Ზოგადი მახასიათებლები. აღმოჩენის ისტორია

ტიტანს თავდაპირველად უწოდა "გრეგორიტი" ბრიტანელი ქიმიკოსის მეუფე უილიამ გრეგორმა, რომელმაც ის 1791 წელს აღმოაჩინა. შემდეგ ტიტანი დამოუკიდებლად აღმოაჩინა გერმანელმა ქიმიკოსმა M. H. Klaproth-მა 1793 წელს. ბერძნული მითოლოგიიდან ტიტანების პატივსაცემად მას ტიტანი უწოდა - „ბუნებრივი სიძლიერის განსახიერება“. მხოლოდ 1797 წელს კლაპროტმა აღმოაჩინა, რომ მისი ტიტანი იყო გრეგორის მიერ ადრე აღმოჩენილი ელემენტი.

მახასიათებლები და თვისებები

ტიტანი არის ქიმიური ელემენტი Ti სიმბოლოთი და ატომური ნომრით 22. ეს არის ვერცხლისფერი ფერის, დაბალი სიმკვრივისა და მაღალი სიმტკიცის პრიალა ლითონი. იგი მდგრადია კოროზიის მიმართ ზღვის წყალში და ქლორში.

ელემენტი ხვდებარიგ მინერალურ საბადოებში, ძირითადად რუტილსა და ილმენიტში, რომლებიც ფართოდ არის გავრცელებული დედამიწის ქერქსა და ლითოსფეროში.

ტიტანი გამოიყენება ძლიერი მსუბუქი შენადნობების წარმოებისთვის. ლითონის ორი ყველაზე სასარგებლო თვისებაა კოროზიის წინააღმდეგობა და სიხისტე და სიმკვრივის თანაფარდობა, რაც ყველაზე მაღალია ნებისმიერ მეტალურ ელემენტს შორის. უშენოდ მდგომარეობაში, ეს ლითონი ისეთივე ძლიერია, როგორც ზოგიერთი ფოლადი, მაგრამ ნაკლებად მკვრივი.

ლითონის ფიზიკური თვისებები

ის გამძლე ლითონი დაბალი სიმკვრივით, საკმაოდ დრეკადი (განსაკუთრებით ანოქსიურ გარემოში), ბრწყინვალე და მეტალოიდური თეთრი. მისი შედარებით მაღალი დნობის წერტილი 1650°C-ზე მეტი (ან 3000°F) ხდის მას სასარგებლოდ ცეცხლგამძლე ლითონი. ის პარამაგნიტურია და აქვს საკმაოდ დაბალი ელექტრული და თბოგამტარობა.

მოჰსის სკალაზე ტიტანის სიხისტე არის 6. ამ მაჩვენებლის მიხედვით ის ოდნავ ჩამოუვარდება გამაგრებულ ფოლადს და ვოლფრამს.

კომერციულად სუფთა (99.2%) ტიტანს აქვს დაჭიმვის სიმტკიცე დაახლოებით 434 მპა, რაც შეესაბამება ჩვეულებრივი დაბალი ხარისხის ფოლადის შენადნობებს, მაგრამ ტიტანი გაცილებით მსუბუქია.

ტიტანის ქიმიური თვისებები

ალუმინისა და მაგნიუმის მსგავსად, ტიტანიც და მისი შენადნობებიც მაშინვე იჟანგება ჰაერის ზემოქმედებისას. ის ნელა რეაგირებს წყალთან და ჰაერთან გარემოს ტემპერატურაზე, რადგან ის ქმნის პასიურ ოქსიდის საფარსრომელიც იცავს ნაყარ ლითონს შემდგომი დაჟანგვისგან.

ატმოსფერული პასივაცია იძლევა ტიტანს შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობას თითქმის პლატინის ტოლფასი. ტიტანს შეუძლია გაუძლოს განზავებული გოგირდის და მარილმჟავას, ქლორიდის ხსნარებს და ორგანული მჟავების უმეტესობას.

ტიტანი არის ერთ-ერთი იმ რამდენიმე ელემენტიდან, რომელიც იწვის სუფთა აზოტში, რეაგირებს 800 ° C ტემპერატურაზე (1470 ° F) ტიტანის ნიტრიდის წარმოქმნით. ჟანგბადთან, აზოტთან და ზოგიერთ სხვა გაზთან მაღალი რეაქტიულობის გამო, ტიტანის ძაფები გამოიყენება ტიტანის სუბლიმაციის ტუმბოებში, როგორც ამ აირების შთამნთქმელი. ეს ტუმბოები იაფია და საიმედოდ აწარმოებენ უკიდურესად დაბალ წნევას UHV სისტემებში.

გავრცელებული ტიტანის შემცველი მინერალებია ანატაზა, ბრუკიტი, ილმენიტი, პეროვსკიტი, რუტილი და ტიტანიტი (სფენი). ამ მინერალებიდან მხოლოდ რუტილიდა ილმენიტს აქვს ეკონომიკური მნიშვნელობა, მაგრამ მათი პოვნაც კი ძნელია მაღალ კონცენტრაციებში.

ტიტანი გვხვდება მეტეორიტებში და ნაპოვნია მზესა და M ტიპის ვარსკვლავებში, რომელთა ზედაპირის ტემპერატურაა 3200°C (5790°F).

ამჟამად ცნობილი მეთოდები სხვადასხვა მადნებიდან ტიტანის მოპოვებისთვის შრომატევადი და ძვირია.

წარმოება და წარმოება

ამჟამად შემუშავებულია და გამოიყენება ტიტანისა და ტიტანის შენადნობების 50-მდე კლასი. დღეისათვის აღიარებულია ტიტანის ლითონისა და შენადნობების 31 კლასი, რომელთაგან 1-4 კლასი კომერციულად სუფთაა (არაშენადნობი). ისინი განსხვავდებიან დაჭიმვის სიძლიერით ჟანგბადის შემცველობის მიხედვით, ხარისხი 1 არის ყველაზე დრეკადი (ყველაზე დაბალი ჭიმვის სიმტკიცე 0,18% ჟანგბადით) და მე-4 ხარისხი არის ყველაზე ნაკლებად დრეკადი (მაქსიმალური ჭიმვის სიძლიერე 0,40% ჟანგბადით).

