, tehnica, adică nu cel mai pur metal, are o rezistență excelentă la coroziune, ușurință și rezistență, ceea ce determină utilizarea sa:

• industria chimica– schimbătoare de căldură, țevi, carcase, piese de pompe, fitinguri și așa mai departe. Materialul este indispensabil în zonele în care sunt necesare rezistență și rezistență la acizi;
• industria transporturilor- substanța este folosită pentru a face vehicule de la trenuri la biciclete. În primul caz, metalul asigură o masă mai mică de compuși, ceea ce face tracțiunea mai eficientă, în cel din urmă dă lejeritate și rezistență, nu degeaba un cadru de bicicletă din titan este considerat cel mai bun;
• afacerile navale- titanul se foloseste la fabricarea schimbatoarelor de caldura, amortizoarelor de esapament pt submarine, supapă, elice și așa mai departe;
• în constructie utilizat pe scară largă - titan - un material excelent pentru finisarea fațadelor și a acoperișurilor. Alături de rezistență, aliajul oferă un alt avantaj important pentru arhitectură - capacitatea de a oferi produselor cea mai bizară configurație, capacitatea de a modela aliajul este nelimitată.

Metalul pur este, de asemenea, foarte rezistent la temperaturi ridicate și își păstrează rezistența. Aplicația este evidentă:

• rachete și industria aeronautică - din aceasta se face învelișul. Piese de motor, elemente de fixare, piese de șasiu și așa mai departe;
• medicina - inertia biologica si lejeritatea fac din titan un material mult mai promitator pentru proteze, pana la valvele cardiace;
• tehnologie criogenică – titanul este una dintre puținele substanțe care, atunci când temperatura scade, nu face decât să devină mai puternice și nu își pierde plasticitatea.

Titanul este un material structural de cea mai mare rezistență, cu o astfel de ușurință și ductilitate. Aceste calități unice îi conferă un rol din ce în ce mai important în economia națională.

Videoclipul de mai jos vă va spune de unde să obțineți titan pentru un cuțit:

Tot ce trebuie să știți despre titan, precum și despre crom și wolfram

Mulți sunt interesați de întrebarea: care este cel mai dur metal din lume? Acesta este un titan. Această substanță solidă va face obiectul majorității articolului. De asemenea, ne vom familiariza puțin cu metale dure precum cromul și wolfram.

9 fapte interesante despre titan

1. Există mai multe versiuni ale motivului pentru care metalul și-a primit numele. Potrivit unei teorii, el a fost numit după Titani, ființe supranaturale neînfricate. Potrivit unei alte versiuni, numele provine de la Titania, regina zânelor.
2. Titanul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea de către un chimist german și englez.
3. Titanul nu a fost folosit în industrie de multă vreme datorită fragilității sale naturale.
4. La începutul anului 1925, după o serie de experimente, chimiștii au obținut titan pur.
5. Așchii de titan sunt inflamabili.
6. Este unul dintre cele mai usoare metale.
7. Titanul se poate topi doar la temperaturi de peste 3200 de grade.
8. Fierbe la temperatura de 3300 de grade.
9. Titanul are o culoare argintie.

Istoria descoperirii titanului

Metalul, care mai târziu a fost numit titan, a fost descoperit de doi oameni de știință - englezul William Gregor și germanul Martin Gregor Klaproth. Oamenii de știință au lucrat în paralel și nu s-au intersectat unul cu celălalt. Diferența dintre descoperiri este de 6 ani.

William Gregor și-a numit descoperirea menakin.

Peste 30 de ani mai târziu, a fost obținut primul aliaj de titan, care s-a dovedit a fi extrem de fragil și nu a putut fi folosit nicăieri. Se crede că abia în 1925 a fost izolat titanul în formă pură, care a devenit unul dintre cele mai solicitate metale din industrie.

Este dovedit că omul de știință rus Kirillov a reușit în 1875 să extragă titan pur. A publicat un pamflet în care își detaliază munca. Cu toate acestea, cercetările unui rus puțin cunoscut au trecut neobservate.

Informații generale despre titan

Aliajele de titan sunt salvatoare pentru mecanici și ingineri. De exemplu, corpul unui avion este fabricat din titan. În timpul zborului, atinge viteze de câteva ori mai mari decât viteza sunetului. Carcasa din titan se încălzește până la temperaturi de peste 300 de grade și nu se topește.

Metalul închide top zece „Cele mai comune metale din natură”. Depozite mari au fost descoperite în Africa de Sud, China și o mulțime de titan în Japonia, India și Ucraina.

Volumul total al rezervelor mondiale de titan este de peste 700 de milioane de tone. Dacă ritmul de producție rămâne același, titanul va dura încă 150-160 de ani.

Cel mai mare producător de metal cel mai dur din lume - intreprindere ruseasca„VSMPO-Avisma”, care satisface o treime din nevoile lumii.

