Allgemeine Eigenschaften. Entdeckungsgeschichte

Titan wurde ursprünglich vom britischen Chemiker Reverend William Gregor, der es 1791 entdeckte, „Gregorit“ genannt. Titan wurde dann 1793 unabhängig vom deutschen Chemiker M. H. Klaproth entdeckt. Er nannte ihn einen Titanen zu Ehren der Titanen aus der griechischen Mythologie – „die Verkörperung natürlicher Kraft“. Erst 1797 entdeckte Klaproth, dass sein Titan ein zuvor von Gregor entdecktes Element war.

Merkmale und Eigenschaften

Titan ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ti und der Ordnungszahl 22. Es ist ein glänzendes Metall mit silbriger Farbe, geringer Dichte und hoher Festigkeit. Es ist korrosionsbeständig in Meerwasser und Chlor.

Element trifft in einer Reihe von Mineralvorkommen, hauptsächlich Rutil und Ilmenit, die in der Erdkruste und Lithosphäre weit verbreitet sind.

Titan wird zur Herstellung starker Leichtmetalllegierungen verwendet. Die beiden nützlichsten Eigenschaften eines Metalls sind Korrosionsbeständigkeit und ein Verhältnis von Härte zu Dichte, das höchste aller metallischen Elemente. In seinem unlegierten Zustand ist dieses Metall so stark wie manche Stähle, aber weniger dicht.

Physikalische Eigenschaften von Metall

Das langlebiges Metall mit geringer Dichte, eher duktil (insbesondere in anoxischer Umgebung), brillant und halbmetallisch weiß. Sein relativ hoher Schmelzpunkt von über 1650°C (oder 3000°F) macht es nützlich als feuerfestes Metall. Es ist paramagnetisch und hat eine eher geringe elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Auf der Mohs-Skala beträgt die Härte von Titan 6. Nach diesem Indikator ist es gehärtetem Stahl und Wolfram etwas unterlegen.

Kommerziell reines (99,2 %) Titan hat eine Zugfestigkeit von etwa 434 MPa, was mit herkömmlichen minderwertigen Stahllegierungen übereinstimmt, aber Titan ist viel leichter.

Chemische Eigenschaften von Titan

Wie Aluminium und Magnesium oxidieren Titan und seine Legierungen sofort, wenn sie Luft ausgesetzt werden. Es reagiert langsam mit Wasser und Luft bei Umgebungstemperatur, weil es eine passive Oxidschicht bildet das Massivmetall vor weiterer Oxidation schützt.

Atmosphärische Passivierung verleiht Titan eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, die fast der von Platin entspricht. Titan widersteht dem Angriff von verdünnter Schwefel- und Salzsäure, Chloridlösungen und den meisten organischen Säuren.

Titan ist eines der wenigen Elemente, das in reinem Stickstoff verbrennt und bei 800 °C (1470 °F) zu Titannitrid reagiert. Aufgrund ihrer hohen Reaktivität mit Sauerstoff, Stickstoff und einigen anderen Gasen werden Titanfilamente in Titan-Sublimationspumpen als Absorber für diese Gase verwendet. Diese Pumpen sind kostengünstig und erzeugen zuverlässig extrem niedrige Drücke in UHV-Systemen.

Übliche titanhaltige Mineralien sind Anatas, Brookit, Ilmenit, Perowskit, Rutil und Titanit (Sphen). Von diesen Mineralien nur Rutil und Ilmenit haben wirtschaftliche Bedeutung, aber selbst diese sind in hohen Konzentrationen schwer zu finden.

Titan kommt in Meteoriten vor und wurde in der Sonne und in Sternen vom Typ M mit einer Oberflächentemperatur von 3200 °C (5790 °F) gefunden.

Die derzeit bekannten Verfahren zur Gewinnung von Titan aus verschiedenen Erzen sind aufwendig und teuer.

Produktion und Fertigung

Derzeit sind etwa 50 Sorten von Titan und Titanlegierungen entwickelt und werden verwendet. Bis heute sind 31 Klassen von Titanmetall und -legierungen anerkannt, von denen die Klassen 1–4 kommerziell rein (unlegiert) sind. Sie unterscheiden sich in der Zugfestigkeit je nach Sauerstoffgehalt, wobei Grad 1 am duktilsten (geringste Zugfestigkeit bei 0,18 % Sauerstoff) und Grad 4 am wenigsten duktil (maximale Zugfestigkeit bei 0,40 % Sauerstoff) ist.

Die restlichen Klassen sind Legierungen, die jeweils spezifische Eigenschaften haben:

• Plastik;
• Stärke;
• Härte;
• elektrischer Wiederstand;
• spezifische Korrosionsbeständigkeit und deren Kombinationen.

Zusätzlich zu diesen Spezifikationen werden Titanlegierungen auch hergestellt, um Luft- und Raumfahrt zu erfüllen militärische Ausrüstung(SAE-AMS, MIL-T), ISO-Normen und länderspezifische Spezifikationen sowie Endbenutzeranforderungen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Militär, in der Medizin und in der Industrie.

Ein technisch reines Flachprodukt (Blech, Platte) lässt sich gut umformen, bei der Verarbeitung muss jedoch berücksichtigt werden, dass das Metall ein „Gedächtnis“ und eine Rücklaufneigung hat. Dies gilt insbesondere für einige hochfeste Legierungen.

Titan wird häufig zur Herstellung von Legierungen verwendet:

• mit Aluminium;
• mit Vanadium;
• mit Kupfer (zum Härten);
• mit Eisen;
• mit Mangan;
• mit Molybdän und anderen Metallen.

Einsatzbereiche

Titanlegierungen in Form von Blechen, Platten, Stäben, Drähten und Gussstücken finden Anwendungen in Industrie, Luft- und Raumfahrt, Freizeit- und Schwellenmärkten. Pulverisiertes Titan wird in der Pyrotechnik als Quelle hell brennender Partikel verwendet.

Da Titanlegierungen ein hohes Verhältnis von Zugfestigkeit zu Dichte, hohe Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, hohe Rissbeständigkeit und mäßige Hochtemperaturfähigkeit aufweisen, werden sie in Flugzeugen, Panzerungen, Seeschiffe, Raumschiffe und Raketen.

Für diese Anwendungen wird Titan mit Aluminium, Zirkonium, Nickel, Vanadium und anderen Elementen legiert, um eine Vielzahl von Komponenten herzustellen, darunter kritische Bauteile, Brandschutzwände, Fahrwerke, Auspuffrohre (Hubschrauber) und Hydrauliksysteme. Tatsächlich werden etwa zwei Drittel des produzierten Titanmetalls in Flugzeugtriebwerken und -rahmen verwendet.

Da Titanlegierungen gegen Meerwasserkorrosion beständig sind, werden sie zur Herstellung verwendet Propellerwellen, Wärmetauscherwerkzeuge usw. Diese Legierungen werden in Gehäusen und Komponenten von Meeresbeobachtungs- und Überwachungsgeräten für Wissenschaft und Militär verwendet.

