Titán pôvodne pomenoval „gregorit“ britský chemik reverend William Gregor, ktorý ho objavil v roku 1791. Titán potom nezávisle objavil nemecký chemik M. H. Klaproth v roku 1793. Pomenoval ho titánom na počesť titánov z gréckej mytológie – „stelesnenie prírodnej sily“. Až v roku 1797 Klaproth zistil, že jeho titán je prvkom, ktorý predtým objavil Gregor.

Charakteristika a vlastnosti

Titán je chemický prvok so symbolom Ti a atómovým číslom 22. Je to lesklý kov striebornej farby, nízkej hustoty a vysokej pevnosti. Je odolný voči korózii v morskej vode a chlóru.

Element sa stretáva v množstve nerastných ložísk, najmä rutilu a ilmenitu, ktoré sú široko rozšírené v zemskej kôre a litosfére.

Titán sa používa na výrobu pevných ľahkých zliatin. Dve najužitočnejšie vlastnosti kovu sú odolnosť proti korózii a pomer tvrdosti k hustote, najvyšší zo všetkých kovových prvkov. Vo svojom nelegovanom stave je tento kov rovnako pevný ako niektoré ocele, ale menej hustý.

Fyzikálne vlastnosti kovu

Je to silný kov s nízkou hustotou, skôr ťažný (najmä v anoxickom prostredí), brilantná a metaloidná biela. Jeho relatívne vysoká teplota topenia nad 1650 °C (alebo 3000 °F) ho robí užitočným ako žiaruvzdorný kov. Je paramagnetický a má pomerne nízku elektrickú a tepelnú vodivosť.

Na Mohsovej stupnici je tvrdosť titánu 6. Podľa tohto ukazovateľa je o niečo nižšia ako tvrdená oceľ a volfrám.

Komerčne čistý (99,2 %) titán má pevnosť v ťahu asi 434 MPa, čo je v súlade s konvenčnými nízkokvalitnými oceľovými zliatinami, ale titán je oveľa ľahší.

Chemické vlastnosti titánu

Rovnako ako hliník a horčík, aj titán a jeho zliatiny oxidujú okamžite, keď sú vystavené vzduchu. Pomaly reaguje s vodou a vzduchom pri teplotách životné prostredie, pretože tvorí pasívny oxidový povlak ktorý chráni objemový kov pred ďalšou oxidáciou.

Atmosférická pasivácia dáva titánu vynikajúcu odolnosť proti korózii takmer ekvivalentnú platine. Titán je schopný odolať útoku zriedenej sírovej a kyseliny chlorovodíkovej chloridové roztoky a väčšina organických kyselín.

Titán je jedným z mála prvkov, ktoré horia v čistom dusíku, pričom pri teplote 800 °C (1470 °F) reagujú za vzniku nitridu titánu. Vďaka svojej vysokej reaktivite s kyslíkom, dusíkom a niektorými ďalšími plynmi sa titánové vlákna používajú v titánových sublimačných čerpadlách ako absorbéry týchto plynov. Tieto čerpadlá sú lacné a spoľahlivo produkujú extrémne nízke tlaky v UHV systémoch.

Bežné minerály obsahujúce titán sú anatas, brookit, ilmenit, perovskit, rutil a titanit (sfén). Z týchto minerálov iba rutil a ilmenit majú ekonomický význam, ale aj tie je ťažké nájsť vo vysokých koncentráciách.

Titán sa nachádza v meteoritoch a bol nájdený v Slnku a hviezdach typu M s povrchovou teplotou 3200 °C (5790 °F).

V súčasnosti sú známe spôsoby extrakcie titánu z rôzne rudy sú náročné na prácu a drahé.

Výroba a výroba

V súčasnosti bolo vyvinutých a používa sa asi 50 druhov titánu a titánových zliatin. K dnešnému dňu je uznaných 31 tried kovového titánu a zliatin, z ktorých triedy 1-4 sú komerčne čisté (nelegované). Líšia sa pevnosťou v ťahu v závislosti od obsahu kyslíka, pričom stupeň 1 je najtvárnejší (najnižšia pevnosť v ťahu s 0,18 % kyslíka) a stupeň 4 je najmenej tvárny (maximálna pevnosť v ťahu s 0,40 % kyslíka).

Zostávajúce triedy sú zliatiny, z ktorých každá má špecifické vlastnosti:

• plast;
• pevnosť;
• tvrdosť;
• elektrický odpor;
• špecifická odolnosť proti korózii a ich kombinácie.

Okrem týchto špecifikácií sa zliatiny titánu vyrábajú aj tak, aby vyhovovali letectvu a kozmonautike vojenskej techniky(SAE-AMS, MIL-T), normy ISO a špecifikácie špecifické pre danú krajinu, ako aj požiadavky koncových používateľov na letecké, vojenské, medicínske a priemyselné aplikácie.

Komerčne čistý plochý výrobok (plech, platňa) sa dá ľahko tvarovať, ale spracovanie musí brať do úvahy skutočnosť, že kov má "pamäť" a tendenciu sa vracať späť. To platí najmä pre niektoré vysokopevnostné zliatiny.

Titán sa často používa na výrobu zliatin:

• s hliníkom;
• s vanádom;
• s meďou (na kalenie);
• so železom;
• s mangánom;
• s molybdénom a inými kovmi.

Oblasti použitia

Zliatiny titánu vo forme plechov, dosiek, tyčí, drôtov, odliatkov nachádzajú uplatnenie na priemyselných, leteckých, rekreačných a rozvíjajúcich sa trhoch. Práškový titán sa používa v pyrotechnike ako zdroj jasne horiacich častíc.

Pretože zliatiny titánu majú vysoký pomer pevnosti v ťahu k hustote, vysokú odolnosť proti korózii, odolnosť proti únave, vysokú odolnosť proti praskaniu a schopnosť odolávať stredne vysokým teplotám, používajú sa v lietadlách, pancieroch, lodiach, kozmických lodiach a raketách.

Pre tieto aplikácie je titán legovaný hliníkom, zirkónom, niklom, vanádom a ďalšími prvkami na výrobu rôznych komponentov vrátane kritických konštrukčných prvkov, protipožiarnych stien, podvozkov, výfukových potrubí (vrtuľníky) a hydraulických systémov. V skutočnosti sa asi dve tretiny vyrobeného titánového kovu používajú v leteckých motoroch a rámoch.

Keďže zliatiny titánu sú odolné voči korózii morskou vodou, používajú sa na výrobu vrtuľových hriadeľov, armatúr výmenníkov tepla atď. Tieto zliatiny sa používajú v krytoch a komponentoch zariadení na pozorovanie a monitorovanie oceánov pre vedu a armádu.

Špecifické zliatiny sa používajú pri hĺbení a ropné vrty a hydrometalurgia niklu pre ich vysokú pevnosť. V celulózovom a papierenskom priemysle sa používa titán technologické vybavenie vystavené agresívnym médiám, ako je chlórnan sodný alebo vlhký plynný chlór (pri bielení). Medzi ďalšie aplikácie patrí ultrazvukové zváranie, spájkovanie vlnou.

Okrem toho sa tieto zliatiny používajú v automobiloch, najmä v automobilových a motocyklových pretekoch, kde je dôležitá nízka hmotnosť, vysoká pevnosť a tuhosť.

