Что такое металл титан


Титан. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Брусок кристаллического титана

Титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C.Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.

СТРУКТУРА


Кристаллическая структура кристалла

Титан имеет две аллотропические модификации. Низкотемпературная модификация, существующая до 882 °C, имеет гексагональную плотноупакованную решетку с периодами а = 0,296 нм и с = 0,472 нм. Высокотемпературная модификация имеет решетку объемноцентрированного куба с периодом а = 0,332 нм.
Полиморфное превращение (882 °C) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием равноосных зерен, а при быстром охлаждении — по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры.
Титан обладает высокой коррозионной и химической стойкостью благодаря защитной окисной пленке на его поверхности. Он не корродирует в пресной и морской воде, минеральных кислотах, царской водке и др.

СВОЙСТВА


Кристаллы титана

Точка плавления 1671 °C, точка кипения 3260 °C, плотность α-Ti и β-Ti соответственно равна 4,505 (20 °C) и 4,32 (900 °C) г/см³, атомная плотность 5,71×1022 ат/см³. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере.
Применяемый в промышленности технический титан содержит примеси кислорода, азота, железа, кремния и углерода, повышающие его прочность, снижающие пластичность и влияющие на температуру полиморфного превращения, которое происходит в интервале 865-920 °С. Для технического Титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность около 4,32 г/см3, предел прочности 300-550 Мн/м2 (30-55кгс/мм2), относительное удлинение не ниже 25%, твердость по Бринеллю 1150-1650 Мн/м2 (115-165 кгс/мм2). Является парамагнетиком. Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ti 3d24s2.

Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.

При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей пленкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной). Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки 400 °C.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА


Кристаллы титана

Основные руды: ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5).

На 2002 год, 90 % добываемого титана использовалось на производство диоксида титана TiO2. Мировое производство диоксида титана составляло 4,5 млн т. в год. Подтвержденные запасы диоксида титана (без России) составляют около 800 млн т. На 2006 год, по оценке Геологической службы США, в пересчёте на диоксид титана и без учёта России, запасы ильменитовых руд составляют 603—673 млн т., а рутиловых — 49.7—52.7 млн т. Таким образом, при нынешних темпах добычи мировых разведанных запасов титана (без учёта России) хватит более чем на 150 лет.

Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн.

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана их при 850 °C восстанавливают магнием.

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ


Титановая руда

Титан находится на 10-м месте по распространённости в природе. Содержание в земной коре — 0,57 % по массе, в морской воде — 0,001 мг/л. В ультраосновных породах 300 г/т, в основных — 9 кг/т, в кислых 2,3 кг/т, в глинах и сланцах 4,5 кг/т. В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Титан в условиях выветривания и осаждения имеет геохимическое сродство с Al2O3. Он концентрируется в бокситах коры выветривания и в морских глинистых осадках.
Перенос титана осуществляется в виде механических обломков минералов и в виде коллоидов. До 30 % TiO2 по весу накапливается в некоторых глинах. Минералы титана устойчивы к выветриванию и образуют крупные концентрации в россыпях. Известно более 100 минералов, содержащих титан. Важнейшие из них: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiSiO5. Различают коренные руды титана — ильменит-титаномагнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-цирконовые.
Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Украины, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлона, Бразилии, Южной Кореи, Казахстана. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58.5%) и Украина (40.2%).

ПРИМЕНЕНИЕ


Изделия из титана

Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью. Титан легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из титановых сплавов изготовляют обшивку, детали крепления, силовой набор, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%. Из титановых сплавов производят диски и лопатки компрессора, детали воздухозаборника и направляющего аппарата, крепеж.

Также титан и его сплавы используют в ракетостроении. Ввиду кратковременной работы двигателей и быстрого прохождения плотных слоев атмосферы в ракетостроении в значительной мере снимаются проблемы усталостной прочности, статической выносливости и отчасти ползучести.