Spezielle Legierungen werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit in Bohrlöchern und Ölquellen sowie in der Nickel-Hydrometallurgie eingesetzt. Die Zellstoff- und Papierindustrie verwendet Titan in technologische Ausstattung aggressiven Medien wie Natriumhypochlorit oder feuchtem Chlorgas (bei der Bleiche) ausgesetzt sind. Andere Anwendungen umfassen Ultraschallschweißen, Wellenlöten.

Darüber hinaus werden diese Legierungen in Automobilen eingesetzt, insbesondere im Automobil- und Motorradrennsport, wo es auf geringes Gewicht, hohe Festigkeit und Steifigkeit ankommt.

Titan wird in vielen Sportartikeln verwendet: Tennisschläger, Golfschläger, Lacrosse-Roller; Cricket-, Hockey-, Lacrosse- und Football-Helme sowie Fahrradrahmen und -komponenten.

Aufgrund seiner Langlebigkeit ist Titan für Designerschmuck (insbesondere Titanringe) immer beliebter geworden. Seine Trägheit macht es zu einer guten Wahl für Menschen mit Allergien oder diejenigen, die Schmuck in Umgebungen wie Schwimmbädern tragen. Titan wird auch mit Gold legiert, um eine Legierung herzustellen, die als 24 Karat Gold verkauft werden kann, da 1 % legiertes Ti nicht ausreicht, um einen niedrigeren Gehalt zu erfordern. Die resultierende Legierung hat etwa die Härte von 14 Karat Gold und ist stärker als reines 24 Karat Gold.

Vorsichtsmaßnahmen

Titan ist auch in hohen Dosen ungiftig. In Pulverform oder als Metallspäne stellt es eine ernsthafte Brandgefahr und, wenn es an der Luft erhitzt wird, eine Explosionsgefahr dar.

Eigenschaften und Anwendungen von Titanlegierungen

Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die am häufigsten anzutreffenden Titanlegierungen, eingeteilt in Klassen, deren Eigenschaften, Vorteile und industrielle Anwendungen.

7. Klasse

Grade 7 ist mechanisch und physikalisch äquivalent zu reinem Titan Grade 2, mit Ausnahme der Zugabe eines Zwischenelements aus Palladium, wodurch es zu einer Legierung wird. Es hat eine ausgezeichnete Schweißbarkeit und Elastizität, die höchste Korrosionsbeständigkeit aller Legierungen dieses Typs.

Klasse 7 wird in chemischen Prozessen und Komponenten verwendet Produktionsausrüstung.

Klasse 11

Grade 11 ist Grade 1 sehr ähnlich, mit Ausnahme der Zugabe von Palladium zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, wodurch es zu einer Legierung wird.

Sonstiges vorteilhafte Eigenschaften umfassen optimale Duktilität, Festigkeit, Zähigkeit und hervorragende Schweißbarkeit. Diese Legierung kann besonders dort eingesetzt werden, wo Korrosion ein Problem darstellt:

• chemische Verarbeitung;
• Produktion von Chloraten;
• Entsalzung;
• marine Anwendungen.

Ti 6Al-4V Klasse 5

Die Legierung Ti 6Al-4V oder Titan der Güteklasse 5 wird am häufigsten verwendet. Es macht 50 % des gesamten Titanverbrauchs weltweit aus.

Benutzerfreundlichkeit liegt in seinen vielen Vorteilen. Ti 6Al-4V kann wärmebehandelt werden, um seine Festigkeit zu erhöhen. Diese Legierung hat eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht.

Dies ist die beste Legierung, die man verwenden kann in mehreren Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizin, Schifffahrt und Chemie verarbeitende Industrie. Es kann verwendet werden, um Folgendes zu erstellen:

• Flugturbinen;
• Motorkomponenten;
• Strukturelemente für Flugzeuge;
• Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt;
• Hochleistungs-Automatikteile;
• Sportausrüstung.

Ti 6AL-4V ELI Klasse 23

Grad 23 – chirurgisches Titan. Ti 6AL-4V ELI oder Grade 23 ist eine Version von Ti 6Al-4V mit höherer Reinheit. Es kann aus Rollen, Litzen, Drähten oder Flachdrähten hergestellt werden. Das die beste Wahlüberall dort, wo eine Kombination aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht, guter Korrosionsbeständigkeit und hoher Zähigkeit gefordert ist. Es hat eine ausgezeichnete Schadensresistenz.

Aufgrund seiner Biokompatibilität und guten Ermüdungsfestigkeit kann es in biomedizinischen Anwendungen wie implantierbaren Komponenten verwendet werden. Es kann auch bei chirurgischen Eingriffen verwendet werden, um diese Konstrukte herzustellen:

• orthopädische Stifte und Schrauben;
• Klemmen für Ligaturen;
• Chirurgische Klammern;
• Federn;
• kieferorthopädische Geräte;
• kryogene Gefäße;
• Knochenfixationsgeräte.

12. Klasse

Titan Grad 12 hat eine hervorragende Schweißbarkeit in hoher Qualität. Es ist eine hochfeste Legierung, die bei hohen Temperaturen eine gute Festigkeit bietet. Titan Grade 12 hat ähnliche Eigenschaften wie rostfreie Stähle der Serie 300.

Seine Fähigkeit, sich auf vielfältige Weise zu formen, macht es für viele Anwendungen nützlich. Die hohe Korrosionsbeständigkeit dieser Legierung macht sie auch für Fertigungsanlagen von unschätzbarem Wert. Klasse 12 kann in folgenden Branchen eingesetzt werden:

• Wärmetauscher;
• hydrometallurgische Anwendungen;
• chemische Produktion mit erhöhter Temperatur;
• See- und Luftkomponenten.

Ti5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2,5Sn ist eine Legierung, die eine gute Schweißbarkeit mit Stabilität bieten kann. Es hat auch eine hohe Temperaturstabilität und eine hohe Festigkeit.

Ti 5Al-2,5Sn wird hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie sowie in kryogenen Anlagen verwendet.

Titan - ein chemisches Element der Gruppe IV, 4 Perioden Periodensystem Mendelejew, Ordnungszahl 22; langlebiges und leichtes silberweißes Metall. Es existiert in folgenden kristallinen Modifikationen: α-Ti mit hexagonal dicht gepacktem Gitter und β-Ti mit kubisch raumzentrierter Packung.

Titan wurde den Menschen erst vor etwa 200 Jahren bekannt. Die Geschichte seiner Entdeckung ist mit den Namen des deutschen Chemikers Klaproth und des englischen Hobbyforschers MacGregor verbunden. I. Berzelius isolierte 1825 als erster metallisches Titan in reiner Form, doch bis ins 20. Jahrhundert galt dieses Metall als selten und daher für den praktischen Einsatz ungeeignet.