დარჩენილი კლასები არის შენადნობები, რომელთაგან თითოეულს აქვს სპეციფიკური თვისებები:

• პლასტიკური;
• ძალა;
• სიმტკიცე;
• ელექტრული წინააღმდეგობა;
• სპეციფიკური კოროზიის წინააღმდეგობა და მათი კომბინაციები.

ამ სპეციფიკაციების გარდა, ტიტანის შენადნობები ასევე იწარმოება საჰაერო კოსმოსის დასაკმაყოფილებლად. სამხედრო ტექნიკა(SAE-AMS, MIL-T), ISO სტანდარტებიდა ქვეყნის სპეციფიკური სპეციფიკაციები, ასევე საბოლოო მომხმარებლის მოთხოვნები საჰაერო კოსმოსური, სამხედრო, სამედიცინო და სამრეწველო აპლიკაციებისთვის.

კომერციულად სუფთა ბრტყელი პროდუქტი (ფურცელი, ფირფიტა) ადვილად შეიძლება ჩამოყალიბდეს, მაგრამ დამუშავებისას უნდა გაითვალისწინოს ის ფაქტი, რომ ლითონს აქვს „მეხსიერება“ და უკან დაბრუნების ტენდენცია. ეს განსაკუთრებით ეხება ზოგიერთ მაღალი სიმტკიცის შენადნობებს.

ტიტანი ხშირად გამოიყენება შენადნობების დასამზადებლად:

• ალუმინთან ერთად;
• ვანადიუმთან ერთად;
• სპილენძით (გამაგრებისთვის);
• რკინით;
• მანგანუმით;
• მოლიბდენით და სხვა ლითონებით.

გამოყენების სფეროები

ტიტანის შენადნობები ფურცლის, ფირფიტის, ღეროს, მავთულის, ჩამოსხმის სახით პოულობენ განაცხადს სამრეწველო, კოსმოსურ, რეკრეაციულ და განვითარებად ბაზრებზე. ტიტანის ფხვნილი გამოიყენება პიროტექნიკაში, როგორც ნათელი წვის ნაწილაკების წყარო.

იმის გამო, რომ ტიტანის შენადნობებს აქვთ მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე და სიმკვრივის თანაფარდობა, მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა, დაღლილობის წინააღმდეგობა, მაღალი ბზარის წინააღმდეგობა და ზომიერი მაღალი ტემპერატურის უნარი, ისინი გამოიყენება თვითმფრინავებში, ჯავშანტექნიკაში, ზღვის გემები, კოსმოსური ხომალდებიდა რაკეტები.

ამ აპლიკაციებისთვის, ტიტანის შენადნობია ალუმინის, ცირკონიუმის, ნიკელის, ვანადიუმის და სხვა ელემენტების შესაქმნელად, რათა წარმოიქმნას სხვადასხვა კომპონენტი, მათ შორის კრიტიკული სტრუქტურული ელემენტები, სახანძრო კედლები, სადესანტო მოწყობილობა, გამოსაბოლქვი მილები (ვერტმფრენები) და ჰიდრავლიკური სისტემები. სინამდვილეში, წარმოებული ტიტანის ლითონის დაახლოებით ორი მესამედი გამოიყენება თვითმფრინავის ძრავებსა და ჩარჩოებში.

იმის გამო, რომ ტიტანის შენადნობები მდგრადია ზღვის წყლის კოროზიის მიმართ, ისინი გამოიყენება დასამზადებლად პროპელერის ლილვები, სითბოს გადამცვლელი ხელსაწყოები და ა.შ. ეს შენადნობები გამოიყენება ოკეანის დაკვირვებისა და მონიტორინგის მოწყობილობების შემთხვევებსა და კომპონენტებში მეცნიერებისა და სამხედროებისთვის.

სპეციფიური შენადნობები გამოიყენება ქვევრებში და ნავთობის ჭაბურღილებში და ნიკელის ჰიდრომეტალურგიაში მათი მაღალი სიმტკიცისთვის. რბილობი და ქაღალდის მრეწველობაიყენებს ტიტანს ტექნოლოგიური აღჭურვილობაექვემდებარება აგრესიულ მედიას, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი ან სველი ქლორის აირი (გათეთრებისას). სხვა აპლიკაციებში შედის ულტრაბგერითი შედუღება, ტალღის შედუღება.

გარდა ამისა, ეს შენადნობები გამოიყენება ავტომობილებში, განსაკუთრებით საავტომობილო და მოტოციკლეტის რბოლაში, სადაც აუცილებელია დაბალი წონა, მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე.

ტიტანი გამოიყენება ბევრ სპორტულ საქონელში: ჩოგბურთის რაკეტები, გოლფის ჯოხები, ლაკროსის ლილვაკები; კრიკეტის, ჰოკეის, ლაკროსის და ფეხბურთის ჩაფხუტები, ასევე ველოსიპედის ჩარჩოები და კომპონენტები.

გამძლეობის გამო, ტიტანი უფრო პოპულარული გახდა დიზაინერების სამკაულებისთვის (კერძოდ, ტიტანის ბეჭდებისთვის). მისი ინერტულობა ხდის მას კარგ არჩევანს ალერგიის მქონე ადამიანებისთვის ან მათთვის, ვინც ატარებს სამკაულებს ისეთ გარემოში, როგორიცაა საცურაო აუზი. ტიტანის შენადნობი ასევე ოქროთი ხდება შენადნობის მისაღებად, რომელიც შეიძლება გაიყიდოს 24 კარატიანი ოქროდ, რადგან 1% შენადნობი Ti არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ მოითხოვოს უფრო დაბალი ხარისხი. მიღებული შენადნობი დაახლოებით 14 კარატიანი ოქროს სიმტკიცეა და უფრო ძლიერია ვიდრე სუფთა 24 კარატიანი ოქრო.

სიფრთხილის ზომები

ტიტანი არატოქსიკურია მაღალი დოზებითაც კი. ფხვნილის სახით ან ლითონის ნაჭრის სახით, ის წარმოადგენს ხანძრის სერიოზულ საფრთხეს და ჰაერში გაცხელების შემთხვევაში, აფეთქების საშიშროებას.