Технический титан из-за недостаточно высокой теплопрочности не пригоден для применения в авиации, но благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии в ряде случаев незаменим в химической промышленности и судостроении. Так его применяют при изготовлении компрессоров и насосов для перекачки таких агрессивных сред, как серная и соляная кислота и их соли, трубопроводов, запорной арматуры, автоклав, различного рода емкостей, фильтров и т.п. Только титан обладает коррозионной стойкостью в таких средах, как влажный хлор, водные и кислые растворы хлора, поэтому из данного металла изготовляют оборудование для хлорной промышленности. Из титана делают теплообменники, работающие в коррозионно активных средах, например в азотной кислоте (не дымящей). В судостроении титан используется для изготовления гребных винтов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед и т.д. На титан и его сплавы не налипают ракушки, которые резко повышают сопротивление судна при его движении.

Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью титана.


Титан (англ. Titanium) — Ti

Молекулярный вес 47.88 г/моль
Происхождение названия Минерал получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, детей Геи.
IMA статус подтвержден в 2010 году

КЛАССИФИКАЦИЯ


Strunz (8-ое издание) 1/A.06-05
Dana (7-ое издание) 1.1.36.1
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AB.05

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Цвет минерала Серебристо-серый
Цвет черты серовато черный
Прозрачность непрозрачный
Блеск металлический
Спайность нет
Твердость (шкала Мооса) 4
Излом в зазубринах
Прочность податливый
Плотность (измеренная) 4.503 г/см3
Радиоактивность (GRapi) 0
Магнетизм парамагнетик

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Люминесценция в ультрафиолетовом излучении не флюоресцентный

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА


Точечная группа 6/mmm (6/m 2/m 2/m) — дигексагональный дипирамидальный
Пространственная группа P63/mmc
Сингония гексагональная
Параметры ячейки a=2,951 с=4,697 (α-Ti)

Интересные статьи:

mineralpro.ru   13.07.2016  

применений металлического титана и диоксида титана


Разведывательный самолет ЦРУ A-12: Фотография сверхзвукового разведывательного самолета ЦРУ A-12 под названием «Титановый гусь», готовящегося к дозаправке на большой высоте. Название вполне уместно, ведь многие детали сделаны из титана. Изображение Центрального разведывательного управления.

Что такое титан?

Титан - это прочный, устойчивый к коррозии и инертный серебристый металл. Это девятый по содержанию элемент в земной коре.Вместо крупных отложений, небольшие количества титана встречаются почти в каждой породе.

Титан является важным компонентом небольшого количества минералов. Около 90% титана в земной коре содержится в ильмените, минерале, о котором большинство людей никогда не слышали. Это оксид железа-титана с химическим составом FeTiO 3 . Остальная часть приповерхностного титана Земли состоит из таких минералов, как анатаз, брукит, лейкоксен, перовскит, рутил и сфен.

Нитинол 60: Нитинол 60 - это сплав, содержащий 60 процентов никеля и 40 процентов титана. Обычно для изготовления подшипников используется нержавеющая сталь, потому что она твердая, но нержавеющая сталь подвержена коррозии. Нитинол 60 решил проблему коррозии без потери прочности и не вступал в реакцию со смазочными материалами подшипников. Изображение НАСА.

Использование металлического титана

Титан - знакомый металл. Многие знают, что он используется в украшениях, протезах, теннисных ракетках, вратарских масках, ножницах, велосипедных рамах, хирургических инструментах, мобильных телефонах и других высокопроизводительных продуктах.Титан прочен, как сталь, но весит примерно вдвое меньше. Он вдвое прочнее алюминия, но лишь примерно на 60% тяжелее.

Титан в сочетании с железом, алюминием, ванадием, никелем, молибденом и другими металлами дает сплавы с высокими эксплуатационными характеристиками. Для реактивных двигателей, космических кораблей, военной техники, подшипников, бронежилетов и других высокотехнологичных продуктов требуются детали, изготовленные из этих сплавов.

Титановые детали самолетов: Металлический титан и его сплавы обеспечивают высокопрочные, легкие, устойчивые к коррозии детали для авиационных двигателей, органов управления и структурных компонентов.Этот NASA F-16XL снабжен титановой перчаткой для исследования ламинарного потока, закрывающей часть его левого крыла. Изображение НАСА, сделанное Джимом Россом.

Белая краска: Большая часть белой краски, используемой сегодня, содержит диоксид титана в качестве пигмента. Это придает краске стойкий яркий белый цвет, непрозрачность, которую можно покрыть одним слоем, и яркость, отражающую свет. Когда краска высыхает, на стене остается минеральное покрытие из диоксида титана. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Okea.

Что такое диоксид титана?

