Титан что за металл


Титан — свойства, характеристики, сплаты

В периодической системе химический элемент титан обозначается, как Ti (Titanium) и располагается в побочной подгруппе IV группы, в 4 периоде под атомным номером 22. Это серебристо-белый твёрдый металл, который входит в состав большого количества минералов. Купить титан вы можете на нашем сайте.

Открыли титан в конце 18 века химики из Англии и Германии Ульям Грегор и Мартин Клапрот, причём независимо друг от друга с шестилетней разницей. Название элементу дал именно Мартин Клапрот в честь древнегреческих персонажей титанов (огромных, сильных, бессмертных существ). Как оказалось, название стало пророческим, но чтобы познакомиться со всеми свойствами титана, человечеству понадобилось ещё больше 150 лет. Только через три десятилетия удалось получить первый образец металла титана. На тот момент времени его практически не использовали из-за хрупкости. В 1925 году после ряда опытов, при помощи йодидного метода химики Ван Аркель и Де Бур добыли чистый титан.

Благодаря ценным свойствам металла, на него сразу же обратили внимание инженеры и конструкторы. Это был настоящий прорыв. В 1940 году Кролль разработал магниетермический способ получения титана из руды. Этот способ актуален и на сегодняшний день.

Физические и механические свойства

Титан является довольно тугоплавким металлом. Температура его плавления составляет 1668±3°С. По этому показателю он уступает таким металлам, как тантал, вольфрам, рений, ниобий, молибден, тантал, цирконий. Титан – это парамагнитный металл. В магнитном поле он не намагничивается, но не выталкивается из него. Изображение 2
Титан обладает низкой плотностью (4,5 г/см³) и высокой прочностью (до 140 кг/мм²). Эти свойства практически не меняются при высоких температурах. Он более чем в 1,5 раза тяжелее алюминия (2,7 г/см³), зато в 1,5 раза легче железа (7,8 г/см³). По механическим свойствам титан намного превосходит эти металлы. По прочности титан и его сплавы располагаются в одном ряду со многими марками легированных сталей.

По стойкости к коррозии титан не уступает платине. Металл обладает отличной устойчивостью в условиях кавитации. Пузырьки воздуха, образующиеся в жидкой среде при активном движении титановой детали, практически не разрушают её.

Это прочный металл, способный сопротивляться разрушению и пластической деформации. Он в 12 раз твёрже алюминия и в 4 раза - меди и железа. Ещё один важный показатель – это предел текучести. С увеличением этого показателя улучшается сопротивление деталей из титана эксплуатационным нагрузкам.

В сплавах с определёнными металлами (особенно с никелем и водородом) титан способен «запоминать» форму изделия, созданную при определённой температуре. Такое изделие потом можно деформировать и оно надолго сохранит это положение. Если же изделие нагреть до температуры, при которой оно было сделано, то изделие примет первоначальную форму. Называют это свойство «памятью».

Теплопроводность титана сравнительно низкая и коэффициент линейного расширения соответственно тоже. Из этого следует, что металл плохо проводит электричество и тепло. Зато при низких температурах он является сверхпроводником электричества, что позволяет ему передавать энергию на значительные расстояния. Также титан обладает высоким электросопротивлением.
Чистый металл титан подлежит различным видам обработки в холодном и горячем состоянии. Его можно вытягивать и делать проволоку, ковать, прокатывать в ленты, листы и фольгу с толщиной до 0,01 мм. Из титана изготавливают такие виды проката: титановая лента, титановая проволока, титановые трубы, титановые втулки, титановый круг, титановый пруток.

Химические свойства

Чистый титан – это химически активный элемент. Благодаря тому, что на его поверхности формируется плотная защитная плёнка, металл обладает высокой устойчивостью к коррозии. Он не подвергается окислению на воздухе, в соленой морской воде, не меняется во многих агрессивных химических средах (например: разбавленная и концентрированная азотная кислота, царская водка). При высоких температурах титан взаимодействует с реагентами намного активнее. На воздухе при температуре 1200°С происходит его воспламенение. Возгораясь, металл даёт яркое свечение. Активная реакция происходит и с азотом, с образованием нитридной плёнки желто-коричневого цвета на поверхности титана.

Реакции с соляной и серной кислотами при комнатной температуре слабые, но при нагреве металл усиленно растворяется. В результате реакции образуются низшие хлориды и моносульфат. Также происходят слабые взаимодействия с фосфорной и азотной кислотами. Металл реагирует с галогенами. Реакция с хлором происходит при 300°С.
Активная реакция с водородом протекает при температуре чуть выше комнатной. Титан активно поглощает водород. 1 г титана может поглотить до 400 см³ водорода. Нагретый металл разлагает двуокись углерода и пары воды. Взаимодействие с парами воды происходит при температуре более 800°С. В результате реакции образуется окисел металла и улетучивается водород. При более высокой температуре горячий титан поглощает углекислый газ и образует карбид и окисел.