ტიტანის შენადნობების თვისებები და გამოყენება

ქვემოთ მოცემულია ტიტანის შენადნობების ყველაზე გავრცელებული მიმოხილვა, რომლებიც იყოფა კლასებად, მათ თვისებებად, უპირატესობებად და სამრეწველო აპლიკაციებად.

მე-7 კლასი

მე-7 ხარისხი მექანიკურად და ფიზიკურად ექვივალენტურია მე-2 ხარისხის სუფთა ტიტანის, გარდა პალადიუმის შუალედური ელემენტის დამატებისა, რაც მას შენადნობად აქცევს. მას აქვს შესანიშნავი შედუღება და ელასტიურობა, ყველაზე კოროზიის წინააღმდეგობა ამ ტიპის ყველა შენადნობიდან.

კლასი 7 გამოიყენება ქიმიურ პროცესებსა და კომპონენტებში წარმოების აღჭურვილობა.

მე-11 კლასი

მე-11 ხარისხი ძალიან ჰგავს 1 ხარისხს, გარდა პალადიუმის დამატებისა კოროზიის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად, რაც მას შენადნობად აქცევს.

სხვა სასარგებლო თვისებები მოიცავს ოპტიმალურ ელასტიურობას, სიმტკიცეს, სიმტკიცეს და შესადუღებელ შედუღებას. ეს შენადნობი შეიძლება გამოყენებულ იქნას განსაკუთრებით იმ აპლიკაციებში, სადაც კოროზიის პრობლემაა:

• ქიმიური დამუშავება;
• ქლორატების წარმოება;
• დეზალიზაცია;
• საზღვაო აპლიკაციები.

Ti 6Al-4V კლასი 5

შენადნობი Ti 6Al-4V, ან მე-5 კლასის ტიტანი, ყველაზე ხშირად გამოიყენება. იგი მთელ მსოფლიოში ტიტანის მოხმარების 50%-ს შეადგენს.

გამოყენების სიმარტივე მის მრავალ უპირატესობაშია. Ti 6Al-4V შეიძლება თერმულად დამუშავდეს მისი სიძლიერის გასაზრდელად. ამ შენადნობას აქვს მაღალი სიმტკიცე დაბალ წონაზე.

ეს არის საუკეთესო შენადნობი გამოსაყენებლად რამდენიმე ინდუსტრიაშიროგორიცაა კოსმოსური, სამედიცინო, საზღვაო და ქიმიური გადამამუშავებელი მრეწველობა. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას შესაქმნელად:

• საავიაციო ტურბინები;
• ძრავის კომპონენტები;
• თვითმფრინავის სტრუქტურული ელემენტები;
• საჰაერო კოსმოსური შესაკრავები;
• მაღალი ხარისხის ავტომატური ნაწილები;
• სპორტული აღჭურვილობა.

Ti 6AL-4V ELI კლასი 23

23 ხარისხი - ქირურგიული ტიტანი. Ti 6AL-4V ELI, ან Grade 23, არის Ti 6Al-4V-ის უფრო მაღალი სისუფთავის ვერსია. მისი დამზადება შესაძლებელია რულონებისგან, ძაფებისგან, მავთულისგან ან ბრტყელი მავთულისგან. ის საუკეთესო არჩევანინებისმიერი სიტუაციისთვის, სადაც საჭიროა მაღალი სიმტკიცის, დაბალი წონის, კარგი კოროზიის წინააღმდეგობის და მაღალი გამძლეობის კომბინაცია. მას აქვს შესანიშნავი დაზიანების წინააღმდეგობა.

ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბიოსამედიცინო პროგრამებში, როგორიცაა იმპლანტირებადი კომპონენტები მისი ბიოთავსებადობის, კარგი დაღლილობის სიძლიერის გამო. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქირურგიულ პროცედურებში ამ კონსტრუქციების დასამზადებლად:

• ორთოპედიული ქინძისთავები და ხრახნები;
• დამჭერები ლიგატურისთვის;
• ქირურგიული კავები;
• ზამბარები;
• ორთოდონტიული ხელსაწყოები;
• კრიოგენული გემები;
• ძვლის ფიქსაციის მოწყობილობები.

მე-12 კლასი

მე-12 კლასის ტიტანს აქვს შესანიშნავი მაღალი ხარისხის შედუღება. ეს არის მაღალი სიმტკიცის შენადნობი, რომელიც უზრუნველყოფს კარგ სიმტკიცეს მაღალ ტემპერატურაზე. მე-12 კლასის ტიტანს აქვს 300 სერიის უჟანგავი ფოლადის მსგავსი მახასიათებლები.

მისი ფორმირების უნარი სხვადასხვა გზით ხდის მას სასარგებლო მრავალ აპლიკაციაში. ამ შენადნობის მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა ასევე ფასდაუდებელს ხდის მას საწარმოო აღჭურვილობისთვის. მე-12 კლასი შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგ ინდუსტრიებში:

• სითბოს გადამცვლელები;
• ჰიდრომეტალურგიული აპლიკაციები;
• ქიმიური წარმოება ამაღლებული ტემპერატურით;
• ზღვის და ჰაერის კომპონენტები.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn არის შენადნობი, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს კარგი შედუღება სტაბილურობით. მას ასევე აქვს მაღალი ტემპერატურის სტაბილურობა და მაღალი სიმტკიცე.

Ti 5Al-2.5Sn ძირითადად გამოიყენება საავიაციო ინდუსტრიაში, ასევე კრიოგენულ დანადგარებში.

ტიტანი მენდელეევის პერიოდული სისტემის მე-4 პერიოდის IV ჯგუფის ქიმიური ელემენტია, ატომური ნომერი 22; გამძლე და მსუბუქი ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი. იგი არსებობს შემდეგი კრისტალური მოდიფიკაციებით: α-Ti ექვსკუთხა მჭიდროდ შეფუთული გისოსით და β-Ti კუბური სხეულზე ორიენტირებული შეფუთვით.