Zu unserer Zeit wurde jedoch festgestellt, dass Titan in Bezug auf die Häufigkeit unter anderen chemischen Elementen den neunten Platz einnimmt Massenanteil in der Erdkruste beträgt 0,6 %. Titan kommt in vielen Mineralien vor, deren Reserven sich auf Hunderttausende Tonnen belaufen. Bedeutende Lagerstätten von Titanerzen befinden sich in Russland, Norwegen, den USA, im südlichen Afrika und in Australien, Brasilien, Indien, offene Seifen mit titanhaltigem Sand sind für den Abbau geeignet.

Titan ist ein leichtes und duktiles silberweißes Metall, Schmelzpunkt 1660 ± 20 C, Siedepunkt 3260 C, Dichte von zwei Modifikationen und jeweils gleich α-Ti - 4,505 (20 C) und β-Ti - 4,32 (900 C) g/cm3. Titan zeichnet sich durch eine hohe mechanische Festigkeit aus, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt. Es hat eine hohe Viskosität, die während seiner Bearbeitung das Auftragen spezieller Beschichtungen auf das Schneidwerkzeug erfordert.

Bei normalen Temperaturen ist die Oberfläche von Titan mit einem passivierenden Oxidfilm bedeckt, der Titan in den meisten Umgebungen (mit Ausnahme von alkalischen Umgebungen) korrosionsbeständig macht. Titanspäne sind brennbar und Titanstaub ist explosiv.

Titan löst sich nicht in verdünnten Lösungen vieler Säuren und Laugen (mit Ausnahme von Fluss-, Orthophosphor- und konzentrierten Schwefelsäuren), aber in Gegenwart von Komplexbildnern tritt es sogar mit schwachen Säuren leicht in Wechselwirkung.

Beim Erhitzen an der Luft auf eine Temperatur von 1200 °C entzündet sich Titan und bildet Oxidphasen unterschiedlicher Zusammensetzung. Titanhydroxid fällt aus Lösungen von Titansalzen aus, deren Calcinierung es ermöglicht, Titandioxid zu erhalten.

Beim Erhitzen interagiert Titan auch mit Halogenen. Insbesondere wird auf diese Weise Titantetrachlorid erhalten. Als Ergebnis der Reduktion von Titantetrachlorid mit Aluminium, Silizium, Wasserstoff und einigen anderen Reduktionsmitteln werden Titantrichlorid und -dichlorid erhalten. Titan interagiert mit Brom und Jod.

Bei Temperaturen über 400 °C reagiert Titan mit Stickstoff zu Titannitrid. Titan reagiert auch mit Kohlenstoff, um Titancarbid zu bilden. Beim Erhitzen nimmt Titan Wasserstoff auf und es entsteht Titanhydrid, das sich beim erneuten Erhitzen unter Freisetzung von Wasserstoff zersetzt.

Am häufigsten dient Titandioxid mit einer geringen Menge an Verunreinigungen als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Titan. Dabei kann es sich sowohl um Titanschlacke handeln, die bei der Verarbeitung von Ilmenitkonzentraten anfällt, als auch um Rutilkonzentrat, das bei der Anreicherung von Titanerzen anfällt.

Titanerzkonzentrat wird einer pyrometallurgischen oder Schwefelsäureverarbeitung unterzogen. Das Produkt der Schwefelsäurebehandlung ist Titandioxidpulver. Beim pyrometallurgischen Verfahren wird das Erz mit Koks gesintert und mit Chlor behandelt, um Titantetrachloriddampf zu erzeugen, der dann bei 850 °C durch Magnesium reduziert wird.

Der entstandene Titanschwamm wird umgeschmolzen, die Schmelze von Verunreinigungen gereinigt. Zur Titanraffination wird das Jodidverfahren oder die Elektrolyse verwendet. Titanbarren werden durch Lichtbogen-, Plasma- oder Elektronenstrahlbearbeitung erhalten.

Der größte Teil der Titanproduktion wird für die Luftfahrt- und Raketenindustrie sowie den Schiffsbau benötigt. Titan wird als Legierungszusatz für Qualitätsstähle und als Desoxidationsmittel verwendet.

Daraus werden verschiedene Teile von Elektrovakuumgeräten, Kompressoren und Pumpen zum Pumpen von aggressiven Medien, chemischen Reaktoren, Entsalzungsanlagen und vielen anderen Geräten und Konstruktionen hergestellt. Aufgrund seiner biologischen Unbedenklichkeit ist Titan ein hervorragendes Material für Anwendungen in der Lebensmittel- und Medizinindustrie.

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Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt - 14 0 W / m Grad, was etwas niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit von legiertem Stahl. Das Material ist gut geschmiedet, gestanzt, bearbeitet. Titanprodukte werden mit einer Wolframelektrode in einer schützenden Argonatmosphäre geschweißt. In letzter Zeit wird Titan für die Herstellung einer breiten Palette von Rohren, Blechen und Walzprodukten verwendet.

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan ist gering – etwa 13-mal geringer als bei Aluminium und 4-4-mal geringer als bei Eisen.

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan liegt nahe an der von Edelstahl und beträgt 14 kcal/m C Stunde. Titan ist gut geschmiedet, gestanzt und zufriedenstellend bearbeitet. Bei Temperaturen über 200 C neigt es zur Aufnahme von Gasen. Titan wird mit einer Wolframelektrode in einer schützenden Argonatmosphäre verschweißt.

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan und seinen Legierungen ist etwa 15-mal geringer als die von Aluminium und 35-5-mal geringer als die von Stahl. Auch der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von Titan ist deutlich geringer als der von Aluminium und Edelstahl.

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt - 14 0 W / (m - K), was etwas niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit von legiertem Stahl. Das Material ist gut geschmiedet, gestanzt, bearbeitet. Titanprodukte werden mit einer Wolframelektrode in einer schützenden Argonatmosphäre geschweißt. In letzter Zeit wird Titan für die Herstellung einer breiten Palette von Rohren, Blechen und Walzprodukten verwendet.

Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von Titan im Betriebstemperaturbereich (20 - 400 ° C) beträgt 0,057 - 0,055 cal / (cm-s - C), was etwa 3-mal geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Eisen, 16-mal geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und in der Nähe der Wärmeleitfähigkeit von austenitischen Edelstählen.

Daher ist beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit von Titan 8 - 10 mal geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium.

Die erhaltenen berechneten Werte der Phononen-Wärmeleitfähigkeit von Titan stimmen mit der in der Arbeit vorgenommenen Schätzung dieses Werts überein, wo sie gleich 3 -: - 5 W / m-Grad genommen wird.

Beim Legieren sowie bei zunehmendem Gehalt an Verunreinigungen nimmt die Wärmeleitfähigkeit von Titan in der Regel ab. Beim Erhitzen steigt die Wärmeleitfähigkeit von Legierungen wie reinem Titan; bereits bei 500 - 600 C nähert es sich der Wärmeleitfähigkeit von unlegiertem Titan an.