Диоксид титана - яркий, белый, непрозрачный материал с химическим составом TiO 2 . Его получают путем окисления ильменита или других минералов титана при высоких температурах. Затем его измельчают до мелкого порошка, необходимого для его множества применений.

Примерно в десять раз больше титана используется в форме диоксида титана по сравнению с металлическим титаном. Большинство людей никогда не слышали об использовании титана в такой форме.Это связано с тем, что диоксид титана является ингредиентом продуктов, а не основным материалом.

Полировальные пасты: Порошок диоксида титана тщательно классифицируется по размеру частиц и продается как полироль для гранильных и металлических работ. На фотографии изображена только что открытая бочка каменного стакана с густой белой пеной лака.

Использование диоксида титана

Чаще всего титан используется в качестве отбеливающего, осветляющего и непрозрачного средства. Высококачественные белые краски обычно содержат значительное количество диоксида титана, пигмент которого имеет название «титановый белила».«Диоксид титана увеличивает белизну и отражательную способность краски. Когда вы входите в комнату и включаете свет, краска обладает высокой отражающей способностью и делает комнату ярче, потому что от окрашенных поверхностей отражается больше света. Диоксид титана также увеличивает способность краски непрозрачность, позволяющая во многих ситуациях покрыть одним слоем то, что находится ниже.

В течение почти 2000 лет «свинцово-белый» был важным пигментом, используемым в белых красках. В 1904 году производитель красок Sherwin-Williams сообщил об опасности красок, содержащих свинцовый пигмент.С этого времени производители красок начали отходить от свинцовых пигментов, и титановый пигмент стал наиболее подходящей заменой. Сегодня большая часть производимой белой краски содержит пигмент диоксида титана.

Диоксид титана вдавливается в волокна высококачественной бумаги для улучшения их белизны, яркости и текстуры. Его добавляют в обезжиренное молоко для улучшения его белизны и непрозрачности. По той же причине его добавляют в зубную пасту, резину, пластмассы, косметику, солнцезащитный крем и многие продукты питания.Эти материалы использует почти каждый человек на Земле почти каждый день. Мало кто осознает ту роль, которую играет в них титан. Его можно использовать в пищевых продуктах, косметике и других продуктах, которые люди потребляют, потому что он инертен.

Порошок диоксида титана также сортируется по размеру частиц для использования в качестве полировальной пасты. Он используется для полировки драгоценных камней, металлов и других материалов. Часто он менее эффективен, чем другие полироли, но когда он эффективен, он может обеспечить экономию средств.

Heavy Mineral Sand: При раскопке на мелководье в Folly Beach, Южная Каролина, обнажаются тонкие слои тяжелых минеральных песков. Большая часть добываемого сегодня ильменита происходит из песков с высокой концентрацией минералов. Фотография Карлтона Берна, Геологическая служба США.

Откуда берется титан?

Большая часть титана в мире производится путем добычи тяжелых минеральных песков. Эти пески образуются по градиенту из обнаженных масс магматических пород, таких как габбро, норит и анортозит.Эти породы содержат титансодержащие минералы, такие как ильменит, анатаз, брукит, лейкоксен, перовскит, рутил и сфен.

Когда эти породы разрушаются в результате выветривания, минералы титана оказываются одними из самых устойчивых. Они концентрируются в результате выветривания и переносятся вниз по течению в виде песчинок и ила. В конце концов, они оседают в виде песка вдоль береговой линии континента. Здесь их обычно выкапывают или добывают. Добыча также происходит во внутренних районах, где титановые минералы откладывались в периоды, когда уровень моря был выше, чем мы знаем сегодня.

Эти тяжелые минеральные пески могут содержать несколько процентов по весу ильменита и других минералов титана. После добычи песок поступает на обогатительную фабрику, которая извлекает титансодержащие минералы. В то же время могут быть извлечены другие ценные минералы. Затем их перерабатывают или продают для производства металлического титана или диоксида титана. Затем песок возвращается в то место, где он был добыт, и восстанавливается пляж.

Титан в отложениях и почвах ручьев: Карта, показывающая распространенность титана в форме диоксида титана в отложениях и почвах ручьев на востоке США.Зона, богатая титаном, соответствующая физиографической провинции Вирджиния Блю Ридж, показывает значения более 3% по весу диоксида титана, по данным Геологической службы США.