Способы получения

Титан является одним из самых распространённых элементов на Земле. Содержание его в недрах планеты по массе составляет 0,57%. Самая большая концентрация металла наблюдается в «базальтовой оболочке» (0,9%), в гранитных породах (0,23%) и в ультраосновных породах (0,03%). Существует около 70 минералов титана, в которых он содержится в виде титановой кислоты или двуокиси. Главные минералы титановых руд это: ильменит, анатаз, рутил, брукит, лопарит, лейкоксен, перовскит и сфен. Основные мировые производители титана – это Великобритания, США, Франция, Япония, Канада, Италия, Испания и Бельгия.
Существует несколько способов получения титана. Все они применяются на практике и вполне эффективны.

1. Магниетермический процесс.

Добывают руду, содержащую титан и перерабатывают его в диоксид, который медленно и при очень высоких температурных значениях подвергают хлорированию. Хлорирование проводят в углеродной среде. Затем хлорид титана, образовавшийся в результате реакции, восстанавливают магнием. Полученный металл нагревают в вакуумном оборудовании при высокой температуре. В результате магний и хлорид магния испаряются, остаётся титан с множеством пор и пустот. Губчатый титан переплавляют для получения качественного металла.

2. Гидридно-кальциевый метод.

Сначала получают гидрид титана, а затем разделяют его на компоненты: титан и водород. Процесс происходит в безвоздушном пространстве при высокой температуре. Образуется оксид кальция, который проходит отмывку слабыми кислотами.
Гидридно-кальциевый и магниетермический методы обычно используются в промышленных масштабах. Эти методы позволяют получить значительное количество титана за небольшой промежуток времени, с минимальными денежными затратами.

3. Электролизный метод.

Хлорид или диоксид титана подвергается воздействию высокой силы тока. В результате происходит разложение соединений.

4. Йодидный метод.

Диоксид титана взаимодействует с парами йода. Далее на титановый йодид воздействуют высокой температурой, в результате чего получается титан. Этот метод является наиболее эффективным, но и самым дорогостоящим. Титан получается очень высокой чистоты без примесей и добавок.

Применение титана

Благодаря хорошим антикоррозионным свойствам титан используют для изготовления химической аппаратуры. Высокая жаростойкость металла и его сплавов способствует применению в современной технике. Сплавы титана – это прекрасный материал для самолётостроения, ракетостроения и судостроения.

Из титана создают памятники. А колокола из этого металла известны необычайным и очень красивым звучанием. Двуокись титана является компонентом некоторых лекарственных препаратов, например: мази против кожных заболеваний. Также большим спросом пользуются соединения металла с никелем, алюминием и углеродом.

Титан и его сплавы нашли применение в таких сферах, как химическая и пищевая промышленность, цветная металлургия, электроника, ядерная техника, энергомашиностроение, гальванотехника. Вооружение, броневые плиты, хирургические инструменты и имплантаты, оросительные установки, спортинвентарь и даже украшения делают из титана и его сплавов. В процессе азотирования на поверхности металла образуется золотистая плёнка, не уступающая по красоте даже настоящему золоту.

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.

.

Титан-Металпедия

  • Титан

  • Титан известен как переходный металл в периодической таблице элементов и обозначается символом Ti. Это легкий серебристо-серый материал с атомным номером 22 и атомным весом 47,90. Его плотность составляет 4,54 г / см³, что где-то между плотностями алюминия и нержавеющей стали. Он имеет температуру плавления примерно 1667 ° C и точку кипения 3287 ° C. Рутил и ильменит, два основных минерала, содержащих титан, составляют 24% земной коры, что делает титан девятым по распространенности элементом на планете.Однако в природе он встречается только в химических соединениях, наиболее распространенными из которых являются кислород и железо. Как металл, титан хорошо известен своей устойчивостью к коррозии и высоким отношением прочности к массе. Примерно 95% титана расходуется в виде диоксида титана (TiO2), белого пигмента в красках, бумаге и пластмассах. Титановые сплавы широко используются в авиакосмической, химической, автомобильной, медицинской промышленности.

Титан - это металл, имеющий стратегическое значение в различных отраслях промышленности.

.

Титан -

Titanium - qwe.

Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Titanium .

Подключено к:
{{:: readMoreArticle.title}}

Из Википедии, свободной энциклопедии

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
Текст доступен под Лицензия CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
{{current.index + 1}} из {{items.length}}

Спасибо за жалобу на это видео!

Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
Спасибо! .

обработка титана | Технологии, методы и факты

Обработка титана , извлечение титана из его руд и подготовка титановых сплавов или соединений для использования в различных продуктах.

Титан (Ti) - мягкий, пластичный серебристо-серый металл с температурой плавления 1675 ° C (3047 ° F). Благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, которая является относительно инертной химически, он имеет превосходную коррозионную стойкость в большинстве природных сред.Кроме того, он легкий и по плотности (4,51 г на кубический сантиметр) находится где-то посередине между алюминием и железом. Сочетание низкой плотности и высокой прочности обеспечивает наиболее эффективное соотношение прочности к массе среди обычных металлов для температур до 600 ° C (1100 ° F).