Der Elastizitätsmodul von Titan ist fast halb so hoch wie der von Eisen, liegt auf dem gleichen Niveau wie der von Kupferlegierungen und ist deutlich höher als der von Aluminium. Die Wärmeleitfähigkeit von Titan ist gering: Sie beträgt etwa 7 % der Wärmeleitfähigkeit von Aluminium und 165 % der Wärmeleitfähigkeit von Eisen. Dies muss beim Erhitzen von Metall zum Umformen und Schweißen berücksichtigt werden. Der elektrische Widerstand von Titan ist etwa 6-mal größer als der von Eisen und 20-mal größer als der von Aluminium.

Zunächst muss berücksichtigt werden, dass die Wärmeleitfähigkeit von Titan und seinen Legierungen bei tiefen Temperaturen sehr gering ist. Die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt bei Raumtemperatur ca. 3 % der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und ist damit um ein Vielfaches geringer als beispielsweise die von Stählen (die Wärmeleitfähigkeit von Titan beträgt 0,0367 cal/cm sek Die Leitfähigkeit von Stahl 40 beträgt 0,142 cal. Mit steigender Temperatur steigt die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen und nähert sich der Wärmeleitfähigkeit von Stählen an aus den Aufheiz- und Abkühlraten von Reintitan (Legierung VT1) mit einem Querschnitt von 150 mm (Abb.

Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, die 13-mal geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium und 4-mal geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Eisen. Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit von Titan etwas ab und beträgt bei 700 C 0,0309 cal/cm sec SS.

Titan hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, die 13-mal geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium und 4-mal geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Eisen. Mit steigender Temperatur nimmt die Wärmeleitfähigkeit von Titan etwas ab und beträgt bei 700 C 0,0309 cal/cm sec C.

Beim Schmelzschweißen erhält man eine Verbindung gute Qualität Ein zuverlässiger Schutz vor atmosphärischen Gasen (O2, Nj, H2) des auf eine Temperatur über 400 C erhitzten Metalls der Schweißverbindung auf beiden Seiten der Schweißnaht ist erforderlich. Das Kornwachstum wird durch die geringe Wärmeleitfähigkeit von Titan verstärkt, was die Verweilzeit des Schweißguts bei hohen Temperaturen verlängert. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wird mit möglichst geringer Wärmezufuhr geschweißt.

Die volkswirtschaftlich bedeutendsten waren und sind Legierungen und Metalle, die Leichtigkeit und Festigkeit vereinen. Titan gehört zu dieser Werkstoffklasse und weist zudem eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.

Titan ist ein Übergangsmetall der 4. Gruppe der 4. Periode. Molekulare Masse es sind nur 22, was auf die Leichtigkeit des Materials hinweist. Gleichzeitig zeichnet sich der Werkstoff durch außergewöhnliche Festigkeit aus: Unter allen Strukturwerkstoffen weist Titan die höchste spezifische Festigkeit auf. Farbe ist silbrig weiß.

Was Titan ist, zeigt das folgende Video:

Konzept und Funktionen

Titan ist weit verbreitet – es nimmt gehaltsmäßig den 10. Platz in der Erdkruste ein. Allerdings wurde erst 1875 ein wirklich reines Metall isoliert. Zuvor wurde die Substanz entweder mit Verunreinigungen erhalten oder ihre Verbindungen wurden als metallisches Titan bezeichnet. Diese Verwirrung führte dazu, dass die Metallverbindungen viel früher verwendet wurden als das Metall selbst.

Dies liegt an der Besonderheit des Materials: Die unbedeutendsten Verunreinigungen beeinträchtigen die Eigenschaften eines Stoffes erheblich und berauben ihn manchmal vollständig seiner inhärenten Eigenschaften.

Somit beraubt der kleinste Anteil anderer Metalle Titan seiner Hitzebeständigkeit, was eine seiner wertvollen Eigenschaften ist. Und eine kleine Zugabe eines Nichtmetalls macht ein haltbares Material spröde und für den Gebrauch ungeeignet.

Dieses Merkmal teilte das resultierende Metall sofort in 2 Gruppen ein: technisch und rein.

• Der Erste werden dort eingesetzt, wo Festigkeit, Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit am meisten benötigt werden, da Titan nie seine letzte Qualität verliert.
• Hochreines Material dort eingesetzt, wo ein Material benötigt wird, das unter sehr hohen Belastungen und hohen Temperaturen funktioniert, aber gleichzeitig leicht ist. Das ist natürlich Flugzeug- und Raketenwissenschaft.

Die zweite Besonderheit der Materie ist die Anisotropie. Etwas davon körperliche Qualitätenändern sich je nach Aufbringung von Kräften, die bei der Aufbringung berücksichtigt werden müssen.

Unter normalen Bedingungen ist das Metall inert, korrodiert weder im Meerwasser noch in der See- oder Stadtluft. Darüber hinaus ist es die biologisch inertste bekannte Substanz, weshalb Titanprothesen und -implantate in der Medizin weit verbreitet sind.

Gleichzeitig beginnt es bei steigender Temperatur mit Sauerstoff, Stickstoff und sogar Wasserstoff zu reagieren und nimmt Gase in flüssiger Form auf. Diese unangenehme Eigenschaft macht es äußerst schwierig, sowohl das Metall selbst zu gewinnen als auch darauf basierende Legierungen herzustellen.

Letzteres ist nur bei Verwendung von Vakuumgeräten möglich. Der komplexeste Produktionsprozess hat ein ziemlich häufiges Element zu einem sehr teuren gemacht.

Bindung mit anderen Metallen

Titan nimmt eine Zwischenstellung zwischen den beiden anderen bekannten Strukturwerkstoffen Aluminium und Eisen bzw. Eisenlegierungen ein. In vielerlei Hinsicht ist das Metall seinen "Konkurrenten" überlegen:

• Die mechanische Festigkeit von Titan ist 2-mal höher als die von Eisen und 6-mal höher als die von Aluminium. Dabei nimmt die Festigkeit mit abnehmender Temperatur zu;
• die Korrosionsbeständigkeit ist viel höher als die von Eisen und sogar Aluminium;
• Bei normalen Temperaturen ist Titan inert. Wenn es jedoch auf 250 ° C ansteigt, beginnt es, Wasserstoff aufzunehmen, was die Eigenschaften beeinträchtigt. In Bezug auf die chemische Aktivität ist es Magnesium unterlegen, aber leider übertrifft es Eisen und Aluminium;
• das Metall leitet den Strom viel schwächer: sein spezifischer elektrischer Widerstand ist 5-mal höher als der von Eisen, 20-mal höher als der von Aluminium und 10-mal höher als der von Magnesium;
• Die Wärmeleitfähigkeit ist ebenfalls viel geringer: 3-mal geringer als bei Eisen 1 und 12-mal geringer als bei Aluminium. Diese Eigenschaft führt jedoch zu einem sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Vorteile und Nachteile

Tatsächlich hat Titan viele Nachteile. Doch die Kombination aus Festigkeit und Leichtigkeit ist so gefragt, dass weder das aufwändige Herstellungsverfahren noch die Forderung nach außergewöhnlicher Reinheit Metallkonsumenten aufhalten.