Titán sa používa v mnohých športových tovaroch: tenisové rakety, golfové palice, lakrosové valce; kriketové, hokejové, lakrosové a futbalové prilby, ako aj rámy a komponenty bicyklov.

Vďaka svojej odolnosti sa titán stal obľúbenejším pre dizajn šperky(najmä titánové krúžky). Vďaka svojej inertnosti je dobrou voľbou pre ľudí s alergiami alebo pre tých, ktorí budú nosiť šperky v prostredí, ako sú bazény. Titán je tiež legovaný zlatom, aby sa vytvorila zliatina, ktorá sa môže predávať ako 24 karátové zlato, pretože 1 % legovaného Ti nestačí na to, aby sa vyžadovala nižšia kvalita. Výsledná zliatina má tvrdosť približne 14 karátového zlata a je pevnejšia ako čisté 24 karátové zlato.

Preventívne opatrenia

Titán je netoxický ani vo vysokých dávkach. Vo forme prášku alebo ako kovové hobliny predstavuje vážne nebezpečenstvo požiaru a pri zahrievaní na vzduchu nebezpečenstvo výbuchu.

Vlastnosti a aplikácie zliatin titánu

Nižšie je uvedený prehľad najčastejšie sa vyskytujúcich zliatin titánu, ktoré sú rozdelené do tried, ich vlastností, výhod a priemyselných aplikácií.

7. trieda

Stupeň 7 je mechanicky a fyzikálne ekvivalentný čistému titánu stupňa 2, s výnimkou pridania medziľahlého prvku paládia, vďaka čomu ide o zliatinu. Má vynikajúcu zvárateľnosť a elasticitu, najväčšiu odolnosť proti korózii zo všetkých zliatin tohto typu.

Trieda 7 sa používa v chemických procesoch a pri výrobe komponentov zariadení.

11. ročník

Stupeň 11 je veľmi podobný ako Stupeň 1, s výnimkou pridania paládia na zlepšenie odolnosti proti korózii, čo z neho robí zliatinu.

Ďalšie užitočné vlastnosti zahŕňajú optimálnu ťažnosť, pevnosť, húževnatosť a vynikajúcu zvárateľnosť. Táto zliatina môže byť použitá najmä v aplikáciách, kde je problémom korózia:

• chemické spracovanie;
• výroba chlorečnanov;
• odsoľovanie;
• námorné aplikácie.

Ti 6Al-4V trieda 5

Najčastejšie sa používa zliatina Ti 6Al-4V alebo titán triedy 5. Tvorí 50 % všeobecná spotreba titánu po celom svete.

Jednoduché použitie spočíva v jeho mnohých výhodách. Ti 6Al-4V je možné tepelne spracovať, aby sa zvýšila jeho pevnosť. Táto zliatina má vysokú pevnosť pri nízkej hmotnosti.

Toto je najlepšia zliatina na použitie vo viacerých odvetviach ako je letecký, medicínsky, námorný a chemický spracovateľský priemysel. Dá sa použiť na vytvorenie:

• letecké turbíny;
• komponenty motora;
• konštrukčné prvky lietadiel;
• spojovacie prvky pre letectvo;
• vysokovýkonné automatické diely;
• športové vybavenie.

Ti 6AL-4V ELI trieda 23

23. stupeň - chirurgický titán. Ti 6AL-4V ELI, alebo Grade 23, je verzia Ti 6Al-4V s vyššou čistotou. Môže byť vyrobený z kotúčov, prameňov, drôtov alebo plochých drôtov. Je to najlepšia voľba pre každú situáciu, kde sa vyžaduje kombinácia vysokej pevnosti, nízkej hmotnosti, dobrej odolnosti proti korózii a vysokej húževnatosti. Má vynikajúcu odolnosť proti poškodeniu.

Môže byť použitý v biomedicínskych aplikáciách, ako sú implantovateľné komponenty vďaka svojej biokompatibilite, dobrej únavovej pevnosti. Môže sa tiež použiť pri chirurgických zákrokoch na výrobu týchto konštrukcií:

• ortopedické kolíky a skrutky;
• svorky na ligatúru;
• chirurgické svorky;
• pružiny;
• ortodontické prístroje;
• kryogénne nádoby;
• zariadenia na fixáciu kostí.

12. ročník

Titán triedy 12 má vynikajúcu zvárateľnosť vysokej kvality. Je to zliatina s vysokou pevnosťou, ktorá poskytuje dobrú pevnosť pri vysokých teplotách. Titán triedy 12 má vlastnosti podobné nehrdzavejúcej oceli série 300.

Jeho schopnosť tvoriť rôzne cesty je užitočný v mnohých aplikáciách. Vysoká odolnosť tejto zliatiny proti korózii ju robí neoceniteľnou aj pre výrobné zariadenia. Trieda 12 sa môže použiť v nasledujúcich odvetviach:

• tepelné výmenníky;
• hydrometalurgické aplikácie;
• chemická výroba so zvýšenou teplotou;
• námorné a vzdušné zložky.

Ti5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2,5Sn je zliatina, ktorá môže poskytnúť dobrú zvárateľnosť so stabilitou. Má tiež vysokú teplotnú stabilitu a vysokú pevnosť.

Ti 5Al-2,5Sn sa používa hlavne v leteckom priemysle, ako aj v kryogénnych zariadeniach.

DEFINÍCIA

titán- dvadsiaty druhý prvok periodickej tabuľky. Označenie - Ti z latinského "titán". Nachádza sa vo štvrtom období IVB skupiny. Vzťahuje sa na kovy. Jadrový náboj je 22.

Titán je v prírode veľmi bežný; obsah titánu v zemskej kôre je 0,6 % (hm.), t.j. vyšší ako obsah tak široko používaných kovov v technológii ako je meď, olovo a zinok.

Vo forme jednoduchej látky je titán strieborno-biely kov (obr. 1). Vzťahuje sa na ľahké kovy. Žiaruvzdorné. Hustota - 4,50 g/cm3. Teplota topenia je 1668 °C a teplota varu 3330 °C. Odolný voči korózii pri vystavení vzduchu pri normálnej teplote, čo sa vysvetľuje prítomnosťou ochranného filmu zloženia TiO 2 na jeho povrchu.

Ryža. 1. Titán. Vzhľad.

Atómová a molekulová hmotnosť titánu

Relatívna molekulová hmotnosť látky(M r) je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hmotnosť danej molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka a relatívna atómová hmotnosť prvku(A r) - koľkokrát je priemerná hmotnosť atómov chemického prvku väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.

Pretože titán existuje vo voľnom stave vo forme monatomických molekúl Ti, hodnoty jeho atómových a molekulových hmotností sa zhodujú. Rovnajú sa 47,867.

Izotopy titánu

Je známe, že titán sa môže v prírode vyskytovať vo forme piatich stabilných izotopov 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti a 50Ti. Ich hmotnostné čísla sú 46, 47, 48, 49 a 50. Atómové jadro izotopu titánu 46 Ti obsahuje dvadsaťdva protónov a dvadsaťštyri neutrónov a zvyšné izotopy sa od neho líšia len počtom neutrónov.