ტიტანი ადამიანისთვის მხოლოდ 200 წლის წინ გახდა ცნობილი. მისი აღმოჩენის ისტორია გერმანელი ქიმიკოსის კლაპროტისა და ინგლისელი მოყვარული მკვლევარის მაკგრეგორის სახელებს უკავშირდება. 1825 წელს J. Berzelius იყო პირველი, ვინც შეძლო სუფთა მეტალის ტიტანის იზოლირება, მაგრამ მე-20 საუკუნემდე ეს ლითონი ითვლებოდა იშვიათად და ამიტომ პრაქტიკული გამოყენებისთვის უვარგისად.

თუმცა, ჩვენს დროში დადგინდა, რომ ტიტანი სხვა ქიმიურ ელემენტებს შორის სიმრავლის მიხედვით მეცხრე ადგილზეა და მისი მასობრივი ფრაქციადედამიწის ქერქში არის 0,6%. ტიტანი გვხვდება ბევრ მინერალში, რომლის მარაგი ასობით ათასი ტონაა. ტიტანის საბადოების მნიშვნელოვანი საბადოები განლაგებულია რუსეთში, ნორვეგიაში, აშშ-ში, სამხრეთ აფრიკაში და ავსტრალიაში, ბრაზილიაში, ინდოეთში, ტიტანის შემცველი ქვიშის ღია პლაცენტები მოსახერხებელია მოპოვებისთვის.

ტიტანი არის მსუბუქი და დრეკადი ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი, დნობის წერტილი 1660 ± 20 C, დუღილის წერტილი 3260 C, სიმკვრივე ორი მოდიფიკაციისა და შესაბამისად α-Ti - 4.505 (20 C) და β-Ti - 4.32 (900 C) გ/სმ3. ტიტანს ახასიათებს მაღალი მექანიკური სიმტკიცე, რომელიც შენარჩუნებულია მაღალ ტემპერატურაზეც. მას აქვს მაღალი სიბლანტე, რაც მისი დამუშავებისას მოითხოვს საჭრელ იარაღზე სპეციალური საფარის გამოყენებას.

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ტიტანის ზედაპირი დაფარულია პასიური ოქსიდის ფირით, რაც ტიტანს კოროზიისადმი მდგრადს ხდის უმეტეს გარემოში (ტუტეს გარდა). ტიტანის ჩიპები აალებადია, ხოლო ტიტანის მტვერი ფეთქებადია.

ტიტანი არ იხსნება მრავალი მჟავისა და ტუტეების განზავებულ ხსნარებში (გარდა ჰიდროფლუორული, ორთოფოსფორისა და კონცენტრირებული გოგირდის მჟავებისა), მაგრამ კომპლექსური აგენტების არსებობისას ის ადვილად ურთიერთქმედებს სუსტ მჟავებთანაც კი.

ჰაერში 1200C ტემპერატურამდე გაცხელებისას ტიტანი აალდება, წარმოქმნის ცვლადი შემადგენლობის ოქსიდის ფაზებს. ტიტანის ჰიდროქსიდი იშლება ტიტანის მარილების ხსნარებიდან, რომელთა კალცინაციით შესაძლებელია ტიტანის დიოქსიდის მიღება.

გაცხელებისას ტიტანი ასევე ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან. კერძოდ, ამ გზით მიიღება ტიტანის ტეტრაქლორიდი. ტიტანის ტეტრაქლორიდის ალუმინის, სილიციუმის, წყალბადის და სხვა შემცირების საშუალებებით შემცირების შედეგად მიიღება ტიტანის ტრიქლორიდი და დიქლორიდი. ტიტანი ურთიერთქმედებს ბრომთან და იოდთან.

400C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ტიტანი რეაგირებს აზოტთან და წარმოქმნის ტიტანის ნიტრიდს. ტიტანი ასევე რეაგირებს ნახშირბადთან ტიტანის კარბიდის წარმოქმნით. გაცხელებისას ტიტანი შთანთქავს წყალბადს და წარმოიქმნება ტიტანის ჰიდრიდი, რომელიც ხელახლა გაცხელებისას წყალბადის გამოყოფით იშლება.

ყველაზე ხშირად, ტიტანის დიოქსიდი მცირე რაოდენობით მინარევებით მოქმედებს, როგორც საწყისი მასალა ტიტანის წარმოებისთვის. ეს შეიძლება იყოს როგორც ტიტანის წიდა, რომელიც მიღებულია ილმენიტის კონცენტრატების გადამუშავების დროს, ასევე რუტილის კონცენტრატი, რომელიც მიიღება ტიტანის მადნების გამდიდრების დროს.

ტიტანის მადნის კონცენტრატი ექვემდებარება პირომეტალურგიულ ან გოგირდმჟავას დამუშავებას. გოგირდმჟავას დამუშავების პროდუქტია ტიტანის დიოქსიდის ფხვნილი. პირომეტალურგიული მეთოდის გამოყენებისას მადანი ადუღდება კოქსით და მუშავდება ქლორით, რათა წარმოიქმნას ტიტანის ტეტრაქლორიდის ორთქლი, რომელიც შემდეგ მცირდება მაგნიუმით 850C ტემპერატურაზე.

შედეგად მიღებული ტიტანის "სპონგი" ხელახლა დნება, დნება იწმინდება მინარევებისაგან. ტიტანის გადამუშავებისთვის გამოიყენება იოდიდის მეთოდი ან ელექტროლიზი. ტიტანის ინგოტები მიიღება რკალის, პლაზმის ან ელექტრონული სხივის დამუშავებით.

ტიტანის წარმოების უმეტესი ნაწილი მიდის საავიაციო და სარაკეტო მრეწველობის, ასევე საზღვაო გემთმშენებლობის საჭიროებებზე. ტიტანი გამოიყენება როგორც ხარისხიანი ფოლადების შენადნობი დანამატი და როგორც დეოქსიდიზატორი.

მისგან მზადდება ელექტროვაკუუმური მოწყობილობების სხვადასხვა ნაწილები, კომპრესორები და ტუმბოები აგრესიული მედიის ამოტუმბვისთვის, ქიმიური რეაქტორები, გამწმენდი ნაგებობები და მრავალი სხვა მოწყობილობა და სტრუქტურა. ბიოლოგიური უსაფრთხოების გამო, ტიტანი არის შესანიშნავი მასალა კვების და სამედიცინო მრეწველობაში გამოსაყენებლად.