Zu den unbestrittenen Vorteilen der Substanz gehören:

• geringe Dichte, was sehr geringes Gewicht bedeutet;
• außergewöhnliche mechanische Festigkeit sowohl des Titanmetalls selbst als auch seiner Legierungen. Mit steigender Temperatur übertreffen Titanlegierungen alle Aluminium- und Magnesiumlegierungen;
• das Verhältnis von Festigkeit und Dichte - spezifische Festigkeit erreicht 30–35, was fast zweimal höher ist als das der besten Baustähle;
• An der Luft wird Titan mit einer dünnen Oxidschicht überzogen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bietet.

Metall hat auch seine Nachteile:

• Korrosionsbeständigkeit und Inertheit gelten nur für nicht aktive Oberflächenprodukte. Titanstaub oder -späne zum Beispiel entzünden sich selbst und verbrennen bei einer Temperatur von 400 C;
• ein sehr komplexes Verfahren zur Gewinnung von Titanmetall verursacht sehr hohe Kosten. Das Material ist viel teurer als Eisen, oder;
• die Fähigkeit, atmosphärische Gase mit steigender Temperatur zu absorbieren, erfordert die Verwendung von Vakuumgeräten zum Schmelzen und Erhalten von Legierungen, was auch die Kosten erheblich erhöht;
• Titan hat schlechte Gleiteigenschaften - es funktioniert nicht für Reibung;
• Metall und seine Legierungen sind anfällig für Wasserstoffkorrosion, die schwer zu verhindern ist;
• Titan ist schwer zu bearbeiten. Das Schweißen ist auch aufgrund des Phasenübergangs während des Erhitzens schwierig.

Titanblech (Foto)

Eigenschaften und Merkmale

Stark auf Sauberkeit angewiesen. Referenzdaten beschreiben natürlich reines Metall, aber die Eigenschaften von technischem Titan können stark variieren.

• Die Dichte des Metalls nimmt bei Erwärmung von 4,41 auf 4,25 g/cm3 ab. Phasenübergang verändert die Dichte nur um 0,15 %.
• Der Schmelzpunkt des Metalls liegt bei 1668 C. Der Siedepunkt liegt bei 3227 C. Titan ist eine feuerfeste Substanz.
• Im Durchschnitt beträgt die Zugfestigkeit 300–450 MPa, diese Zahl kann jedoch durch Härten und Altern sowie durch das Einbringen zusätzlicher Elemente auf 2000 MPa erhöht werden.
• Auf der HB-Skala beträgt die Härte 103 und dies ist nicht die Grenze.
• Die Wärmekapazität von Titan ist gering - 0,523 kJ/(kg·K).
• Spezifischer elektrischer Widerstand - 42,1 10 -6 Ohm cm.
• Titan ist ein Paramagnet. Wenn die Temperatur abnimmt, nimmt seine magnetische Suszeptibilität ab.
• Metall als Ganzes zeichnet sich durch Duktilität und Formbarkeit aus. Diese Eigenschaften werden jedoch stark durch Sauerstoff und Stickstoff in der Legierung beeinflusst. Beide Elemente machen das Material spröde.

Die Substanz ist beständig gegen viele Säuren, darunter Salpetersäure, Schwefelsäure in geringen Konzentrationen und fast alle organischen Säuren außer Ameisensäure. Diese Qualität sorgt dafür, dass Titan in der chemischen, petrochemischen, Papierindustrie usw.

Struktur und Zusammensetzung

Titan - obwohl es ein Übergangsmetall ist und sein elektrischer Widerstand gering ist, ist es dennoch ein Metall und leitet elektrischen Strom, was eine geordnete Struktur bedeutet. Beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur ändert sich die Struktur:

• bis 883 C ist die α-Phase stabil mit einer Dichte von 4,55 g/cu. siehe Es zeichnet sich durch ein dichtes sechseckiges Gitter aus. Sauerstoff löst sich in dieser Phase unter Bildung interstitieller Lösungen und stabilisiert die α-Modifikation - stößt an die Temperaturgrenze;
• oberhalb von 883 C ist die β-Phase mit einem kubisch-raumzentrierten Gitter stabil. Seine Dichte ist etwas geringer - 4,22 g / cu. siehe Wasserstoff stabilisiert diese Struktur - wenn er in Titan gelöst wird, werden auch interstitielle Lösungen und Hydride gebildet.

Dieses Merkmal macht die Arbeit des Metallurgen sehr schwierig. Die Löslichkeit von Wasserstoff nimmt beim Abkühlen von Titan stark ab und es scheidet sich Wasserstoffhydrid, die γ-Phase, in der Legierung aus.

Es verursacht beim Schweißen Kaltrisse, sodass die Hersteller nach dem Schmelzen des Metalls besonders hart arbeiten müssen, um es von Wasserstoff zu reinigen.

Wo Sie Titan finden und wie Sie es herstellen, erfahren Sie weiter unten.

Dieses Video widmet sich der Beschreibung von Titan als Metall:

Produktion und Bergbau

Titan ist sehr verbreitet, so dass es bei metallhaltigen Erzen und in größeren Mengen keine Schwierigkeiten gibt. Die Rohstoffe sind Rutil, Anatas und Brookit – Titandioxid in verschiedenen Modifikationen, Ilmenit, Pyrophanit – Verbindungen mit Eisen und so weiter.

Aber es ist komplex und erfordert teure Geräte. Die Gewinnungsmethoden sind etwas unterschiedlich, da die Zusammensetzung des Erzes unterschiedlich ist. Das Schema zur Gewinnung von Metall aus Ilmeniterz sieht beispielsweise so aus:

• Gewinnung von Titanschlacke - das Gestein wird zusammen mit einem Reduktionsmittel - Anthrazit - in einen Elektrolichtbogenofen geladen, Holzkohle und auf 1650 C erhitzt. Gleichzeitig wird Eisen abgetrennt, das zur Gewinnung von Gusseisen und Titandioxid in der Schlacke verwendet wird;
• Schlacke wird in Gruben- oder Salzchlorieranlagen chloriert. Die Essenz des Verfahrens besteht darin, festes Dioxid in gasförmiges Titantetrachlorid umzuwandeln;
• in Widerstandsöfen in speziellen Kolben wird das Metall mit Natrium oder Magnesium aus Chlorid reduziert. Als Ergebnis wird eine einfache Masse erhalten - ein Titanschwamm. Dies ist technisches Titan, das zum Beispiel für die Herstellung von chemischen Geräten gut geeignet ist;
• Wenn ein reineres Metall benötigt wird, greifen sie auf Raffination zurück - während das Metall mit Jod reagiert, um gasförmiges Jodid zu erhalten, und letzteres sich unter dem Einfluss von Temperatur - 1300-1400 C - und elektrischem Strom zersetzt und reines Titan freisetzt. Durch einen in einer Retorte gespannten Titandraht wird elektrischer Strom zugeführt, auf dem sich eine reine Substanz abscheidet.