Existujú umelé izotopy titánu s hmotnostnými číslami od 38 do 64, z ktorých najstabilnejší je 44 Ti s polčasom rozpadu 60 rokov, ako aj dva jadrové izotopy.

titánové ióny

Na vonkajšej energetickej úrovni atómu titánu sú štyri elektróny, ktoré sú valenčné:

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

V dôsledku chemickej interakcie sa titán vzdáva svojich valenčných elektrónov, t.j. je ich donorom a mení sa na kladne nabitý ión:

Tio-2e -> Ti2+;

Tio-3e → Ti3+;

Tio-4e → Ti4+.

Molekula a atóm titánu

Vo voľnom stave existuje titán vo forme monatomických molekúl Ti. Tu sú niektoré vlastnosti, ktoré charakterizujú atóm a molekulu titánu:

Zliatiny titánu

Hlavnou vlastnosťou titánu, ktorá prispieva k jeho širokému využitiu v moderných technológiách, je vysoká tepelná odolnosť ako samotného titánu, tak aj jeho zliatin s hliníkom a inými kovmi. Okrem toho tieto zliatiny tepelná odolnosť - odolnosť na udržanie vysokých mechanických vlastností pri zvýšených teplotách. To všetko robí zliatiny titánu veľmi cennými materiálmi pre výrobu lietadiel a rakiet.

Pri vysokých teplotách sa titán spája s halogénmi, kyslíkom, sírou, dusíkom a ďalšími prvkami. To je základ pre použitie zliatin titánu so železom (ferrotittánom) ako prísady do ocele.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2

Pamätník na počesť dobyvateľov vesmíru postavili v Moskve v roku 1964. Návrh a stavba tohto obelisku trvala takmer sedem rokov (1958-1964). Autori museli riešiť nielen architektonické a výtvarné, ale aj technické problémy. Prvým z nich bol výber materiálov vrátane obkladu. Po dlhých experimentoch sa usadili na titánových plechoch vyleštených do lesku.

V mnohých charakteristikách a predovšetkým v odolnosti proti korózii prevyšuje titán veľkú väčšinu kovov a zliatin. Niekedy (najmä v populárnej literatúre) sa titán nazýva večný kov. Najprv si však povedzme niečo o histórii tohto prvku.

Zoxidované alebo nezoxidované?

Do roku 1795 sa prvok č.22 nazýval „menakin“. Tak ho nazval v roku 1791 anglický chemik a mineralóg William Gregor, ktorý objavil nový prvok v minerále menakanite (tento názov nehľadajte v moderných mineralogických príručkách - menakanit bol tiež premenovaný, teraz sa nazýva ilmenit).

Štyri roky po Gregorovom objave objavil nemecký chemik Martin Klaproth nový chemický prvok v inom minerále - rutile - a nazval ho titánom na počesť elfskej kráľovnej Titanie (germánska mytológia).

Podľa inej verzie pochádza názov prvku od titánov, mocných synov bohyne zeme - Gaia (grécka mytológia).

V roku 1797 sa ukázalo, že Gregor a Klaproth objavili ten istý prvok, a hoci to Gregor urobil už skôr, pre nový prvok bolo ustanovené meno, ktoré mu dal Klaproth.

Ale ani Gregorovi ani Klaprothovi sa nepodarilo získať elementála titán. Biely kryštalický prášok, ktorý izolovali, bol oxid titaničitý Ti02. Po dlhú dobu sa žiadnemu z chemikov nepodarilo tento oxid redukovať a izolovať z neho čistý kov.

V roku 1823 anglický vedec W. Wollaston oznámil, že kryštály, ktoré objavil v metalurgických troskách závodu Merthyr Tydville, neboli nič iné ako čistý titán. A o 33 rokov neskôr slávny nemecký chemik F. Wöhler dokázal, že tieto kryštály sú opäť zlúčeninou titánu, tentoraz karbonitridom podobným kovu.

Po mnoho rokov sa verilo, že kov Titán prvýkrát získal Berzelius v roku 1825. pri redukcii fluorotitanátu draselného kovovým sodíkom. Dnes však pri porovnaní vlastností titánu a produktu získaného Berzeliusom možno tvrdiť, že predseda Švédskej akadémie vied sa mýlil, pretože čistý tiabnum sa rýchlo rozpúšťa v kyseline fluorovodíkovej (na rozdiel od mnohých iných kyselín) a Berzeliusov kovový titán úspešne odolal jeho pôsobeniu.

V skutočnosti Ti prvýkrát získal až v roku 1875 ruský vedec D.K. Kirillov. Výsledky tejto práce sú publikované v jeho brožúre Výskum titánu. No práca málo známeho ruského vedca zostala nepovšimnutá. Po ďalších 12 rokoch pomerne čistý produkt - asi 95% titánu - získali Berzeliusovi krajania, slávni chemici L. Nilsson a O. Peterson, ktorí redukovali chlorid titaničitý kovovým sodíkom v oceľovej hermetickej bombe.

V roku 1895 francúzsky chemik A. Moissan redukovaním oxidu titaničitého uhlíkom v oblúkovej peci a podrobením výsledného materiálu dvojitej rafinácii získal titán obsahujúci iba 2 % nečistôt, najmä uhlíka. Napokon v roku 1910 sa americkému chemikovi M. Hunterovi po zdokonalení metódy Nilssona a Petersona podarilo získať niekoľko gramov titánu s čistotou asi 99 %. Preto sa vo väčšine kníh priorita získavania kovového titánu pripisuje Hunterovi a nie Kirillovovi, Nilsonovi alebo Moissanovi.

Hunter ani jeho súčasníci však titánovi nepredpovedali veľkú budúcnosť. V kove bolo obsiahnutých len niekoľko desatín percent nečistôt, ale tieto nečistoty spôsobili, že titán bol krehký, krehký, nevhodný na opracovanie. Preto niektoré zlúčeniny titánu našli uplatnenie skôr ako samotný kov. V prvom bol široko používaný napríklad chlorid titaničitý svetová vojna vytvárať dymové clony.

č.22 v medicíne

V roku 1908 sa v USA a Nórsku začala výroba bielej farby nie zo zlúčenín olova a zinku, ako sa to robilo predtým, ale z oxidu titaničitého. Takéto bielenie môže natrieť povrch niekoľkonásobne väčší ako rovnaké množstvo oloveného alebo zinkového bielenia. Okrem toho má titánová biela viac odrazivosť, nie sú jedovaté a pod vplyvom sírovodíka nestmavnú. V lekárskej literatúre je opísaný prípad, keď si človek naraz „vzal“ 460 g oxidu titaničitého! (Zaujímalo by ma, čím si ju pomýlil?) „Milovník“ oxidu titaničitého nepociťoval žiadne bolestivé pocity. TiO 2 je súčasťou niektorých liekov, najmä mastí proti kožným ochoreniam.

Avšak nie medicína, ale priemysel farieb a lakov spotrebuje najväčšie množstvá TiO 2 . Svetová produkcia tejto zlúčeniny ďaleko presiahla pol milióna ton ročne. Smalty na báze oxidu titaničitého sa široko používajú ako ochranné a dekoratívne nátery na kov a drevo v lodiarstve, stavebníctve a strojárstve. Zároveň sa výrazne zvyšuje životnosť konštrukcií a dielov. Titánová biela sa používa na farbenie látok, kože a iných materiálov.