Გვერდი 1

ტიტანის თბოგამტარობა არის - 14 0 ვტ/მ გრადუსი, რაც გარკვეულწილად დაბალია შენადნობი ფოლადის თბოგამტარობაზე. მასალა კარგად არის გაყალბებული, დაჭედილი, დამუშავებული. ტიტანის პროდუქტები შედუღებულია ვოლფრამის ელექტროდით დამცავ არგონის ატმოსფეროში. ბოლო დროს ტიტანი გამოიყენება მილების, ფურცლების, ნაგლინი პროდუქტების ფართო ასორტიმენტის დასამზადებლად.

ტიტანის თბოგამტარობა დაბალია - დაახლოებით 13-ჯერ დაბალია, ვიდრე ალუმინი და 4-4-ჯერ დაბალია ვიდრე რკინა.

ტიტანის თბოგამტარობა უახლოვდება უჟანგავი ფოლადის თბოგამტარობას და არის 14 კკალ/მ C საათში. ტიტანი კარგად არის გაყალბებული, დალუქული და დამაკმაყოფილებლად დამუშავებული. 200 C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე ის მიდრეკილია აირებს შთანთქავს. ტიტანი შედუღებულია ვოლფრამის ელექტროდით დამცავ არგონის ატმოსფეროში.

ტიტანისა და მისი შენადნობების თბოგამტარობა დაახლოებით 15-ჯერ დაბალია, ვიდრე ალუმინისა და 35-5-ჯერ დაბალია, ვიდრე ფოლადისა. ტიტანის ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ასევე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე ალუმინის და უჟანგავი ფოლადის.

ტიტანის თბოგამტარობა არის - 14 0 W / (m - K), რაც გარკვეულწილად დაბალია, ვიდრე შენადნობი ფოლადის თბოგამტარობა. მასალა კარგად არის გაყალბებული, დაჭედილი, დამუშავებული. ტიტანის პროდუქტები შედუღებულია ვოლფრამის ელექტროდით დამცავ არგონის ატმოსფეროში. ბოლო დროს ტიტანი გამოიყენება მილების, ფურცლების, ნაგლინი პროდუქტების ფართო ასორტიმენტის დასამზადებლად.

ტიტანის თბოგამტარობის კოეფიციენტი სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონში (20 - 400 C) არის 0 057 - 0 055 კალ / (სმ-ს - C), რაც დაახლოებით 3-ჯერ ნაკლებია რკინის თბოგამტარობაზე, 16-ჯერ ნაკლები. სპილენძის თბოგამტარობა და უჟანგავი ფოლადის ავსტენიტური კლასის თბოგამტარობასთან ახლოს.

ამიტომ, მაგალითად, ტიტანის თბოგამტარობა 8-10-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ალუმინის თბოგამტარობა.

ტიტანის ფონონის თერმული კონდუქტომეტრის მიღებული გამოთვლილი მნიშვნელობები ემთხვევა ნამუშევარში შესრულებულ ამ მნიშვნელობის შეფასებას, სადაც იგი აღებულია 3 -: - 5 ვტ/მ-გრადუსით.

შენადნობთან ერთად, ისევე როგორც მინარევების შემცველობის მატებასთან ერთად, ტიტანის თერმული კონდუქტომეტრი, როგორც წესი, მცირდება. როდესაც თბება, შენადნობების თერმული კონდუქტომეტრი, ისევე როგორც სუფთა ტიტანი, იზრდება; უკვე 500 - 600 C ტემპერატურაზე, ის უახლოვდება არაშენადნობი ტიტანის თბოგამტარობას.

ტიტანის ელასტიურობის მოდული თითქმის ნახევარია რკინისა, იგივე დონეზეა სპილენძის შენადნობების მოდული და გაცილებით მაღალია ვიდრე ალუმინის. ტიტანის თბოგამტარობა დაბალია: ეს არის ალუმინის თბოგამტარობის დაახლოებით 7% და რკინის თბოგამტარობის 165%. ეს მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ლითონის ფორმირებისა და შედუღებისას გათბობისას. ტიტანის ელექტრული წინააღმდეგობა დაახლოებით 6-ჯერ მეტია, ვიდრე რკინისა და 20-ჯერ მეტია, ვიდრე ალუმინის.

უპირველეს ყოვლისა, გასათვალისწინებელია, რომ ტიტანისა და მისი შენადნობების თბოგამტარობა დაბალ ტემპერატურაზე ძალიან დაბალია. ოთახის ტემპერატურაზე, ტიტანის თბოგამტარობა არის სპილენძის თბოგამტარობის დაახლოებით 3% და რამდენჯერმე დაბალია, ვიდრე, მაგალითად, ფოლადის (ტიტანის თბოგამტარობა არის 0,0367 კალ/სმ წმ C, ხოლო თერმული ფოლადის 40 გამტარობა არის 0 142 კალ. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ტიტანის შენადნობების თბოგამტარობა იზრდება და უახლოვდება ფოლადების თბოგამტარობას. ეს გავლენას ახდენს ტიტანის შენადნობების გაცხელების სიჩქარეზე, დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რომელზეც ისინი თბება, როგორც ჩანს. კომერციულად სუფთა ტიტანის (VT1 შენადნობი) გათბობისა და გაგრილების სიჩქარეებიდან 150 მმ კვეთით (ნახ.

ტიტანს აქვს დაბალი თბოგამტარობა, რაც 13-ჯერ ნაკლებია ალუმინის თბოგამტარობაზე და 4-ჯერ ნაკლები რკინის თბოგამტარობაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად ტიტანის თბოგამტარობა გარკვეულწილად მცირდება და 700 C ტემპერატურაზე არის 0 0309 კალ/სმ წმ SS.

ტიტანს აქვს დაბალი თბოგამტარობა, რაც 13-ჯერ ნაკლებია ალუმინის თბოგამტარობაზე და 4-ჯერ ნაკლები რკინის თბოგამტარობაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ტიტანის თბოგამტარობა გარკვეულწილად მცირდება და 700 C ტემპერატურაზე არის 0 0309 კალ/სმ წმ.