Производство титана в США

Соединенные Штаты используют больше минералов титана, чем производят в настоящее время, что делает их нетто-импортером титана. Небольшие дноуглубительные работы проводились у атлантического побережья Флориды. Здесь отложения береговой линии выкачиваются и обрабатываются для удаления тяжелых минеральных песков.Ильменит является основным титансодержащим минералом, извлекаемым в результате этой деятельности.

Добыча на суше ведется во многих местах Вирджинии. Здесь ильменитсодержащее тело анортозита в физико-географической провинции Голубой хребет подверглось эрозии. Отложения, образовавшиеся в результате этой эрозии, могут локально содержать несколько процентов тяжелых минералов по весу, при этом ильменит является основным минералом, содержащим титан. Эти месторождения были раскопаны и переработаны для удаления тяжелых минералов.Район, где происходит эта добыча, соответствует богатым титаном отложениям и почвам, отобранным, проанализированным и нанесенным на карту Национальной геохимической службой (см. Прилагаемую карту).

Для удовлетворения своих потребностей в титане Соединенные Штаты импортируют титановые минеральные концентраты. Ведущие производители титана: Австралия, Канада, Китай, Япония, Кения, Мадагаскар, Мозамбик, Норвегия, Россия, Саудовская Аравия, Сенегал, Сьерра-Леоне и Южная Африка.


Найдите другие темы по геологии.com:


Скалы: Галерея фотографий вулканических, осадочных и метаморфических пород с описаниями.
Минералы: Информация о рудных минералах, драгоценных камнях и породообразующих минералах.
Вулканы: Статьи о вулканах, вулканических опасностях и извержениях прошлого и настоящего.
Драгоценные камни: Яркие изображения и статьи об алмазах и цветных камнях.
Общая геология: Статьи о гейзерах, маарах, дельтах, перекатах, соляных куполах, воде и многом другом!
Geology Store: Молотки, полевые сумки, ручные линзы, карты, книги, кирки твердости, золотые кастрюли.
Алмазы: Узнайте о свойствах алмаза, его многочисленных применениях и открытиях.
.

Что такое титан? (с иллюстрациями)

Титан как полезный металлический сплав широко не использовался до конца 1940-х годов. Чаще всего он легирован молибденом, марганцем, железом и алюминием. По весу это один из самых прочных и доступных металлов, что делает его идеальным для широкого спектра практических применений. Он на 45% легче стали при сопоставимой прочности и в два раза прочнее алюминия, но при этом только на 60% тяжелее.

Рентген замены тазобедренного сустава титана.

Как элемент, титан имеет атомный номер 22. Его атомная масса составляет 47,867 а.е.м., он имеет относительно высокую температуру кипения 3020 ° F (1660 ° C). Он имеет несколько радиоактивных изотопов, в том числе 44 Ti, 45 Ti и 51 Ti, которые образуются при бомбардировке элемента дейтронами.

Титан часто используется для имплантации зубов.

В коммерческих целях титановые сплавы используются везде, где прочность и вес являются проблемой. Велосипедные рамы, детали автомобилей и самолетов, а также конструктивные элементы - вот некоторые общие примеры. В медицине используются штифты из этого металла, поскольку они не реагируют при контакте с костью и плотью. По этой же причине из него делают многие хирургические инструменты, а также пирсинг.

Титановые шестерни.

Титан часто используется в опреснительных установках из-за его сильной устойчивости к коррозии в морской воде, особенно при покрытии платиной.Многие корабли используют металл для перемещения компонентов, постоянно подвергающихся воздействию морской воды, таких как гребные винты и такелаж.

Титан используется в корпусах подводных лодок.

Военные широко используют этот элемент для решения широкого круга задач.В ракетах, самолетах и ​​вертолетах, подводных лодках и практически во всех покрытиях транспортных средств используется значительное количество титанового сплава. Во время холодной войны русские строили из него подводные лодки, чтобы дать им более высокую максимальную скорость и более высокую устойчивость к давлению, тем самым позволяя им перемещаться на большую глубину.

Многие высокопроизводительные самолеты, такие как Lockheed Martin F-22 Raptor, имеют детали из титана.

В ювелирном деле титан - один из самых популярных металлов. Это связано с его способностью легко окрашиваться и относительной инертностью. Даже люди с повышенной чувствительностью к металлу часто не страдают от украшений из него.