Ti v priemysle

Oxid titaničitý je zložkou porcelánových hmôt, žiaruvzdorných skiel, keramické materiály s vysokou dielektrickou konštantou. Ako plnivo, ktoré zvyšuje pevnosť a tepelnú odolnosť, sa zavádza do kaučukových zmesí. Všetky výhody zlúčenín titánu sa však zdajú byť zanedbateľné na pozadí jedinečných vlastností čistého kovového titánu.

elementárny titán

V roku 1925 holandskí vedci van Arkel a de Boer získali titán vysokej čistoty - 99,9% pomocou jodidovej metódy (viac o tom nižšie). Na rozdiel od titánu, ktorý získal Hunter, mal plasticitu: dal sa kovať za studena, zvinúť do plátov, pásky, drôtu a dokonca aj tej najtenšej fólie. Ale ani toto nie je to hlavné. Štúdie fyzikálno-chemických vlastností kovového titánu viedli k takmer fantastickým výsledkom. Ukázalo sa napríklad, že titán, ktorý je takmer dvakrát ľahší ako železo (hustota titánu je 4,5 g/cm3), svojou pevnosťou prekonáva mnohé ocele. V prospech titánu dopadlo aj porovnanie s hliníkom: titán je len jedenapolkrát ťažší ako hliník, ale je šesťkrát pevnejší a hlavne si zachováva svoju pevnosť pri teplotách do 500 °C (a s prídavok legujúcich prvkov - až 650 °C ), pričom pevnosť zliatin hliníka a horčíka prudko klesá už pri 300 °C.

Titán má tiež významnú tvrdosť: je 12-krát tvrdší ako hliník, 4-krát tvrdší ako železo a meď. Ďalšou dôležitou vlastnosťou kovu je jeho medza klzu. Čím je vyššia, tým lepšie detaily tohto kovu odolávajú prevádzkovému zaťaženiu, tým dlhšie si zachovávajú svoj tvar a veľkosť. Medza klzu titánu je takmer 18-krát vyššia ako medza klzu hliníka.

Na rozdiel od väčšiny kovov má titán významný elektrický odpor: ak sa elektrická vodivosť striebra berie ako 100, potom je elektrická vodivosť medi 94, hliníka 60, železa a platiny 15 a titánu iba 3,8. Sotva je potrebné vysvetľovať, že táto vlastnosť, podobne ako nemagnetická povaha titánu, je zaujímavá pre rádiovú elektroniku a elektrotechniku.

Pozoruhodná odolnosť titánu proti korózii. Na tanieri vyrobenom z tohto kovu počas 10 rokov pobytu v morskej vode neboli žiadne známky korózie. Hlavné rotory moderných ťažkých vrtuľníkov sú vyrobené zo zliatin titánu. Z týchto zliatin sú vyrobené aj kormidlá, krídelká a niektoré ďalšie kritické časti nadzvukových lietadiel. Na mnohých chemický priemysel dnes nájdete celé prístroje a stĺpy vyrobené z titánu.

Ako sa titán získava?

Cena – to je to, čo ešte spomaľuje výrobu a spotrebu titánu. V skutočnosti vysoká cena nie je vrodenou chybou titánu. V zemskej kôre je ho veľa – 0,63 %. Stále vysoká cena titánu je dôsledkom náročnosti získavania z rúd. Vysvetľuje sa to vysokou afinitou titánu k mnohým prvkom a silou chemických väzieb v jeho prírodných zlúčeninách. Preto zložitosť technológie. Takto vyzerá horčíkovo-tepelná metóda výroby titánu, ktorú v roku 1940 vyvinul americký vedec V. Kroll.

Oxid titaničitý sa premieňa chlórom (v prítomnosti uhlíka) na chlorid titaničitý:

HO2 + C + 2CI2 → HC14 + CO2.

Proces prebieha v šachtových elektrických peciach pri 800-1250°C. Ďalšou možnosťou je chlorácia v tavenine solí alkalických kovov NaCl a KCl Ďalšou operáciou (ktorá je rovnako dôležitá a časovo náročná) je čistenie TiCl 4 rôzne cesty a látok. Chlorid titaničitý v normálnych podmienkach je kvapalina s bodom varu 136°C.

Je ľahšie prerušiť väzbu titánu s chlórom ako s kyslíkom. To sa dá dosiahnuť reakciou s horčíkom

TiCl4 + 2Mg -> T + 2MgCl2.

Táto reakcia prebieha v oceľových reaktoroch pri 900 °C. Výsledkom je takzvaná titánová špongia napustená horčíkom a chloridom horečnatým. Odparujú sa v utesnenom vákuovom prístroji pri 950 °C a titánová huba sa potom speká alebo roztaví na kompaktný kov.

Sodíkovo-tepelná metóda na získanie kovového titánu sa v princípe príliš nelíši od horčíkovej-tepelnej metódy. Tieto dve metódy sú v priemysle najpoužívanejšie. Na získanie čistejšieho titánu sa stále používa jodidová metóda navrhnutá van Arkelom a de Boerom. Metalotermická titánová huba sa premení na jodid TiI4, ktorý sa potom sublimuje vo vákuu. Na svojej ceste pary jodidu titapu narážajú na titánový drôt zahriaty na 1400 °C. V tomto prípade sa jodid rozkladá a na drôte rastie vrstva čistého titánu. Tento spôsob výroby titánu je neefektívny a nákladný, preto sa v priemysle používa vo veľmi obmedzenej miere.

Napriek prácnosti a energetickej náročnosti výroby titánu sa už stal jedným z najvýznamnejších subsektorov metalurgie neželezných kovov. Svetová produkcia titánu sa rozvíja veľmi rýchlym tempom. Dá sa to posúdiť aj podľa útržkovitých informácií, ktoré sa dostanú do tlače.

Je známe, že v roku 1948 sa na svete vytavili iba 2 tony titánu a po 9 rokoch už 20 000 ton. To znamená, že v roku 1957 predstavovalo 20 000 ton titánu pre všetky krajiny av roku 1980 spotrebovali iba USA. 24,4 tisíc ton titánu ... Donedávna sa zdá, že titán sa nazýval vzácny kov - teraz je najdôležitejší konštrukčný materiál. Vysvetľuje to len jedna vec: vzácna kombinácia užitočné vlastnosti prvok číslo 22. A samozrejme potreby techniky.

Úloha titánu ako konštrukčného materiálu, základu vysokopevnostných zliatin pre letectvo, stavbu lodí a raketovú techniku, rýchlo narastá. Väčšina titánu taveného na svete ide do zliatin. Všeobecne známa zliatina pre letecký priemysel, pozostávajúca z 90 % titánu, 6 % hliníka a 4 % vanádu. V roku 1976 americká tlač informovala o novej zliatine na rovnaký účel: 85 % titánu, 10 % vanádu, 3 % hliníka a 2 % železa. Tvrdí sa, že táto zliatina je nielen lepšia, ale aj hospodárnejšia.

Vo všeobecnosti zliatiny titánu obsahujú veľa prvkov, až po platinu a paládium. Posledne menované (v množstve 0,1-0,2%) zvyšujú už aj tak vysokú chemickú odolnosť titánových zliatin.

Pevnosť titánu zvyšujú aj také „legujúce prísady“ ako dusík a kyslík. Ale spolu s pevnosťou zvyšujú tvrdosť a čo je najdôležitejšie, krehkosť titánu, takže ich obsah je prísne regulovaný: v zliatine nie je povolených viac ako 0,15% kyslíka a 0,05% dusíka.

