Titanyum nedir?
Özellikleri
- Atomik Sembol: Ti
- Atom Numarası: 22
- Eleman Kategorisi: Geçiş Metal
- Yoğunluk: 4.506 / cm3
- Erime Noktası: 3034 ° F (1668 ° C)
- Kaynama Noktası: 5949 ° F (3287 ° C)
- Moh Sertliği: 6
Özellikleri
Titanyum içeren alaşımlar, yüksek mukavemetli, hafif ve olağanüstü korozyon direnciyle bilinirler.
Çelik kadar güçlü olmasına rağmen titanyum ağırlıkça% 40 daha hafiftir ve kavitasyona ve erozyona karşı dayanıklılığı ile havacılık mühendisleri için vazgeçilmez bir yapısal metaldir.
Titanyum, hem su hem de kimyasal ortam tarafından korozyona karşı direncinde de zorludur. Bu, yüzeyinde bu malzemelerin nüfuz etmesi çok zor olan ince bir titanyum dioksit (TiO2) tabakası oluşturarak yapar.
Düşük bir esneklik modülüne sahip olmak, titanyumun da çok esnek olmadığı anlamına gelir, fakat büküldükten sonra orijinal şekline geri döner ve bu da bellek alaşımlarını şekillendirmenin önemini ortaya çıkarır.
Titanyum, manyetik alanda ve biyouyumludur (toksik olmayan, alerjik olmayan), bu da tıbbi alanda kullanımının artmasına neden olmuştur.
Tarihçe
Herhangi bir biçimde, titanyum metal kullanımı, sadece II. Dünya Savaşı'ndan sonra gerçekten gelişmiştir.
Aslında, titanyum, Amerikan kimyacı Matthew Hunter 1910'da sodyum ile titanyum tetraklorür (TiCl4) azaltılarak üretene kadar bir metal olarak izole edilmemiştir; Hunter yöntemi olarak bilinen bir yöntem.
Ancak ticari üretim William Justin Kroll'in 1930'larda magnezyum kullanarak titanyumun klorürden de artabileceğini göstermesinden sonra gelmedi.
Kroll süreci bu güne kadar en önemli ticari üretim yöntemi olmaya devam ediyor.
Maliyet etkin bir üretim yöntemi geliştirildikten sonra, titanyumun ilk büyük kullanımı askeri uçaklarda yapıldı. 1950'ler ve 1960'larda tasarlanan Sovyet ve Amerikan askeri uçakları ve denizaltıları (örn. Sovyet Alfa ve Mike Class denizaltıları ve USAF F100 Super Saber ve Lockheed A-12) titanyum alaşımlarından faydalanmaya başladı. 1960'ların başlarında, titanyum alaşımları da ticari uçak üreticileri tarafından kullanılmaya başlandı.
Tıp alanında, özellikle dental implantlar ve protezler, İsveçli doktor Per-Ingvar Brånemark'ın 1950'li yıllara dayanan çalışmalarından sonra titanyumun kullanışlılığından ötürü titanyumun kullanımında titanyumun insanlarda hiçbir negatif bağışıklık tepkisini tetiklemediğini ve metalin vücudumuza vücudumuzla bütünleşmesini sağladığını gösterdi. osseointegrasyon denir.
Üretim
Titanyum, yer kabuğundaki dördüncü en yaygın metal elementler olmasına rağmen ( alüminyum , demir ve magnezyumun ardında) titanyum metali üretimi, özellikle nispeten yeni bir gelişme ve yüksek maliyete neden olan oksijen ile kontaminasyona karşı oldukça hassastır.
Titanyumun birincil üretiminde kullanılan ana cevherler, üretimin yaklaşık% 90'ını ve kalan% 10'unu oluşturan rutil olan ilmenittir.
2010 yılında yaklaşık 6,3 milyon ton titanyum mineral konsantresi üretilmiştir, ancak her yıl titanyum metalde nihai olarak küçük bir pay (yaklaşık% 5) üretilmektedir. Bunun yerine, çoğu boya, gıda, ilaç ve kozmetikte kullanılan bir beyazlatıcı pigment olan titanyum dioksit (TiO2) üretiminde kullanılır.
Kroll işleminin ilk adımında titanyum cevheri kırılır ve titanyum tetraklorür (TiCl4) üretmek için bir klor atmosferinde koklaşabilir kömür ile ısıtılır. Daha sonra klorür yakalanır ve% 99 daha saf olan bir titanyum klorür sıvısı üreten bir yoğunlaştırıcıdan gönderilir.
Titanyum tetraklorür daha sonra doğrudan erimiş magnezyum içeren damarlara gönderilir. Oksijen kontaminasyonunu önlemek için, bu argon gazı ilavesiyle inert yapılır.
Birkaç gün sürebilen sonuçtaki damıtma işlemi sırasında, kap 1832 ° F'ye (1000 ° C) ısıtılır. Magnezyum, titanyum klorür ile reaksiyona girer, klorürü sıyırma ve elementel titanyum ve magnezyum klorür üretir.
Sonuç olarak üretilen lifli titanyum titanyum sünger olarak adlandırılır. Titanyum alaşımları ve yüksek saflıkta titanyum külçeleri üretmek için titanyum süngeri bir elektron ışını, plazma arkı veya vakum-ark eritme kullanılarak çeşitli alaşım elementleri ile eritilebilir.
Titanyumun ekstraksiyon maliyetlerini düşürme umuduyla, titanyum metali üretmek için elektrolitik ve diğer işlemler aktif olarak araştırılmaya devam etmektedir.
Stratejik yapısı nedeniyle, titanyum metal üretimine ilişkin istatistiklerin gelmesi zor olabilir. Bununla birlikte, 2010 yılında toplam dünya titanyum sünger üretiminin yaklaşık 150.000 ton olduğu tahmin edilmektedir. En büyük üretici ülkeler Çin, Japonya, Rusya, Kazakistan ve ABD'dir. Büyük titanyum sünger üreticileri arasında VSMPO (Rusya), Titanium Metals Corp. (ABD), RTI Intl. (ABD), Fushun Jinming Titanyum Sanayi (Çin), Luoyang Sunrui Wayi Titanyum Co (Çin) ve Osaka Titanium Technology Co (Japonya).
Uygulamalar
Titanyum metal alaşımları öncelikle aşağıdaki sektörlerde kullanılmaktadır:
- Uzay
- Askeri
- Tıbbi
- Kimyasal
- Spor malzemeleri
Geçtiğimiz birkaç on yıl içerisinde, uçak üreticileri giderek daha önemli bir yapısal bileşen olarak titanyuma yöneldiler. İlk kullanımlarından 1960'ların başlarında, Boeing'in ticari havayolu şirketlerinde ortalama titanyum içeriği vücut ağırlığının yaklaşık% 2'sinden yaklaşık% 15'e çıkmıştır. Daha...
Kaynaklar
> TIMET Video: Kroll Süreci. Uluslararası Titanyum Derneği web sitesinde bulunabilir: http://www.titanium.org
ABD Jeolojik Anketi: Titanyum. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titanyum: Tanrıların Metali . Hardassetinvestor.com.
> Google + 'da Terence izleyin