როდესაც fusion შედუღების მისაღებად ერთობლივი კარგი ხარისხისსაჭიროა საიმედო დაცვა შედუღებული სახსრის ლითონის ატმოსფერული აირებისგან (O2, Nj, H2), რომელიც გაცხელებულია შედუღების ორივე მხარეს 400 C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. მარცვლის ზრდას ამძაფრებს ტიტანის დაბალი თბოგამტარობა, რაც ზრდის შედუღების ლითონის ყოფნის დროს მაღალ ტემპერატურაზე. ამ სირთულეების დასაძლევად შედუღება ხორციელდება მაქსიმალურად დაბალი სითბოს შეყვანით.

ეროვნული ეკონომიკისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი იყო და რჩება შენადნობები და ლითონები, რომლებიც აერთიანებს სიმსუბუქეს და სიმტკიცეს. ტიტანი მიეკუთვნება მასალების ამ კატეგორიას და, გარდა ამისა, აქვს შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობა.

ტიტანი მე-4 პერიოდის მე-4 ჯგუფის გარდამავალი ლითონია. მოლეკულური მასაეს არის მხოლოდ 22, რაც მიუთითებს მასალის სიმსუბუქეზე. ამავდროულად, ნივთიერება გამოირჩევა განსაკუთრებული სიმტკიცით: ყველა სტრუქტურულ მასალას შორის ყველაზე მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცე აქვს ტიტანს. ფერი ვერცხლისფერი თეთრია.

რა არის ტიტანი, ქვემოთ მოყვანილი ვიდეო გეტყვით:

კონცეფცია და მახასიათებლები

ტიტანი საკმაოდ გავრცელებულია - ის დედამიწის ქერქში შემცველობით მე-10 ადგილს იკავებს. თუმცა, მხოლოდ 1875 წელს მოხდა ჭეშმარიტად სუფთა ლითონის იზოლირება. მანამდე ნივთიერებას ან მინარევებით იღებდნენ, ან მის ნაერთებს მეტალის ტიტანს უწოდებდნენ. ამ დაბნეულობამ განაპირობა ის, რომ ლითონის ნაერთები გამოიყენებოდა ბევრად უფრო ადრე, ვიდრე თავად მეტალი.

ეს გამოწვეულია მასალის თავისებურებით: ყველაზე უმნიშვნელო მინარევები მნიშვნელოვნად მოქმედებს ნივთიერების თვისებებზე, ზოგჯერ მთლიანად ართმევს მას თანდაყოლილ თვისებებს.

ამრიგად, სხვა ლითონების უმცირესი ნაწილი ართმევს ტიტანს სითბოს წინააღმდეგობას, რაც მისი ერთ-ერთი ღირებული თვისებაა. და არამეტალის მცირე დამატება აქცევს გამძლე მასალას მყიფე და გამოსაყენებლად უვარგისად.

ამ მახასიათებელმა მაშინვე დაყო მიღებული ლითონი 2 ჯგუფად: ტექნიკური და სუფთა.

• Პირველიგამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც სიმტკიცე, სიმსუბუქე და კოროზიის წინააღმდეგობა ყველაზე მეტად საჭიროა, რადგან ტიტანი არასოდეს კარგავს ბოლო ხარისხს.
• მაღალი სისუფთავის მასალაგამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა მასალა, რომელიც მუშაობს ძალიან მაღალი დატვირთვისა და მაღალი ტემპერატურის პირობებში, მაგრამ ამავე დროს არის მსუბუქი. ეს, რა თქმა უნდა, არის თვითმფრინავებისა და რაკეტების მეცნიერება.

მატერიის მეორე განსაკუთრებული თვისება არის ანიზოტროპია. ზოგიერთი ის ფიზიკური თვისებებიიცვლება ძალების გამოყენების მიხედვით, რაც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული გამოყენებისას.

ნორმალურ პირობებში ლითონი ინერტულია, არ კოროზირდება არც ზღვის წყალში, არც ზღვის და არც ქალაქის ჰაერში. უფრო მეტიც, ეს არის ყველაზე ცნობილი ბიოლოგიურად ინერტული ნივთიერება, რის გამოც ტიტანის პროთეზები და იმპლანტები ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში.

ამავე დროს, როდესაც ტემპერატურა იზრდება, ის იწყებს რეაქციას ჟანგბადთან, აზოტთან და წყალბადთანაც კი და შთანთქავს აირებს თხევადი სახით. ეს უსიამოვნო თვისება უკიდურესად ართულებს როგორც თავად ლითონის მიღებას, ასევე მასზე დაფუძნებული შენადნობების წარმოებას.

ეს უკანასკნელი შესაძლებელია მხოლოდ ვაკუუმური აღჭურვილობის გამოყენებისას. წარმოების ყველაზე რთულმა პროცესმა საკმაოდ გავრცელებული ელემენტი გადააქცია ძალიან ძვირად.

შეკავშირება სხვა ლითონებთან

ტიტანი შუალედურ ადგილს იკავებს დანარჩენ ორ ცნობილ სტრუქტურულ მასალას - ალუმინსა და რკინას, უფრო სწორად, რკინის შენადნობებს შორის. მრავალი თვალსაზრისით, ლითონი აღემატება თავის "კონკურენტებს":

• ტიტანის მექანიკური სიმტკიცე 2-ჯერ მეტია, ვიდრე რკინისა და 6-ჯერ მეტია, ვიდრე ალუმინის. ამ შემთხვევაში, სიძლიერე იზრდება ტემპერატურის შემცირებით;
• კოროზიის წინააღმდეგობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე რკინისა და ალუმინისაც კი;
• ნორმალურ ტემპერატურაზე ტიტანი ინერტულია. თუმცა, როდესაც ის 250 C-მდე აიწევს, ის იწყებს წყალბადის შეწოვას, რაც გავლენას ახდენს თვისებებზე. ქიმიური აქტივობით იგი ჩამორჩება მაგნიუმს, მაგრამ, სამწუხაროდ, აჭარბებს რკინას და ალუმინს;
• ლითონი ელექტროენერგიას გაცილებით სუსტად ატარებს: მისი ელექტრული წინაღობა 5-ჯერ აღემატება რკინისას, 20-ჯერ უფრო მაღალია ვიდრე ალუმინის და 10-ჯერ მაღალია ვიდრე მაგნიუმის;
• თბოგამტარობა ასევე გაცილებით დაბალია: 3-ჯერ ნაკლები რკინაზე 1 და 12-ჯერ ნაკლები ალუმინის. თუმცა, ეს თვისება იწვევს თერმული გაფართოების ძალიან დაბალ კოეფიციენტს.