Napriek tomu, že titán je drahý, jeho nahradenie lacnejšími materiálmi sa v mnohých prípadoch ukazuje ako ekonomicky výhodné. Tu je typický príklad. Puzdro na chemický prístroj vyrobený z nehrdzavejúcej ocele stojí 150 rubľov a zo zliatiny titánu - 600 rubľov. Zároveň však oceľový reaktor slúži iba 6 mesiacov a titánový - 10 rokov. Pridajte náklady na výmenu oceľových reaktorov, nútené odstávky zariadení - a je zrejmé, že použitie drahého titánu môže byť ziskovejšie ako oceľ.

Značné množstvo titánu sa používa v metalurgii. Existujú stovky druhov ocelí a iných zliatin, ktoré obsahujú titán ako legovací prísadu. Zavádza sa na zlepšenie štruktúry kovov, zvýšenie pevnosti a odolnosti proti korózii.

Niektoré jadrové reakcie musia prebiehať takmer v absolútnej prázdnote. Pomocou ortuťových čerpadiel môže byť zriedenie dosiahnuté až na niekoľko miliardtín atmosféry. To však nestačí a ortuťové čerpadlá nie sú schopné viac. Ďalšie čerpanie vzduchu sa vykonáva pomocou špeciálnych titánových čerpadiel. Navyše, aby sa dosiahlo ešte väčšie zriedenie, na vnútorný povrch komory, kde prebiehajú reakcie, sa nastrieka jemný titán.

Titán sa často nazýva kovom budúcnosti. Fakty, ktorými už veda a technika disponuje, nás presviedčajú, že to nie je celkom pravda – titán sa už stal kovom súčasnosti.

Perovskit a sfén. Ilmenit - metatitanát železa FeTiO 3 - obsahuje 52,65 % TiO 2. Názov tohto minerálu je spôsobený tým, že sa našiel na Urale v pohorí Ilmensky. Najväčšie sypače ilmenitových pieskov sa nachádzajú v Indii. Ďalším dôležitým minerálom, rutilom, je oxid titaničitý. Titanomagnetity majú tiež priemyselný význam - prírodná zmes ilmenit s minerálmi železa. Bohaté ložiská titánových rúd sú v ZSSR, USA, Indii, Nórsku, Kanade, Austrálii a ďalších krajinách. Nie je to tak dávno, čo geológovia objavili v oblasti Severného Bajkalu nový minerál s obsahom titánu, ktorý dostal názov landauit na počesť sovietskeho fyzika akademika L. D. Landaua. Celkovo je na svete známych viac ako 150 významných ložísk rudy a titánu.

Najvýznamnejšie pre národné hospodárstvo boli a zostali zliatiny a kovy, spájajúce ľahkosť a pevnosť. Titán patrí do tejto kategórie materiálov a navyše má výbornú odolnosť proti korózii.

Titán je prechodný kov 4. skupiny 4. periódy. Jeho molekulová hmotnosť je iba 22, čo naznačuje ľahkosť materiálu. Látka sa zároveň vyznačuje mimoriadnou pevnosťou: spomedzi všetkých konštrukčných materiálov má najvyššiu špecifickú pevnosť titán. Farba je striebristo biela.

Čo je titán, video nižšie prezradí:

Koncept a vlastnosti

Titán je celkom bežný - zaujíma 10. miesto z hľadiska obsahu v zemskej kôre. Avšak až v roku 1875 bol izolovaný skutočne čistý kov. Predtým sa látka získavala buď s nečistotami, alebo sa jej zlúčeniny nazývali kovový titán. Tento zmätok viedol k tomu, že zlúčeniny kovov sa používali oveľa skôr ako samotný kov.

Je to spôsobené zvláštnosťou materiálu: najvýznamnejšie nečistoty výrazne ovplyvňujú vlastnosti látky, niekedy ju úplne zbavujú jej prirodzených vlastností.

Najmenšia frakcia iných kovov teda zbavuje titán tepelnej odolnosti, čo je jedna z jeho cenných vlastností. A malý prídavok nekovu zmení odolný materiál na krehký a nevhodný na použitie.

Táto vlastnosť okamžite rozdelila výsledný kov do 2 skupín: technický a čistý.

• najprv sa používajú v prípadoch, kde je najviac potrebná pevnosť, ľahkosť a odolnosť proti korózii, keďže titán nikdy nestráca svoju poslednú kvalitu.
• Materiál vysokej čistoty používa sa tam, kde je potrebný materiál, ktorý funguje pri veľmi vysokej záťaži a vysokých teplotách, no zároveň je ľahký. Toto je, samozrejme, veda o lietadlách a raketách.

Druhou zvláštnosťou hmoty je anizotropia. Niektoré z jeho fyzikálnych kvalít sa menia v závislosti od pôsobenia síl, ktoré treba pri aplikácii brať do úvahy.

Za normálnych podmienok je kov inertný, nekoroduje ani v morskej vode, ani v morskom či mestskom vzduchu. Navyše ide o biologicky najinertnejšiu známu látku, vďaka ktorej sú titánové protézy a implantáty široko používané v medicíne.

Zároveň, keď teplota stúpa, začne reagovať s kyslíkom, dusíkom a dokonca aj s vodíkom a absorbuje plyny v kvapalnej forme. Táto nepríjemná vlastnosť mimoriadne sťažuje získanie samotného kovu, ako aj výrobu zliatin na jeho báze.

Toto je možné len pri použití vákuového zariadenia. Najzložitejší výrobný proces zmenil celkom bežný prvok na veľmi drahý.

Lepenie s inými kovmi

Titán zaujíma medzipolohu medzi ďalšími dvoma známymi konštrukčnými materiálmi - hliníkom a železom, alebo skôr zliatinami železa. V mnohých ohľadoch je kov lepší ako jeho „konkurenti“:

• mechanická pevnosť titánu je 2-krát vyššia ako u železa a 6-krát vyššia ako u hliníka. V tomto prípade sa pevnosť zvyšuje s klesajúcou teplotou;
• odolnosť proti korózii je oveľa vyššia ako u železa a dokonca aj hliníka;
• Pri normálnych teplotách je titán inertný. Keď však vystúpi na 250 C, začne absorbovať vodík, čo ovplyvňuje vlastnosti. Pokiaľ ide o chemickú aktivitu, je horší ako horčík, ale, bohužiaľ, prevyšuje železo a hliník;
• kov vedie elektrinu oveľa slabšie: jeho elektrický odpor je 5-krát vyšší ako odpor železa, 20-krát vyšší ako odpor hliníka a 10-krát vyšší ako odpor horčíka;
• tepelná vodivosť je tiež oveľa nižšia: 3-krát menšia ako železo 1 a 12-krát menšia ako hliník. Táto vlastnosť má však za následok veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti.

Výhody a nevýhody

V skutočnosti má titán veľa nevýhod. Ale kombinácia sily a ľahkosti je taká žiadaná, že ani zložitý spôsob výroby, ani potreba výnimočnej čistoty nezastavia spotrebiteľov kovov.