Um Titanbarren zu erhalten, wird der Titanschwamm in einem Vakuumofen eingeschmolzen, um zu verhindern, dass sich Wasserstoff und Stickstoff auflösen.

Der Preis von Titan pro 1 kg ist sehr hoch: Je nach Reinheitsgrad kostet das Metall zwischen 25 und 40 US-Dollar pro 1 kg. Andererseits kostet das Gehäuse eines säurebeständigen Edelstahlgeräts 150 Rubel. und dauert nicht länger als 6 Monate. Titan kostet etwa 600 r, wird aber 10 Jahre lang betrieben. In Russland gibt es viele Titanproduktionsstätten.

Einsatzbereiche

Der Einfluss des Reinigungsgrades auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften zwingt uns, es unter diesem Gesichtspunkt zu betrachten. Technisches, also nicht das reinste Metall, hat eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Leichtigkeit und Festigkeit, die seine Verwendung bestimmen:

• chemische Industrie– Wärmetauscher, Rohre, Gehäuse, Pumpenteile, Armaturen und so weiter. Das Material ist unverzichtbar in Bereichen, in denen Säurebeständigkeit und Festigkeit erforderlich sind;
• Transportindustrie- der Stoff zur Herstellung von Fahrzeugen verwendet wird Züge zu Fahrrädern. Im ersten Fall bietet das Metall eine geringere Masse an Verbindungen, was die Traktion effizienter macht, im letzteren gibt es Leichtigkeit und Festigkeit, nicht umsonst gilt ein Fahrradrahmen aus Titan als der beste;
• Marineangelegenheiten- Titan wird zur Herstellung von Wärmetauschern, Auspuffschalldämpfern für U-Boote, Ventilen, Propellern usw. verwendet;
• in Konstruktion weit verbreitet - Titan - ein hervorragendes Material für die Veredelung von Fassaden und Dächern. Neben der Festigkeit bietet die Legierung einen weiteren Vorteil, der für die Architektur wichtig ist – die Fähigkeit, Produkten die bizarrste Konfiguration zu geben, die Fähigkeit, die Legierung zu formen, ist unbegrenzt.

Das reine Metall ist auch bei hohen Temperaturen sehr widerstandsfähig und behält seine Festigkeit. Die Anwendung liegt auf der Hand:

• Raketen- und Flugzeugindustrie - daraus werden Ummantelungen hergestellt. Motorteile, Verbindungselemente, Fahrwerksteile und so weiter;
• Medizin - biologische Trägheit und Leichtigkeit machen Titan zu einem viel versprechenderen Material für die Prothetik bis hin zu Herzklappen;
• kryogene Technologie - Titan ist eine der wenigen Substanzen, die bei sinkender Temperatur nur fester wird und nicht an Plastizität verliert.

Titan ist ein Strukturmaterial von höchster Festigkeit mit einer solchen Leichtigkeit und Duktilität. Diese einzigartigen Qualitäten verleihen ihm immer mehr wichtige Rolle in der Volkswirtschaft.

Das folgende Video zeigt Ihnen, wo Sie Titan für ein Messer bekommen:

Titan(lat. Titan), ti, ein chemisches Element der IV. Gruppe des Periodensystems von Mendelejew; Ordnungszahl 22, Atommasse 47,90; hat eine silbrig weiße Farbe Leichtmetalle. Natürliches T. besteht aus einer Mischung von fünf stabilen Isotopen: 46 ti (7,95 %), 47 ti (7,75 %), 48 ti (73,45 %), 49 ti (5,51 %), 50 ti (5,34 %). Künstliche radioaktive Isotope 45 ti sind bekannt (ti 1/2 = 3,09 h, 51 ti (ti 1/2 = 5,79 Mindest) usw.

Geschichtlicher Bezug. T. in Form von Dioxid wurde 1791 von dem englischen Amateurmineralogen W. Gregor in den magnetischen eisenhaltigen Sanden der Stadt Menakan (England) entdeckt; 1795 stellte der deutsche Chemiker M. G. Klaproth fest, dass das Mineral Rutil ist ein natürliches Oxid desselben Metalls, das er „Titan“ nannte [in der griechischen Mythologie sind Titanen die Kinder von Uranus (Himmel) und Gaia (Erde)]. T. konnte lange Zeit nicht in reiner Form isoliert werden; Erst 1910 erhielt der amerikanische Wissenschaftler M. A. Hunter metallisches Natrium, indem er sein Chlorid mit Natrium in einer versiegelten Stahlbombe erhitzte. Das erhaltene Metall war nur bei erhöhten Temperaturen duktil und bei Raumtemperatur aufgrund des hohen Gehalts an Verunreinigungen spröde. Die Gelegenheit, die Eigenschaften von reinem Titan zu untersuchen, ergab sich erst 1925, als die niederländischen Wissenschaftler A. Van Arkel und J. de Boer durch thermische Dissoziation von Titaniodid bei niedrigen Temperaturen einen hochreinen Metallkunststoff erhielten.

Verbreitung in der Natur. T. ist eines der häufigsten Elemente, sein durchschnittlicher Gehalt in der Erdkruste (Clark) beträgt 0,57 Gew.-% (unter den Strukturmetallen steht es an vierter Stelle hinter Eisen, Aluminium und Magnesium). Am meisten T. in den basischen Gesteinen der sogenannten "Basaltschale" (0,9 %), weniger in den Gesteinen der "Granitschale" (0,23 %) und noch weniger in ultrabasischen Gesteinen (0,03 %) usw . Felsen Zu den mit T. angereicherten Mineralien gehören Pegmatite aus basischen Gesteinen, alkalischen Gesteinen, Syeniten und mit ihnen assoziierte Pegmatite.Siebenundsechzig T.-Minerale sind bekannt, meist magmatischen Ursprungs; die wichtigsten sind Rutil u Ilmenit.

In der Biosphäre ist T. meist verbreitet. Im Meerwasser enthält es 1 10 -7 %; T. ist ein schwacher Migrant.

physikalische Eigenschaften. T. existiert in Form von zwei allotropen Modifikationen: Unterhalb einer Temperatur von 882,5 °C ist die a-Form mit einem hexagonal dicht gepackten Gitter stabil ( a= 2,951 å, Mit= 4,679 å), und oberhalb dieser Temperatur - b-Form mit einem kubisch raumzentrierten Gitter ein =£3.269 Verunreinigungen und Dotierstoffe können die a/b-Umwandlungstemperatur erheblich verändern.