Proprietățile titanului

1. Rezistenta la coroziune.
2. Rezistenta mecanica ridicata.
3. Densitate scăzută.

Greutatea atomică a titanului este de 47,88 amu, numărul de serie din tabelul periodic chimic este 22. În exterior, este foarte asemănător cu oțelul.

Densitatea mecanică a metalului este de 6 ori mai mare decât cea a aluminiului, de 2 ori mai mare decât cea a fierului. Se poate combina cu oxigen, hidrogen, azot. Când este asociat cu carbonul, metalul formează carburi incredibil de dure.

Conductivitatea termică a titanului este de 4 ori mai mică decât cea a fierului și de 13 ori mai mică decât cea a aluminiului.

Procesul de extragere a titanului

În țara titanilor un numar mare de Cu toate acestea, extragerea lui din intestine costă o grămadă de bani. Pentru dezvoltare se folosește metoda iodurii, autorul căreia este Van Arkel de Boer.

Metoda se bazează pe capacitatea metalului de a se combina cu iodul; după descompunerea acestui compus, se poate obține titan pur, fără impurități.

Cele mai interesante lucruri din titan:

• proteze în medicină;
• placi pentru dispozitive mobile;
• sisteme de rachete pentru explorarea spațiului;
• conducte, pompe;
• copertine, cornișe, placari exterioare ale clădirilor;
• majoritatea pieselor (șasiu, piele).

Aplicații ale titanului

Titanul este utilizat în mod activ în armată, medicină și bijuterii. I s-a dat numele neoficial „metalul viitorului”. Mulți spun că ajută la transformarea unui vis în realitate.

Cel mai dur metal din lume a fost folosit inițial în sfera militară și de apărare. Astăzi, principalul consumator de produse din titan este industria aeronautică.

Titanul este un material structural versatil. De mulți ani a fost folosit pentru a crea turbine de avioane. În motoarele de avioane, titanul este folosit pentru a face elemente de ventilator, compresoare și discuri.

Designul modern aeronave poate conține până la 20 de tone de aliaj de titan.

Principalele domenii de aplicare a titanului în industria aeronautică:

• produse de formă spațială (canturi de uși, trape, învelișuri, pardoseli);
• unități și componente care sunt supuse unor sarcini mari (suporturi aripi, tren de aterizare, cilindri hidraulici);
• piese de motor (corp, palete pentru compresoare).

Titan în spațiu, rachete și construcții navale

Datorită titanului, omul a putut trece bariera de sunet, și a izbucnit în spațiu. A fost folosit pentru a crea sisteme de rachete cu echipaj. Titanul poate rezista la radiațiile cosmice, schimbările de temperatură, viteza de mișcare.

Acest metal are o densitate scăzută, ceea ce este important în industria construcțiilor navale. Produsele din titan sunt ușoare, ceea ce înseamnă că greutatea este redusă, manevrabilitatea, viteza și raza de acțiune sunt crescute. Dacă coca navei este învelită cu titan, nu va trebui vopsită mulți ani - titanul nu ruginește în apa de mare (rezistență la coroziune).

Cel mai adesea, acest metal este utilizat în construcțiile navale pentru fabricarea de motoare cu turbină, cazane de abur și tuburi de condensare.

Industria petrolului și a titanului

Găurirea ultra-profundă este considerată a fi o zonă promițătoare pentru utilizarea aliajelor de titan. Pentru a studia și a extrage bogățiile subterane, este nevoie de a pătrunde adânc în subteran - peste 15 mii de metri. Țevile de foraj din aluminiu, de exemplu, se vor rupe din cauza propriei gravitații și numai aliajele de titan pot atinge adâncimi cu adevărat mari.

Nu cu mult timp în urmă, titanul a început să fie utilizat în mod activ pentru a crea puțuri pe rafturile mării. Specialiștii folosesc aliaje de titan ca echipamente:

• instalatii de producere a petrolului;
• recipiente sub presiune;
• pompe de apă adâncă, conducte.

Titanul în sport, medicină

Titanul este extrem de popular în domeniul sportului datorită rezistenței și ușurinței sale. Cu câteva decenii în urmă, o bicicletă a fost realizată din aliaje de titan, primul echipament sportiv din acea vreme material solid in lume. O bicicletă modernă este formată dintr-un corp de titan, aceeași frână și arcuri de scaun.

Japonia a creat crose de golf din titan. Aceste dispozitive sunt ușoare și durabile, dar extrem de scumpe ca preț.

Titanul este folosit pentru a face majoritatea articolelor care se află în rucsacul alpiniștilor și călătorilor - veselă, truse de gătit, suporturi pentru întărirea corturilor. Pioletele din titan sunt un echipament sportiv foarte popular.

Acest metal este foarte solicitat în industria medicală. Majoritatea instrumentelor chirurgicale sunt fabricate din titan - ușoare și confortabile.