Nepochybné výhody látky zahŕňajú:

• nízka hustota, čo znamená veľmi nízku hmotnosť;
• výnimočná mechanická pevnosť ako samotného titánu, tak aj jeho zliatin. S rastúcou teplotou zliatiny titánu prekonávajú všetky zliatiny hliníka a horčíka;
• pomer pevnosti a hustoty - špecifická pevnosť dosahuje 30–35, čo je takmer 2-krát viac ako u najlepších konštrukčných ocelí;
• na vzduchu je titán potiahnutý tenkou vrstvou oxidu, ktorá poskytuje vynikajúcu odolnosť proti korózii.

Kov má aj svoje nevýhody:

• Odolnosť proti korózii a inertnosť sa vzťahuje len na neaktívne povrchové produkty. Napríklad titánový prach alebo hobliny sa samovoľne vznietia a horia pri teplote 400 C;
• veľmi zložitý spôsob získavania kovového titánu poskytuje veľmi vysoké náklady. Materiál je oveľa drahší ako železo, alebo;
• schopnosť absorbovať atmosférické plyny so zvyšujúcou sa teplotou vyžaduje použitie vákuového zariadenia na tavenie a získavanie zliatin, čo tiež výrazne zvyšuje náklady;
• titán má slabé antifrikčné vlastnosti - nefunguje na trenie;
• kov a jeho zliatiny sú náchylné na vodíkovú koróziu, ktorej je ťažké zabrániť;
• titán sa ťažko obrába. Zváranie je tiež náročné kvôli fázovému prechodu pri zahrievaní.

Titánová doska (foto)

Vlastnosti a charakteristiky

Silne závislá na čistote. Referenčné údaje samozrejme popisujú čistý kov, ale vlastnosti technického titánu sa môžu výrazne líšiť.

• Hustota kovu pri zahriatí klesá z 4,41 na 4,25 g/cm 3. Fázový prechod mení hustotu len o 0,15 %.
• Teplota topenia kovu je 1668 C. Teplota varu je 3227 C. Titán je žiaruvzdorná látka.
• Pevnosť v ťahu je v priemere 300 - 450 MPa, ale toto číslo sa môže zvýšiť na 2 000 MPa pomocou vytvrdzovania a starnutia, ako aj zavedením ďalších prvkov.
• Na stupnici HB je tvrdosť 103 a to nie je limit.
• Tepelná kapacita titánu je nízka - 0,523 kJ/(kg K).
• Merný elektrický odpor - 42,1 10 -6 ohm cm.
• Titán je paramagnet. S klesajúcou teplotou sa znižuje jeho magnetická susceptibilita.
• Kov ako celok sa vyznačuje ťažnosťou a kujnosťou. Tieto vlastnosti sú však silne ovplyvnené kyslíkom a dusíkom v zliatine. Oba prvky spôsobujú, že materiál je krehký.

Látka je odolná voči mnohým kyselinám, vrátane dusičnej, sírovej v nízkych koncentráciách a takmer všetkým organickým kyselinám okrem mravčej. Táto kvalita zabezpečuje, že titán je žiadaný v chemickom, petrochemickom, papierenskom priemysle atď.

Štruktúra a zloženie

Titán - aj keď ide o prechodný kov a jeho elektrický odpor je nízky, napriek tomu je to kov a vedie elektrický prúd, čo znamená usporiadanú štruktúru. Po zahriatí na určitú teplotu sa štruktúra zmení:

• do 883 C je α-fáza stabilná s hustotou 4,55 g / cu. pozri Vyznačuje sa hustou šesťhrannou mriežkou. Kyslík sa v tejto fáze rozpúšťa za vzniku intersticiálnych roztokov a stabilizuje α-modifikáciu - posúva teplotnú hranicu;
• nad 883 C je β-fáza s kubickou mriežkou centrovanou na telo stabilná. Jeho hustota je o niečo nižšia - 4,22 g / cu. viď.vodík stabilizuje túto štruktúru - keď je rozpustený v titáne, vznikajú aj intersticiálne roztoky a hydridy.

Táto vlastnosť veľmi sťažuje prácu hutníka. Rozpustnosť vodíka prudko klesá, keď sa titán ochladí a v zliatine sa vyzráža hydridovodík, γ-fáza.

Pri zváraní spôsobuje trhliny za studena, takže výrobcovia musia po roztavení kovu pracovať mimoriadne tvrdo, aby ho očistili od vodíka.

O tom, kde nájdete a ako vyrobiť titán, povieme nižšie.

Toto video je venované popisu titánu ako kovu:

Výroba a ťažba

Titán je veľmi bežný, takže s rudami obsahujúcimi kovy a celkom veľké množstvá, nie sú žiadne problémy. Surovinou sú rutil, anatas a brookit - oxid titaničitý v rôznych modifikáciách, ilmenit, pyrofanit - zlúčeniny so železom a pod.

Je to však zložité a vyžaduje si drahé vybavenie. Spôsoby získavania sú trochu odlišné, pretože zloženie rudy je odlišné. Napríklad schéma získavania kovu z ilmenitových rúd vyzerá takto:

• získavanie titánovej trosky - hornina sa vloží do elektrickej oblúkovej pece spolu s redukčným činidlom - antracitom, drevené uhlie a zahreje sa na 1650 C. Súčasne sa oddelí železo, ktoré sa používa na získanie liatiny a oxidu titaničitého v troske;
• troska sa chlóruje v banských alebo soľných chlorátoroch. Podstatou procesu je premena pevného oxidu na plynný chlorid titaničitý;
• v odporových peciach v špeciálnych bankách sa kov redukuje sodíkom alebo horčíkom z chloridu. V dôsledku toho sa získa jednoduchá hmota - titánová špongia. Ide o technický titán, ktorý je celkom vhodný napríklad na výrobu chemických zariadení;
• ak je potrebný čistejší kov, uchýlia sa k rafinácii - v tomto prípade kov reaguje s jódom, aby sa získal plynný jodid, a ten sa vplyvom teploty - 1300 - 1400 C a elektrického prúdu rozkladá a uvoľňuje čistý titán. Elektrina sa privádza cez titánový drôt natiahnutý v retorte, na ktorý sa nanáša čistá látka.

Na získanie titánových ingotov sa titánová špongia roztaví vo vákuovej peci, aby sa zabránilo rozpúšťaniu vodíka a dusíka.

Cena titánu za 1 kg je veľmi vysoká: v závislosti od stupňa čistoty stojí kov od 25 do 40 dolárov za 1 kg. Na druhej strane, prípad prístroja z nehrdzavejúcej ocele odolnej voči kyselinám bude stáť 150 rubľov. a nebude trvať dlhšie ako 6 mesiacov. Titán bude stáť asi 600 r, ale prevádzkuje sa 10 rokov. V Rusku je veľa zariadení na výrobu titánu.

Oblasti použitia

Vplyv stupňa čistenia na fyzikálne a mechanické vlastnosti nás núti uvažovať z tohto hľadiska. Takže technický, to znamená nie najčistejší kov, má vynikajúcu odolnosť proti korózii, ľahkosť a pevnosť, čo určuje jeho použitie:

• chemický priemysel– výmenníky tepla, potrubia, plášte, časti čerpadiel, armatúry atď. Materiál je nevyhnutný v oblastiach, kde sa vyžaduje odolnosť voči kyselinám a pevnosť;
• dopravný priemysel- látka sa používa na výrobu vozidiel od vlakov po bicykle. V prvom prípade kov poskytuje menšiu hmotnosť zlúčenín, čo zefektívňuje trakciu, v druhom prípade dodáva ľahkosť a pevnosť, nie nadarmo sa titánový rám bicykla považuje za najlepší;
• námorné záležitosti- titán sa používa na výrobu výmenníkov tepla, tlmičov výfuku pre ponorky, ventil, vrtule a tak ďalej;
• v výstavbyširoko používaný - titán - vynikajúci materiál na dokončenie fasád a striech. Spolu s pevnosťou zliatina poskytuje ďalšiu výhodu dôležitú pre architektúru - schopnosť dať výrobkom najbizarnejšiu konfiguráciu, možnosť tvarovania zliatiny je neobmedzená.