Dichte a-Form bei 20 °C 4,505 g/cm 3 a bei 870 °C 4,35 g/cm 3 b-Formen bei 900 °C 4.32 g/cm 3; Atomradius ti 1,46 å, Ionenradien ti + 0,94 å, ti 2+ 0,78 å, ti 3+ 0,69 å, ti 4+ 0,64 å , t pl 1668±5°С, t Kipp 3227 °С; Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 20-25 °С 22,065 Di/(m? ZU) ; Temperaturkoeffizient der Längenausdehnung bei 20 °C 8,5? 10 -6, im Bereich von 20-700 °C 9,7? 10 -6; Wärmekapazität 0,523 kJ/(kg? ZU) ; spezifischer elektrischer Widerstand 42,1? 10-6 Ohm? cm bei 20 °C; Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands 0,0035 bei 20 °C; hat Supraleitung unter 0,38 ± 0,01 K. T. paramagnetisch, spezifische magnetische Suszeptibilität (3,2 ± 0,4)? 10 –6 bei 20°C. Zugfestigkeit 256 Mio./m 2 (25,6 kgf/mm 2) , Dehnung 72 %, Brinell-Härte kleiner 1000 Mio./m 2 (100 kgf/mm 2) . Modul der normalen Elastizität 108000 Mio./m 2 (10800 kgf/mm 2) . Metall hochgradig Sauberkeit der Schmiedestücke bei normaler Temperatur.

Die in der Industrie verwendete technische Qualität enthält Verunreinigungen von Sauerstoff, Stickstoff, Eisen, Silizium und Kohlenstoff, die ihre Festigkeit erhöhen, die Duktilität verringern und die Temperatur der polymorphen Umwandlung beeinflussen, die im Bereich von 865–920 °C stattfindet. Für die technischen Qualitäten VT1-00 und VT1-0 beträgt die Dichte etwa 4,32 g/cm 3 , Zugfestigkeit 300-550 Mio./m 2 (30-55 kgf/mm 2) , Dehnung nicht weniger als 25 %, Brinell-Härte 1150-1650 Mio./m 2 (115-165 kgf/mm 2) . Die Konfiguration der äußeren Elektronenhülle des Atoms ti 3 d 2 4 s 2 .

Chemische Eigenschaften . Reines T. - reaktiv Übergangselement, in Verbindungen hat es die Oxidationsstufen +4, seltener +3 und +2. Bei normalen Temperaturen und bis zu 500-550 ° C ist es korrosionsbeständig, was durch das Vorhandensein eines dünnen, aber starken Oxidfilms auf seiner Oberfläche erklärt wird.

Interagiert erheblich mit Luftsauerstoff bei Temperaturen über 600 ° C unter Bildung von Tio 2 . Dünne Titanspäne mit unzureichender Schmierung können sich während der Bearbeitung entzünden. Bei ausreichender Sauerstoffkonzentration in Umgebung und Beschädigung des Oxidfilms durch Schlag oder Reibung, ist es möglich, das Metall bei Raumtemperatur und in relativ großen Stücken zu entzünden.

Der Oxidfilm schützt das Thermometer im flüssigen Zustand nicht vor weiterer Wechselwirkung mit Sauerstoff (anders als beispielsweise Aluminium), und daher muss sein Schmelzen und Schweißen im Vakuum, in einer neutralen Gasatmosphäre oder unter durchgeführt werden ein Flussmittel. T. hat die Fähigkeit, atmosphärische Gase und Wasserstoff zu absorbieren und spröde Legierungen zu bilden, die für die praktische Verwendung ungeeignet sind; in Gegenwart einer aktivierten Oberfläche findet bereits bei Raumtemperatur eine Wasserstoffaufnahme in geringer Geschwindigkeit statt, die ab 400 °C deutlich ansteigt. Die Löslichkeit von Wasserstoff in T. ist reversibel, und dieses Gas kann durch Vakuumglühen fast vollständig entfernt werden. Stickstoff reagiert mit Stickstoff bei Temperaturen über 700°C zu Nitriden vom Zinntyp; in Form eines feinen Pulvers oder Drahtes kann T. in Stickstoffatmosphäre brennen. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff und Sauerstoff in T. ist viel geringer als die von Wasserstoff. Die durch Wechselwirkung mit diesen Gasen erhaltene Schicht ist durch erhöhte Härte und Sprödigkeit gekennzeichnet und muss von der Oberfläche von Titanprodukten durch Ätzen oder spanende Bearbeitung entfernt werden. T. interagiert heftig mit trockenen Halogenen , gegenüber feuchten Halogenen ist es stabil, da Feuchtigkeit die Rolle eines Inhibitors spielt.

Das Metall ist stabil in Salpetersäure aller Konzentrationen (mit Ausnahme von rot rauchender Säure, die Korrosionsrisse der Säure verursacht und die Reaktion manchmal mit einer Explosion auftritt), in schwachen Lösungen von Schwefelsäure (bis zu 5 Gew.-% ). Salzsäure, Flusssäure, konzentrierte Schwefelsäure sowie heiße organische Säuren: Oxalsäure, Ameisensäure und Trichloressigsäure reagieren mit T.

T. ist korrosionsbeständig in atmosphärischer Luft, Meerwasser und Meeresatmosphäre, in feuchtem Chlor, Chlorwasser, heißen und kalten Chloridlösungen, in verschiedenen technologischen Lösungen und Reagenzien, die in der Chemie-, Öl-, Papier- und anderen Industrien verwendet werden wie in der Hydrometallurgie. T. bildet mit C, B, se und si metallähnliche Verbindungen, die sich durch Feuerfestigkeit und hohe Härte auszeichnen. Hartmetall ( t pl 3140 °C) wird durch Erhitzen einer Mischung aus Tio 2 mit Ruß auf 1900–2000 °C in einer Wasserstoffatmosphäre erhalten; Zinnnitrid ( t pl 2950 ° C) - durch Erhitzen des Pulvers von T. in Stickstoff auf eine Temperatur über 700 ° C. Bekannt sind die Silizide tisi 2 , ti 5 si 3 , tisi und die Boride tib, ti 2 b 5 , tib 2 . Bei Temperaturen zwischen 400 und 600 °C absorbiert T. Wasserstoff unter Bildung von Mischkristallen und Hydriden (tih, tih 2). Wenn tio 2 mit Alkalien verschmolzen wird, werden Titansäuresalze von Meta- und Orthotitanaten (z. B. na 2 tio 3 und na 4 tio 4) sowie Polytitanate (z. B. na 2 ti 2 o 5 und na 2) gebildet ti 3 oder 7). Zu den Titanaten gehören die wichtigsten Tetanusminerale, wie Ilmenit fetio 3 und Perowskit catio 3 . Alle Titanate sind leicht wasserlöslich. Titandioxid, Titansäuren (Präzipitate) und Titanate lösen sich in Schwefelsäure auf, um Lösungen zu bilden, die Tioso-4-Titanylsulfat enthalten. Beim Verdünnen und Erhitzen der Lösungen fällt durch Hydrolyse h 2 tio 3 aus, aus dem T-Dioxid gewonnen wird Bei Zugabe von Wasserstoffperoxid zu sauren Lösungen, die ti (iv)-Verbindungen enthalten, werden Peroxid-(Supertitan-)säuren der Zusammensetzung h 4 tio 5 und h 4 tio werden gebildet 8 und ihre entsprechenden Salze; diese Verbindungen sind gelb oder orangerot gefärbt (abhängig von der T.-Konzentration), was zur analytischen Bestimmung von T. verwendet wird.

