Ο ρόλος των υλικών τιτανίου και κραμάτων τιτανίου

May 04, 2021 Αφήστε ένα μήνυμα

Το τιτάνιο είναι ισχυρό και η αντοχή εφελκυσμού του καθαρού τιτανίου μπορεί να φτάσει τα 180kg/mm2. Μερικοί χάλυβες είναι ισχυρότεροι από τα κράματα τιτανίου, αλλά η ειδική αντοχή (ο λόγος της αντοχής σε εφελκυσμό προς την πυκνότητα) των κραμάτων τιτανίου υπερβαίνει αυτή των χάλυβων υψηλής-ποιότητας. Το κράμα τιτανίου έχει καλή αντοχή στη θερμότητα, ανθεκτικότητα σε χαμηλή θερμοκρασία και αντοχή σε θραύση, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως ως εξαρτήματα κινητήρων αεροσκαφών και δομικά μέρη πυραύλων και πυραύλων. Το κράμα τιτανίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως δεξαμενές αποθήκευσης καυσίμων και οξειδωτικών και δοχεία υψηλής{5} πίεσης. Υπάρχουν ήδη αυτόματα τουφέκια, πλάκες καθισμάτων όλμου και σωλήνες εκτόξευσης όπλων χωρίς ανάκρουση από κράμα τιτανίου. Στη βιομηχανία πετρελαίου, χρησιμοποιείται κυρίως για διάφορα δοχεία, αντιδραστήρες, εναλλάκτες θερμότητας, πύργους απόσταξης, αγωγούς, αντλίες και βαλβίδες. Το τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδια και συμπυκνωτές σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, καθώς και ως συσκευές ελέγχου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Τα κράματα μνήμης{10}}τιτανίου σε σχήμα νικελίου έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στα όργανα. Στην ιατρική θεραπεία, το τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τεχνητά οστά και διάφορες συσκευές. Το τιτάνιο είναι επίσης αποοξειδωτικός παράγοντας για την κατασκευή χάλυβα και συστατικό από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα χάλυβα. Το διοξείδιο του τιτανίου είναι μια καλή πρώτη ύλη για χρωστικές και βαφές. Καρβίδιο τιτανίου, άνθρακας (υδρογόνο) τιτάνιο είναι ένας νέος τύπος τσιμεντοειδούς υλικού καρβιδίου. Το νιτρίδιο του τιτανίου έχει χρώμα κοντά στο χρυσό και χρησιμοποιείται ευρέως στη διακόσμηση.

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροπορική βιομηχανία και ονομάζονται "διαστημικά μέταλλα". Επιπλέον, χρησιμοποιούνται όλο και πιο ευρέως στη ναυπηγική βιομηχανία, τη χημική βιομηχανία, την κατασκευή μηχανικών εξαρτημάτων, τον τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό και το καρβίδιο με τσιμέντο. Επιπλέον, επειδή τα κράματα τιτανίου έχουν καλή συμβατότητα με το ανθρώπινο σώμα, τα κράματα τιτανίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως τεχνητά οστά. Αντοχή στη διάβρωση του τιτανίου Το νιτρικό ζιρκόνιο και το υδροξείδιο του τιτανίου ζιρκονίου χρησιμοποιούνται ως ανθεκτικά στη διάβρωση χημικά υλικά στη βιομηχανία ατομικής ενέργειας και υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση, αλλά η δραστηριότητά τους σε διάλυμα είναι δεύτερη μετά το νάτριο. Στη συνέχεια, προσθέστε το ενεργό κύμα του διαλύματος νιτρικού ζιρκονίου στο διάλυμα υδροξειδίου του τιτανίου και θα διαπιστώσετε ότι το τιτάνιο αποκλείει το νιτρικό ζιρκόνιο (όπως φαίνεται στην εικόνα). Όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν εμφανή στρώματα στην εικόνα, με νιτρικό ζιρκόνιο στην κορυφή και υδροξείδιο του τιτανίου στο κάτω μέρος. Γνωρίζουμε ότι η πυκνότητα του υδροξειδίου του τιτανίου είναι μικρότερη από αυτή του νιτρικού ζιρκονίου, αλλά μπορεί ακόμα να διατηρήσει εμφανή στρωματοποίηση και να διατηρήσει το νιτρικό ζιρκόνιο στο ανώτερο στρώμα, γεγονός που αποδεικνύει την αντοχή στη διάβρωση του τιτανίου. Σύμφωνα με πειράματα, το τιτάνιο δεν θα διαβρωθεί αφού τοποθετηθεί στον βυθό για 20-50 χρόνια.

 

Τα κύρια μεταλλεύματα τιτανίου είναι το ρουτίλιο TiO2 και ο ιλμενίτης FeTiO3 και η ανακάλυψή του προέρχεται από την ανάλυση αυτών των δύο μεταλλευμάτων. Ήδη από το 1791, ο πάστορας Gregor του Menacan, της ενορίας Menacan στην Κορνουάλη, στο νοτιοδυτικό άκρο της Αγγλίας, ήταν επίσης επιστήμονας. Ανέλυσε ένα είδος μαύρης ορυκτής άμμου που παράγεται στην ενορία του, όπως είναι σήμερα. Μια νέα μεταλλική ουσία ανακαλύφθηκε όταν το μετάλλευμα ιλμενίτη ονομάστηκε μενακενίτης. Τρία χρόνια αργότερα, το 1795, ο Klaprott ανέλυσε το ρουτίλιο που παράγεται στο Boinik της Ουγγαρίας και συνειδητοποίησε ότι είναι ένα νέο οξείδιο μετάλλου που έχει την ιδιότητα να ανθίσταται σε διαλύματα οξέος και αλκαλίων. Δανείστηκε τη γη από την ελληνική μυθολογία. Οι γιοι των Τιτάνων, ονόμασαν το μέταλλο τιτάνιο, και το στοιχείο σύμβολο Ti. Δύο χρόνια αργότερα, ο Kraprot επιβεβαίωσε ότι ο μενκενίτης που ανακάλυψε ο Γκρέγκορ ήταν τιτάνιο. Το τιτάνιο έχει ισχυρή αντοχή στη διάβρωση σε οξέα και αλκάλια και έχει γίνει σημαντικό υλικό στη χημική παραγωγή. Το τιτάνιο θεωρείται γενικά ως ένα σπάνιο μέταλλο. Μάλιστα, η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι αρκετά μεγάλη, μεγαλύτερη από τα κοινά μέταλλα όπως ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, ο κασσίτερος κ.λπ., και ακόμη μεγαλύτερη από το χλώριο και τον φώσφορο.