Čistý kov je tiež veľmi odolný voči vysokým teplotám a zachováva si svoju pevnosť. Aplikácia je jasná:

• raketový a letecký priemysel - vyrába sa z neho plášť. Časti motora, spojovacie prvky, časti podvozku atď.;
• medicína - biologická inertnosť a ľahkosť robí z titánu oveľa perspektívnejší materiál pre protetiku, až po srdcové chlopne;
• kryogénna technológia - titán je jednou z mála látok, ktoré pri poklese teploty iba zosilnejú a nestrácajú plasticitu.

Titán je konštrukčný materiál najvyššej pevnosti s takou ľahkosťou a ťažnosťou. Tieto jedinečné vlastnosti mu zabezpečujú čoraz dôležitejšiu úlohu v národnom hospodárstve.

Video nižšie vám povie, kde získať titán pre nôž:

Všetko, čo potrebujete vedieť o titáne, ako aj o chróme a volfráme

Mnohí sa zaujímajú o otázku: aký je najtvrdší kov na svete? Toto je titán. Táto pevná látka bude predmetom väčšiny článku. Trochu sa zoznámime aj s takými tvrdými kovmi, akými sú chróm a volfrám.

9 zaujímavosti o titáne

1. Existuje niekoľko verzií, prečo kov dostal svoje meno. Podľa jednej teórie dostal meno po Titánoch, neohrozených nadprirodzených bytostiach. Podľa inej verzie názov pochádza od Titanie, kráľovnej víl.
2. Titán bol objavený koncom 18. storočia nemeckým a anglickým chemikom.
3. Titán sa v priemysle dlho nepoužíva pre svoju prirodzenú krehkosť.
4. Začiatkom roku 1925 po sérii pokusov získali chemici čistý titán.
5. Titánové hobliny sú horľavé.
6. Je to jeden z najľahších kovov.
7. Titán sa môže topiť len pri teplotách nad 3200 stupňov.
8. Vrie pri teplote 3300 stupňov.
9. Titán má striebornú farbu.

História objavu titánu

Kov, ktorý neskôr nazvali titán, objavili dvaja vedci – Angličan William Gregor a Nemec Martin Gregor Klaproth. Vedci pracovali paralelne a navzájom sa nepretínali. Rozdiel medzi objavmi je 6 rokov.

William Gregor pomenoval svoj objav menakin.

O viac ako 30 rokov neskôr bola získaná prvá zliatina titánu, ktorá sa ukázala ako mimoriadne krehká a nedala sa nikde použiť. Predpokladá sa, že až v roku 1925 bol izolovaný titán vo svojej čistej forme, ktorý sa stal jedným z najžiadanejších kovov v priemysle.

Je dokázané, že ruskému vedcovi Kirillovovi sa v roku 1875 podarilo extrahovať čistý titán. Vydal brožúru s podrobnosťami o jeho práci. Výskum málo známeho Rusa však zostal nepovšimnutý.

Všeobecné informácie o titáne

Zliatiny titánu sú záchranou pre mechanikov a inžinierov. Napríklad telo lietadla je vyrobené z titánu. Počas letu dosahuje rýchlosť niekoľkonásobne väčšiu ako rýchlosť zvuku. Titánové puzdro sa zahrieva na teploty nad 300 stupňov a neroztopí sa.

Prvú desiatku "Najčastejšie kovy v prírode" uzatvára kov. Veľké ložiská boli objavené v Južnej Afrike, Číne a veľa titánu v Japonsku, Indii a na Ukrajine.

Celkové množstvo svetových zásob titánu je viac ako 700 miliónov ton. Ak rýchlosť výroby zostane rovnaká, titán vydrží ďalších 150-160 rokov.

Najväčší výrobca najtvrdšieho kovu na svete - ruský podnik„VSMPO-Avisma“, ktorá uspokojuje tretinu svetových potrieb.

Vlastnosti titánu

1. Odolnosť proti korózii.
2. Vysoká mechanická pevnosť.
3. Nízka hustota.

Atómová hmotnosť titánu je 47,88 amu, poradové číslo v chemickej periodickej tabuľke je 22. Navonok je veľmi podobný oceli.

Mechanická hustota kovu je 6-krát vyššia ako u hliníka, 2-krát vyššia ako u železa. Môže sa spájať s kyslíkom, vodíkom, dusíkom. V spojení s uhlíkom tvorí kov neuveriteľne tvrdé karbidy.

Tepelná vodivosť titánu je 4-krát menšia ako u železa a 13-krát menšia ako u hliníka.

Proces ťažby titánu

V krajine titánov veľké množstvo Jeho extrakcia z útrob však stojí nemalé peniaze. Na vývoj sa používa jodidová metóda, ktorej autorom je Van Arkel de Boer.

Metóda je založená na schopnosti kovu spájať sa s jódom, po rozklade tejto zlúčeniny možno získať čistý titán bez nečistôt.

Najzaujímavejšie veci z titánu:

• protézy v medicíne;
• dosky pre mobilné zariadenia;
• Raketové systémy na prieskum vesmíru;
• potrubia, čerpadlá;
• prístrešky, rímsy, vonkajšie obklady budov;
• väčšina častí (podvozok, koža).

Aplikácie titánu

Titán sa aktívne používa v armáde, medicíne a šperkoch. Dostal neoficiálny názov „metal budúcnosti“. Mnohí hovoria, že pomáha premeniť sen na skutočnosť.

Najtvrdší kov na svete sa pôvodne používal vo vojenskej a obrannej sfére. Dnes je hlavným spotrebiteľom titánových produktov letecký priemysel.

Titán je všestranný konštrukčný materiál. Po mnoho rokov sa používa na výrobu leteckých turbín. V leteckých motoroch sa titán používa na výrobu prvkov ventilátorov, kompresorov a diskov.

Moderný dizajn lietadla môže obsahovať až 20 ton zliatiny titánu.

Hlavné oblasti použitia titánu v leteckom priemysle:

• výrobky priestorového tvaru (lemovanie dverí, poklopy, opláštenie, podlahy);
• jednotky a komponenty, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu (krídlové konzoly, podvozok, hydraulické valce);
• časti motora (karoséria, lopatky pre kompresory).

Titán vo vesmíre, raketa a stavba lodí

Vďaka titánu mohol človek prejsť zvuková bariéra a vtrhli do vesmíru. Bol použitý na vytvorenie raketových systémov s ľudskou posádkou. Titán odolá kozmickému žiareniu, teplotným zmenám, rýchlosti pohybu.