металлический титан

Металлический титан высокой чистоты (99,999%).

Alexander C. Wimmer

Поскольку его атомный диаметр подобен диаметру многих обычных металлов, таких как алюминий, железо, олово и ванадий, титан можно легко легировать для улучшения его свойств.Подобно железу, металл может существовать в двух кристаллических формах: гексагональной плотноупакованной (ГПУ) при температуре ниже 883 ° C (1621 ° F) и объемно-центрированной кубической (ОЦК) при более высоких температурах вплоть до точки плавления. Такое аллотропное поведение и способность легироваться со многими элементами приводят к получению титановых сплавов, которые обладают широким диапазоном механических и коррозионных свойств.

Несмотря на то, что титановые руды широко распространены, высокая реакционная способность металла с кислородом, азотом и водородом в воздухе при повышенных температурах требует сложных и, следовательно, дорогостоящих процессов производства и изготовления.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

История

Титановая руда была впервые обнаружена в 1791 году на песчаных пляжах Корнуолла английским священником Уильямом Грегором. Фактическая идентификация оксида была сделана несколько лет спустя немецким химиком М. Клапрот. Клапрот дал металлической составляющей этого оксида название титан в честь титанов, гигантов греческой мифологии.

Чистый металлический титан впервые был произведен в 1906 или 1910 году компанией M.А. Хантер из Политехнического института Ренсселера (Трой, Нью-Йорк, США) в сотрудничестве с General Electric Company. Эти исследователи полагали, что титан имел температуру плавления 6000 ° C (10800 ° F) и, следовательно, был кандидатом для нити накаливания, но когда Хантер произвел металл с температурой плавления, близкой к 1800 ° C (3300 ° F), усилия были прекращены. Тем не менее, Хантер указал, что металл обладает некоторой пластичностью, и его метод получения его путем взаимодействия тетрахлорида титана (TiCl 4 ) с натрием в вакууме был позже коммерциализирован и теперь известен как процесс Хантера.Металл значительной пластичности был получен в 1925 году голландскими учеными А.Э. ван Аркелем и Дж. де Бур, который диссоциировал тетраиодид титана на горячей нити накала в вакуумированной стеклянной колбе.

В 1932 году Уильям Дж. Кролл из Люксембурга произвел значительное количество пластичного титана, объединив TiCl 4 с кальцием. К 1938 году Кролл произвел 20 килограммов (50 фунтов) титана и был убежден, что он обладает превосходными коррозионными и прочностными свойствами. В начале Второй мировой войны он бежал из Европы и продолжил свою работу в Соединенных Штатах в Union Carbide Company, а затем в U.С. Горное бюро. К этому времени он сменил восстановитель с кальция на металлический магний. Сейчас Kroll признан отцом современной титановой промышленности, а процесс Kroll является основой для большинства современных производств титана.

Исследование ВВС США, проведенное в 1946 году, показало, что сплавы на основе титана были конструкционными материалами, имеющими потенциально большое значение, поскольку возникающая потребность в более высоких отношениях прочности к весу в конструкциях и двигателях реактивных самолетов не могла быть эффективно удовлетворена ни сталью, ни алюминий.В результате Министерство обороны предоставило производственные стимулы для запуска титановой промышленности в 1950 году. Подобные производственные мощности были созданы в Японии, СССР и Великобритании. После того, как аэрокосмическая промышленность дала этот импульс, доступность металла открыла возможности для новых применений на других рынках, таких как химическая обработка, медицина, производство электроэнергии и переработка отходов.

Титан - четвертый по распространенности структурный металл на Земле, уступая только алюминию, железу и магнию.Обрабатываемые месторождения полезных ископаемых разбросаны по всему миру и включают участки в Австралии, США, Канаде, Южной Африке, Сьерра-Леоне, Украине, России, Норвегии, Малайзии и некоторых других странах.

рутил; пирофиллит

Рутил на пирофиллите из округа Моно, Калифорния.

Б.М. Шауб

Преобладающими минералами являются рутил, который на 95 процентов состоит из диоксида титана (TiO 2 ), и ильменит (FeTiO 3 ), который содержит от 50 до 65 процентов TiO 2 .Третий минерал, лейкоксен, представляет собой разновидность ильменита, из которого часть железа была выщелочена естественным путем. В нем нет определенного содержания титана. Минералы титана встречаются в аллювиальных и вулканических образованиях. Месторождения обычно содержат от 3 до 12 процентов тяжелых минералов, состоящих из ильменита, рутила, лейкоксена, циркона и монацита.

Горно-обогатительная

Хотя известные полезные запасы рутила уменьшаются, месторождения ильменита обширны. Обычно добыча ведется открытым способом.Всасывающее ковшовое колесо на плавучей земснаряде подает богатый минералами песок на набор сеток, называемых троммелями, которые удаляют нежелательные материалы.

Обычно минералы отделяются от отходов гравитационным разделением в мокром спиральном концентраторе. Полученные концентраты разделяются, пропуская их через сложную серию электростатического, магнитного и гравитационного оборудования.

.

Смотрите также