Დადებითი და უარყოფითი მხარეები

სინამდვილეში, ტიტანს ბევრი უარყოფითი მხარე აქვს. მაგრამ სიძლიერისა და სიმსუბუქის ერთობლიობა იმდენად მოთხოვნადია, რომ არც წარმოების რთული მეთოდი და არც განსაკუთრებული სისუფთავის საჭიროება არ აჩერებს ლითონის მომხმარებლებს.

ნივთიერების უდავო უპირატესობებში შედის:

• დაბალი სიმკვრივე, რაც ნიშნავს ძალიან მცირე წონას;
• განსაკუთრებული მექანიკური სიმტკიცე როგორც თავად ტიტანის ლითონის, ასევე მისი შენადნობების. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ტიტანის შენადნობები აღემატება ყველა ალუმინის და მაგნიუმის შენადნობებს;
• სიძლიერისა და სიმკვრივის თანაფარდობა - სპეციფიკური სიმტკიცე, აღწევს 30–35, რაც თითქმის 2-ჯერ აღემატება საუკეთესო სტრუქტურულ ფოლადებს;
• ჰაერში ტიტანი დაფარულია ოქსიდის თხელი ფენით, რაც უზრუნველყოფს კოროზიის შესანიშნავ წინააღმდეგობას.

მეტალს ასევე აქვს თავისი ნაკლოვანებები:

• კოროზიის წინააღმდეგობა და ინერტულობა ეხება მხოლოდ არააქტიურ ზედაპირულ პროდუქტებს. ტიტანის მტვერი ან ნამსხვრევები, მაგალითად, სპონტანურად აალდება და იწვის 400 C ტემპერატურაზე;
• ტიტანის ლითონის მოპოვების ძალიან რთული მეთოდი უზრუნველყოფს ძალიან მაღალ ღირებულებას. მასალა გაცილებით ძვირია, ვიდრე რკინა, ან;
• ატმოსფერული აირების შთანთქმის უნარი ტემპერატურის გაზრდით მოითხოვს ვაკუუმური აღჭურვილობის გამოყენებას დნობისა და შენადნობების მისაღებად, რაც ასევე მნიშვნელოვნად ზრდის ღირებულებას;
• ტიტანს აქვს ცუდი ანტიფრიქციული თვისებები - ის არ მუშაობს ხახუნის დროს;
• ლითონი და მისი შენადნობები მიდრეკილია წყალბადის კოროზიისკენ, რომლის თავიდან აცილება რთულია;
• ტიტანის დამუშავება რთულია. შედუღება ასევე რთულია გათბობის დროს ფაზური გადასვლის გამო.

ტიტანის ფურცელი (ფოტო)

თვისებები და მახასიათებლები

ძლიერ არის დამოკიდებული სისუფთავეზე. საცნობარო მონაცემები აღწერს, რა თქმა უნდა, სუფთა ლითონს, მაგრამ ტექნიკური ტიტანის მახასიათებლები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს.

• ლითონის სიმკვრივე მცირდება 4,41-დან 4,25 გ/სმ3-მდე გაცხელებისას. ფაზის გადასვლაცვლის სიმკვრივეს მხოლოდ 0,15%-ით.
• ლითონის დნობის წერტილი არის 1668 C. დუღილის წერტილი არის 3227 C. ტიტანი არის ცეცხლგამძლე ნივთიერება.
• საშუალოდ, დაჭიმვის სიძლიერე არის 300–450 მპა, მაგრამ ეს მაჩვენებელი შეიძლება გაიზარდოს 2000 მპა-მდე გამკვრივებისა და დაძველების გზით, ასევე დამატებითი ელემენტების დანერგვით.
• HB მასშტაბით, სიმტკიცე არის 103 და ეს არ არის ზღვარი.
• ტიტანის თბოტევადობა დაბალია - 0,523 კჯ/(კგ კ).
• სპეციფიური ელექტრული წინააღმდეგობა - 42,1 10 -6 ohm სმ.
• ტიტანი არის პარამაგნიტი. ტემპერატურის კლებასთან ერთად მცირდება მისი მაგნიტური მგრძნობელობა.
• მთლიანობაში ლითონს ახასიათებს ელასტიურობა და ელასტიურობა. თუმცა, ამ თვისებებზე ძლიერ გავლენას ახდენს შენადნობის ჟანგბადი და აზოტი. ორივე ელემენტი ხდის მასალას მტვრევადს.

ნივთიერება მდგრადია მრავალი მჟავის, მათ შორის აზოტის, გოგირდის დაბალი კონცენტრაციის და თითქმის ყველა ორგანული მჟავის მიმართ, გარდა ფორმულისა. ეს ხარისხი უზრუნველყოფს ტიტანის მოთხოვნას ქიმიურ, ნავთობქიმიურ, ქაღალდის მრეწველობაში და ა.შ.

სტრუქტურა და შემადგენლობა

ტიტანი - მართალია გარდამავალი ლითონია და მისი ელექტრული წინაღობა დაბალია, მაგრამ მაინც ლითონია და ატარებს ელექტრო დენს, რაც ნიშნავს მოწესრიგებულ სტრუქტურას. როდესაც თბება გარკვეულ ტემპერატურაზე, სტრუქტურა იცვლება:

• 883 C-მდე, α-ფაზა სტაბილურია 4,55 გ/კუბ სიმკვრივით. იხ. გამოირჩევა მკვრივი ექვსკუთხა გისოსით. ჟანგბადი იხსნება ამ ფაზაში ინტერსტიციული ხსნარების წარმოქმნით და ასტაბილურებს α-მოდიფიკაციას - უბიძგებს ტემპერატურის ზღვარს;
• 883 C-ზე ზემოთ, β-ფაზა სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსით სტაბილურია. მისი სიმკვრივე ოდნავ ნაკლებია - 4,22 გ / კუბ. წყალბადი ასტაბილურებს ამ სტრუქტურას - ტიტანში გახსნისას წარმოიქმნება აგრეთვე ინტერსტიციული ხსნარები და ჰიდრიდები.