Un alt domeniu de aplicare a metalului viitorului este crearea de proteze. Titanul se „combină” perfect cu corpul uman. Medicii au numit acest proces „relație adevărată”. Construcțiile din titan sunt sigure pentru mușchi și oase, rareori provoacă o reacție alergică și nu sunt distruse de lichidul din organism. Protezele din titan sunt rezistente și suportă sarcini fizice enorme.

Titanul este un metal uimitor. Ajută o persoană să atingă înălțimi fără precedent în diferite domenii ale vieții. Este iubit și venerat pentru puterea, ușurința și anii îndelungați de serviciu.

Cromul este unul dintre cele mai dure metale.

Fapte interesante despre crom

1. Numele metalului provine de la cuvântul grecesc „chroma”, care înseamnă vopsea.
2. În mediul natural cromul nu se găsește în forma sa pură, ci doar sub formă de minereu de crom de fier, un oxid dublu.
3. Cele mai mari zăcăminte de metale sunt situate în Africa de Sud, Rusia, Kazahstan și Zimbabwe.
4. Densitatea metalului - 7200kg/m3.
5. Cromul se topește la 1907 grade.
6. Fierbe la o temperatură de 2671 de grade.
7. Complet pur, fără impurități, cromul se caracterizează prin maleabilitate și duritate. În combinație cu oxigen, azot sau hidrogen, metalul devine fragil și foarte dur.
8. Acest metal alb-argintiu a fost descoperit de francezul Louis Nicolas Vauquelin la sfarsitul secolului al XVIII-lea.

Proprietățile cromului metalului

Cromul are o duritate foarte mare, poate tăia sticla. Nu este oxidat de aer, umiditate. Dacă metalul este încălzit, oxidarea va avea loc numai la suprafață.

Se consumă peste 15.000 de tone de crom pur pe an. Este considerat liderul în producția celui mai pur crom firma engleza Clopot Metale.

Cea mai mare parte a cromului este consumată în SUA, tarile vestice Europa și Japonia. Piața cromului este volatilă, iar prețurile se întind pe o gamă largă.

Domenii de utilizare a cromului

Cel mai adesea este folosit pentru a crea aliaje și acoperiri galvanizate (cromare pentru transport).

La oțel se adaugă crom, ceea ce îmbunătățește proprietățile fizice ale metalului. Aceste aliaje sunt cele mai căutate în metalurgia feroasă.

Cel mai popular oțel este format din crom (18%) și nichel (8%). Astfel de aliaje rezistă perfect la oxidare, coroziune și sunt puternice chiar și la temperaturi ridicate.

Cuptoarele de încălzire sunt fabricate din oțel, care conține o treime de crom.

Ce altceva este făcut din crom?

1. Butoaie de arme de foc.
2. Coca submarinelor.
3. Cărămizi, care sunt folosite în metalurgie.

Un alt metal extrem de dur este wolfram.

Fapte interesante despre wolfram

1. Numele metalului în germană („Wolf Rahm”) înseamnă „spumă de lup”.
2. Este cel mai refractar metal din lume.
3. Tungstenul are o nuanță gri deschis.
4. Metalul a fost descoperit la sfârșitul secolului al XVIII-lea (1781) de către suedezul Karl Scheele.
5. Tungstenul se topește la 3422 de grade, fierbe la 5900.
6. Metalul are o densitate de 19,3 g/cm³.
7. Masa atomică - 183,85, un element din grupa VI în sistemul periodic al lui Mendeleev (număr de serie - 74).

Procesul de extragere a wolframului

Tungstenul aparține unui grup mare de metale rare. Include, de asemenea, rubidiu, molibden. Acest grup se caracterizează printr-o prevalență scăzută a metalelor în natură și o scară redusă a consumului.

Obținerea tungstenului constă din 3 etape:

• separarea metalului de minereu, acumularea lui în soluție;
• izolarea compusului, purificarea acestuia;
• extragerea metalului pur din compusul chimic finit.
• Materialul de pornire pentru obținerea wolframului este scheelita și wolframite.

Aplicații ale wolframului

Tungstenul este baza celor mai durabile aliaje. Din el sunt fabricate motoarele de aeronave, părți ale dispozitivelor de electrovacuum, filamente incandescente.
Densitatea mare a metalului face posibilă utilizarea wolframului pentru a crea rachete balistice, gloanțe, contragreutăți, obuze de artilerie.

Compușii pe bază de wolfram sunt utilizați pentru prelucrarea altor metale, în industria minieră (foraj de puțuri), vopsele și textile (ca catalizator pentru sinteza organică).

Din compuși complecși de tungsten se produc:

• fire - utilizate în cuptoare de încălzire;
• benzi, folii, plăci, foi - pentru rulare și forjare plată.

Titanul, cromul și wolframul sunt în fruntea listei „Cele mai dure metale din lume”. Ele sunt utilizate în multe domenii ale activității umane - știința avioanelor și a rachetelor, domeniul militar, construcții și, în același timp, aceasta este departe de o gamă completă de aplicații metalice.