Kassenbon. Das gebräuchlichste Verfahren zur Gewinnung von metallischem Quecksilber ist das Magnesium-Thermal-Verfahren, also die Reduktion von Natriumtetrachlorid mit metallischem Magnesium (seltener Natrium):

ticl 4 + 2mg = ti + 2mgcl 2 .

Als Ausgangsrohstoff dienen in beiden Fällen oxidische Erze des Titans – Rutil, Ilmenit ua Bei den Erzen des Ilmenit-Typs wird Titan in Form von Schlacke durch Verhüttung in Elektroöfen vom Eisen getrennt. Schlacke (genau wie Rutil) wird in Gegenwart von Kohlenstoff einer Chlorierung unterzogen, um T. tetrachlorid zu bilden, das nach der Reinigung in einen Reduktionsreaktor mit neutraler Atmosphäre gelangt.

Nach diesem Verfahren wird Stahl in schwammiger Form gewonnen und nach dem Mahlen in Vakuum-Lichtbogenöfen unter Zugabe von Legierungszusätzen zu Barren umgeschmolzen, falls dies zum Erhalt einer Legierung erforderlich ist. Die Magnesium-Thermalmethode ermöglicht es Ihnen, eine große zu erstellen industrielle Produktion T. mit einem geschlossenen technologischen Kreislauf, da das bei der Reduktion entstehende Nebenprodukt Magnesiumchlorid der Elektrolyse zugeführt wird, um Magnesium und Chlor zu gewinnen.

In einer Reihe von Fällen ist es vorteilhaft, die Verfahren der Pulvermetallurgie zur Herstellung von Produkten aus Titan und seinen Legierungen einzusetzen. Um besonders feine Pulver (z. B. für die Funkelektronik) zu erhalten, kann die Reduktion von Titandioxid mit Calciumhydrid genutzt werden.

Die Weltproduktion von Metall t. entwickelte sich sehr schnell: etwa 2 t 1948, 2100 t 1953 20.000 t 1957; 1975 überstieg sie 50.000 t.

Anwendung . Die Hauptvorteile von T. gegenüber anderen Baumetallen sind eine Kombination aus Leichtigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Titanlegierungen in absoluter und noch mehr in spezifischer Festigkeit (d. h. Festigkeit bezogen auf die Dichte) übertreffen die meisten Legierungen auf Basis anderer Metalle (z. B. Eisen oder Nickel) bei Temperaturen von -250 bis 550 ° C und sind vergleichbar bei Korrosion mit Edelmetalllegierungen . T. wurde jedoch erst in den 1950er Jahren als eigenständiges Konstruktionsmaterial verwendet. 20. Jahrhundert aufgrund der großen technischen Schwierigkeiten bei der Gewinnung aus Erzen und der Verarbeitung (weshalb T. bedingt genannt wurde seltene Metalle ) . Der Hauptteil der Technologie wird für die Bedürfnisse der Luftfahrt- und Raketentechnologie sowie des Schiffbaus aufgewendet. . Ferrotitanlegierungen mit Eisen, bekannt als Ferrotitan (20-50 % Eisen), dienen als Legierungszusatz und Desoxidationsmittel in der Metallurgie hochwertiger Stähle und Sonderlegierungen.

Technische Technologie wird zur Herstellung von Tanks, chemischen Reaktoren, Rohrleitungen, Armaturen, Pumpen und anderen Produkten verwendet, die in aggressiven Umgebungen arbeiten, beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik. In der Hydrometallurgie von Nichteisenmetallen werden Anlagen von T. Sie dienen zum Umhüllen von Stahlprodukten. . Die Nutzung der Thermodynamik bringt in vielen Fällen einen großen technischen und wirtschaftlichen Effekt, nicht nur durch die Erhöhung der Standzeiten der Anlagen, sondern auch durch die Möglichkeit der Prozessintensivierung (wie z. B. in der Nickel-Hydrometallurgie). Die biologische Unbedenklichkeit von T. macht es zu einem hervorragenden Material für die Herstellung von Geräten für die Lebensmittelindustrie und in der rekonstruktiven Chirurgie. Unter tiefen Kältebedingungen erhöht sich die Festigkeit von T. bei gleichzeitig guter Plastizität, was es ermöglicht, es als Konstruktionsmaterial für die Tieftemperaturtechnologie zu verwenden. T. eignet sich gut zum Polieren, Farbeloxieren und anderen Methoden der Oberflächenveredelung und wird daher zur Herstellung verschiedener künstlerischer Produkte, einschließlich monumentaler Skulpturen, verwendet. Ein Beispiel ist das Denkmal in Moskau, das zu Ehren des Starts des ersten künstlichen Erdsatelliten errichtet wurde. Von den Titanverbindungen sind die Oxide des Titans, die Halogenide des Titans sowie die Silizide des Titans, die in der Hochtemperaturtechnik Anwendung finden, von praktischer Bedeutung; T.-Boride und ihre Legierungen, die aufgrund ihrer Unschmelzbarkeit und ihres großen Neutroneneinfangquerschnitts als Moderatoren in Kernkraftwerken verwendet werden. Hartmetall T., das eine hohe Härte hat, ist Teil des Werkzeugs harte Legierungen zur Herstellung von Schneidwerkzeugen und als Schleifmittel verwendet.

Als Basis dienen Titandioxid und Bariumtitanat Titankeramik, und Bariumtitanat ist das wichtigste ferroelektrisch.

S. G. Glasunow.

Titan im Körper. T. ist ständig im Gewebe von Pflanzen und Tieren vorhanden. In Landpflanzen beträgt seine Konzentration etwa 10 -4 % , in Marine - ab 1.2? 10 -3 bis 8? 10 -2% , im Gewebe von Landtieren - weniger als 2? 10 -4% , Marine - ab 2? 10 -4 bis 2 ? 10 -2%. Akkumuliert bei Wirbeltieren hauptsächlich in Hornformationen, Milz, Nebennieren, Schilddrüse, Plazenta; schlecht aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert. Beim Menschen beträgt die tägliche Aufnahme von T. mit Nahrung und Wasser 0,85 mg; ausgeschieden in Urin und Kot (0,33 und 0,52 mg beziehungsweise). Relativ geringe Toxizität.

Zündete.: Glazunov S. G., Moiseev V. N., Structural Titanium Alloys, M., 1974; Metallurgie von Titan, M., 1968; Goroshchenko Ya G., Chemie des Titans, [ch. 1-2], K., 1970-72; zwicker u., titan und titanlegierungen, geb. 1974; Bowen h. ich. m., Spurenelemente in der Biochemie, l.-n. J., 1966.