Звездообразное отражение рубинов происходит от диоксида титана.

Коммерческое применение этого элемента не ограничивается металлическими сплавами. И рубины, и звездчатые сапфиры приобретают звездообразное отражение в присутствии диоксида титана (TiO2), поэтому металл создается искусственно для использования в драгоценных камнях. TiO2 также широко используется в солнцезащитных кремах из-за его защитных свойств и в качестве краски общего назначения. Тетрахлорид титана (TiCl4) используется для письма в небе, когда буквы пишутся в небе проходящим самолетом.

Титан часто используется для пирсинга тела. .

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Титан - очень прочный металл, который используется в специальных приложениях. Самый распространенный изотоп имеет 26 нейтронов. Титан был открыт в 1791 году Уильямом Грегором. Это химический элемент под номером 22 в периодической таблице. Его условное обозначение - Ti . В нем 22 электрона и 22 протона. Он назван в честь сильных греческих богов, названных титанами.

Титан может сочетаться с другими химическими веществами для получения различных материалов.Когда титан смешивается с кислородом воздуха, он образует диоксид титана (TiO 2 ) или диоксид титана. Диоксид титана - это белый пигмент, который часто используется для того, чтобы сделать вещи менее прозрачными, яркими или грубыми - поскольку он не вступает в реакцию с химическими веществами внутри человеческого тела, его безопасно использовать в продуктах питания и других применениях, таких как зубная паста. Кусочки металлического титана защищены оболочкой из диоксида титана, которая образуется, когда металл находится в воздухе, и помогает предотвратить повреждение химическими веществами металлического центра.

Титановые сплавы используются в аэрокосмической технике для изготовления очень прочных и легких деталей самолетов. Эти сплавы могут заменить сталь, потому что они почти такие же крепкие, как сталь, но гораздо менее тяжелые, и намного прочнее, чем алюминиевые сплавы, но лишь немного тяжелее. Это означает, что титановые детали могут быть тоньше и легче, но при этом выдерживать те же силы. Он не подвержен коррозии во многих условиях, даже в морской воде и хлоре. Однако она может гореть при высоких температурах, и, как и многие металлические порошки, титановая пыль очень легко воспламеняется.

.

Что такое титан?

Что такое титан? Группа Периодической таблицы и классификация титанового элемента
Элементы могут быть классифицированы на основе их физических состояний (состояний вещества), например газ, твердое тело или жидкость. Этот элемент прочный. Титан классифицируется как «переходный металл», который находится в группах 3–12 Периодической таблицы. Элементы, классифицируемые как переходные металлы, обычно характеризуются как пластичные, податливые и способные проводить электричество и тепло.Почти 75% всех элементов Периодической таблицы классифицируются как металлы, которые подробно описаны в Списке металлов.

Что такое титан? Факты об истории и открытии элемента титана
Титан был обнаружен в ильмените преподобным Уильямом Грегором в 1791 году в Англии. Этот элемент был повторно открыт в рутиловой руде в 1795 году немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом.

Что такое титан? Появление элемента титана
Титан - очень широко распространенный элемент в природе, он встречается почти во всех почвах, во многих породах и даже в тканях растений и животных.Его не так много ни в одной местности, и он имеет небольшую коммерческую ценность, за исключением металлургической промышленности. Наиболее распространенная руда - рутил (TiO2), который во многих отношениях напоминает кремнезем.
Получается из минералов ильменита и рутила
Элемент является девятым по распространенности элементом в земной коре (0,6% по массе)
Присутствует в большинстве магматических пород

Содержание элемента в различных средах
% во Вселенной 0,0003 %
% в вс 0.0004%
% в метеоритах 0,054%
% в земной коре 0,66%
% в океанах 110 -7 %
% в организме человека Н / Д

Использование титана в медицине - здоровье и лечение
Интересная информация о медицине Использование титана, здоровье и лечение. Диоксид титана - это белый порошок, активный ингредиент ряда мазей и лосьонов для местного применения, используемых в качестве солнцезащитного крема.

Связанное использование титана
Краска
Резина
Пластмасса
Бумага
Дымовые завесы
Солнцезащитные кремы
Титановые украшения, включая обручальные кольца / браслеты и часы

.

Смотрите также