Tento kov má nízku hustotu, čo je dôležité v lodiarskom priemysle. Výrobky vyrobené z titánu sú ľahké, čo znamená, že sa znižuje hmotnosť, zvyšuje sa jeho manévrovateľnosť, rýchlosť a dojazd. Ak je trup lode opláštený titánom, nebude potrebné ho natierať dlhé roky – titán v morskej vode nehrdzavie (odolnosť voči korózii).

Najčastejšie sa tento kov používa pri stavbe lodí na výrobu turbínových motorov, parných kotlov a kondenzačných rúr.

Ropný priemysel a titán

Sľubnou oblasťou využitia titánových zliatin je ultrahlboké vŕtanie. Na štúdium a extrakciu podzemného bohatstva je potrebné preniknúť hlboko pod zem - viac ako 15 tisíc metrov. Vŕtacie rúrky vyrobené napríklad z hliníka sa vlastnou váhou zlomia a naozaj do veľkých hĺbok sa dostanú len zliatiny titánu.

Nie je to tak dávno, čo sa titán začal aktívne používať na vytváranie studní na morských poliach. Špecialisti používajú zliatiny titánu ako vybavenie:

• zariadenia na výrobu ropy;
• tlakové nádoby;
• čerpadlá na hlbokú vodu, potrubia.

Titán v športe, medicíne

Titán je mimoriadne obľúbený v športovej oblasti pre svoju pevnosť a ľahkosť. Pred niekoľkými desiatkami rokov bol vyrobený bicykel z titánových zliatin, prvé športové vybavenie z r pevný materiál vo svete. Moderný bicykel pozostáva z titánového tela, rovnakej brzdy a pružín sedadla.

Japonsko vytvorilo titánové golfové palice. Tieto zariadenia sú ľahké a odolné, ale veľmi drahé.

Z titánu sa vyrába väčšina predmetov, ktoré sú v batohu horolezcov a cestovateľov – riad, súpravy na varenie, stojany na posilňovacie stany. Titánové cepíny sú veľmi obľúbeným športovým náradím.

Tento kov je veľmi žiadaný v lekárskom priemysle. Väčšina chirurgických nástrojov je vyrobená z titánu – je ľahká a pohodlná.

Ďalšou oblasťou použitia kovu budúcnosti je vytváranie protéz. Titán sa dokonale „spája“ s ľudským telom. Lekári tento proces nazvali „skutočný vzťah“. Titánové štruktúry sú bezpečné pre svaly a kosti, zriedka spôsobujú alergickú reakciu a nerozkladajú sa pod vplyvom tekutiny v tele. Protézy vyrobené z titánu sú odolné a odolávajú enormnej fyzickej záťaži.

Titán je úžasný kov. Pomáha človeku dosiahnuť bezprecedentné výšky v rôznych oblastiach života. Je milovaný a uctievaný pre svoju silu, ľahkosť a dlhé roky služby.

Chróm je jedným z najtvrdších kovov.

Zaujímavé fakty o chróme

1. Názov kovu pochádza z gréckeho slova „chroma“, čo znamená farba.
2. V prírodné prostredie chróm sa nevyskytuje v čistej forme, ale iba vo forme chrómovej železnej rudy, dvojitého oxidu.
3. Najväčšie ložiská kovov sa nachádzajú v Južnej Afrike, Rusku, Kazachstane a Zimbabwe.
4. Hustota kovu - 7200kg/m3.
5. Chróm sa topí pri 1907 stupňoch.
6. Vrie pri teplote 2671 stupňov.
7. Úplne čistý chróm bez nečistôt sa vyznačuje tvárnosťou a húževnatosťou. V kombinácii s kyslíkom, dusíkom alebo vodíkom sa kov stáva krehkým a veľmi tvrdým.
8. Tento strieborno-biely kov objavil Francúz Louis Nicolas Vauquelin na konci 18. storočia.

Vlastnosti chrómového kovu

Chróm má veľmi vysokú tvrdosť, dokáže rezať sklo. Nie je oxidovaný vzduchom, vlhkosťou. Ak sa kov zahreje, oxidácia nastane len na povrchu.

Ročne sa spotrebuje viac ako 15 000 ton čistého chrómu. Považuje sa za lídra vo výrobe najčistejšieho chrómu anglická spoločnosť Zvonové kovy.

Najviac chrómu sa spotrebuje v USA, západné krajiny Európe a Japonsku. Trh s chrómom je nestály a ceny sa pohybujú v širokom rozmedzí.

Oblasti použitia chrómu

Najčastejšie sa používa na vytváranie zliatin a galvanických povlakov (chrómovanie na prepravu).

Do ocele sa pridáva chróm, ktorý zlepšuje fyzikálne vlastnosti kovu. Tieto zliatiny sú najviac žiadané v metalurgii železa.

Najobľúbenejšia trieda ocele pozostáva z chrómu (18 %) a niklu (8 %). Takéto zliatiny dokonale odolávajú oxidácii, korózii a sú pevné aj pri vysokých teplotách.

Vykurovacie pece sú vyrobené z ocele, ktorá obsahuje tretinu chrómu.

Čo ešte je vyrobené z chrómu?

1. Hlavne strelných zbraní.
2. Trup ponoriek.
3. Tehly, ktoré sa používajú v hutníctve.

Ďalším extrémne tvrdým kovom je volfrám.

Zaujímavé fakty o volfráme

1. Názov kovu v nemčine („Wolf Rahm“) znamená „vlčia pena“.
2. Je to najviac žiaruvzdorný kov na svete.
3. Volfrám má svetlosivý odtieň.
4. Kov objavil koncom 18. storočia (1781) Švéd Karl Scheele.
5. Volfrám sa topí pri 3422 stupňoch, vrie pri 5900.
6. Kov má hustotu 19,3 g/cm³.
7. Atómová hmotnosť - 183,85, prvok skupiny VI v periodickom systéme Mendelejeva (sériové číslo - 74).

Proces ťažby volfrámu

Volfrám patrí do veľkej skupiny vzácnych kovov. Zahŕňa aj rubídium, molybdén. Táto skupina sa vyznačuje nízkym výskytom kovov v prírode a malým rozsahom spotreby.

Získanie volfrámu pozostáva z 3 fáz:

• oddelenie kovu od rudy, jeho akumulácia v roztoku;
• izolácia zlúčeniny, jej čistenie;
• extrakcia čistého kovu z hotovej chemickej zlúčeniny.
• Východiskovým materiálom na získanie volfrámu je scheelit a wolframit.

Aplikácie volfrámu

Základom najodolnejších zliatin je volfrám. Vyrábajú sa z neho letecké motory, časti elektrovákuových zariadení, žhaviace vlákna.
Vysoká hustota kovu umožňuje použiť volfrám na výrobu balistických rakiet, striel, protizávaží, delostreleckých nábojov.

Zlúčeniny na báze volfrámu sa používajú na spracovanie iných kovov v ťažobnom priemysle (vŕtanie studní), náteroch a textíliách (ako katalyzátor organickej syntézy).

Z komplexných zlúčenín volfrámu vyrobte:

• drôty - používané vo vykurovacích peciach;
• pásky, fólie, dosky, plechy - na valcovanie a ploché kovanie.

Titán, chróm a volfrám sú na vrchole zoznamu „najtvrdších kovov na svete“. Používajú sa v mnohých oblastiach ľudskej činnosti - letectvo a raketová veda, vojenská oblasť, stavebníctvo a zároveň to nie je ani zďaleka kompletný rad kovových aplikácií.