ეს თვისება მეტალურგის მუშაობას ძალიან ართულებს. წყალბადის ხსნადობა მკვეთრად მცირდება ტიტანის გაციებისას და წყალბადის ჰიდრიდი, γ-ფაზა, იშლება შენადნობაში.

ეს იწვევს შედუღების დროს ცივ ბზარებს, ამიტომ მწარმოებლებს უწევთ დამატებითი შრომა ლითონის დნობის შემდეგ წყალბადისგან გასაწმენდად.

იმის შესახებ, თუ სად შეგიძლიათ იპოვოთ და როგორ გააკეთოთ ტიტანი, ქვემოთ გეტყვით.

ეს ვიდეო ეძღვნება ტიტანის, როგორც ლითონის აღწერას:

წარმოება და მოპოვება

ტიტანი ძალიან გავრცელებულია, ასე რომ, ლითონის შემცველი მადნებით და საკმაოდ დიდი რაოდენობით, არ არის სირთულეები. ნედლეულია რუტილი, ანატაზა და ბრუკიტი - ტიტანის დიოქსიდი სხვადასხვა მოდიფიკაციაში, ილმენიტი, პიროფანიტი - ნაერთები რკინასთან და ა.შ.

მაგრამ ეს რთულია და მოითხოვს ძვირადღირებულ აღჭურვილობას. მოპოვების მეთოდები გარკვეულწილად განსხვავებულია, რადგან მადნის შემადგენლობა განსხვავებულია. მაგალითად, ილმენიტის მადნებიდან ლითონის მოპოვების სქემა ასე გამოიყურება:

• ტიტანის წიდის მიღება - კლდე იტვირთება ელექტრო რკალის ღუმელში შემამცირებელ აგენტთან - ანტრაციტთან ერთად, ნახშირიდა თბება 1650 C. ამავდროულად გამოიყოფა რკინა, რომელიც გამოიყენება თუჯის და ტიტანის დიოქსიდის მისაღებად წიდაში;
• წიდა ქლორირებულია მაღაროში ან მარილის ქლორატორებში. პროცესის არსი არის მყარი დიოქსიდის გადაქცევა აირისებრ ტიტანის ტეტრაქლორიდში;
• რეზისტენტულ ღუმელებში სპეციალურ კოლბებში ლითონი მცირდება ნატრიუმით ან მაგნიუმით ქლორიდიდან. შედეგად მიიღება მარტივი მასა - ტიტანის ღრუბელი. ეს არის ტექნიკური ტიტანი, რომელიც საკმაოდ შესაფერისია ქიმიური აღჭურვილობის წარმოებისთვის, მაგალითად;
• თუ საჭიროა უფრო სუფთა ლითონი, ისინი მიმართავენ გადამუშავებას - ამ შემთხვევაში, ლითონი რეაგირებს იოდთან, რათა მიიღონ აირისებრი იოდიდი, ხოლო ეს უკანასკნელი, ტემპერატურის - 1300-1400 C და ელექტრული დენის გავლენით, იშლება, გამოყოფს. სუფთა ტიტანი. ელექტრული დენი მიეწოდება ტიტანის მავთულს, რომელიც გადაჭიმულია რეტორტში, რომელზედაც ილექება სუფთა ნივთიერება.

ტიტანის ინგოტების მისაღებად ტიტანის ღრუბელს დნება ვაკუუმ ღუმელში წყალბადისა და აზოტის დაშლის თავიდან ასაცილებლად.

ტიტანის ფასი 1 კგ-ზე ძალიან მაღალია: სისუფთავის ხარისხიდან გამომდინარე, ლითონი 1 კგ-ზე $25-დან $40-მდე ღირს.მეორეს მხრივ, მჟავა მდგრადი უჟანგავი ფოლადის აპარატის საქმე ეღირება 150 რუბლი. და გაგრძელდება არაუმეტეს 6 თვისა. ტიტანი ეღირება დაახლოებით 600 r, მაგრამ მუშაობს 10 წლის განმავლობაში. რუსეთში ტიტანის წარმოების მრავალი ობიექტია.

გამოყენების სფეროები

გაწმენდის ხარისხის გავლენა ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებზე გვაიძულებს განვიხილოთ იგი ამ თვალსაზრისით. ასე რომ, ტექნიკურს, ანუ არა ყველაზე სუფთა ლითონს, აქვს შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობა, სიმსუბუქე და სიმტკიცე, რაც განსაზღვრავს მის გამოყენებას:

• ქიმიური მრეწველობა- სითბოს გადამცვლელები, მილები, გარსაცმები, ტუმბოს ნაწილები, ფიტინგები და ა.შ. მასალა შეუცვლელია იმ ადგილებში, სადაც საჭიროა მჟავა წინააღმდეგობა და სიმტკიცე;
• სატრანსპორტო ინდუსტრია- ნივთიერება გამოიყენება მანქანების დასამზადებლად მატარებლებიველოსიპედებს. პირველ შემთხვევაში ლითონი ნაერთების უფრო მცირე მასას იძლევა, რაც წევას უფრო ეფექტურს ხდის, ამ უკანასკნელში კი სიმსუბუქესა და სიმტკიცეს ანიჭებს, ტყუილად არ ითვლება ტიტანის ველოსიპედის ჩარჩო საუკეთესოდ;
• საზღვაო საქმეები- ტიტანი გამოიყენება სითბოს გადამცვლელების, წყალქვეშა ნავების გამონაბოლქვის, სარქველების, პროპელერების და ა.შ.
• in მშენებლობაფართოდ გამოიყენება - ტიტანი - შესანიშნავი მასალა ფასადების და სახურავების მოსაპირკეთებლად. სიძლიერესთან ერთად, შენადნობი უზრუნველყოფს არქიტექტურისთვის მნიშვნელოვან კიდევ ერთ უპირატესობას - პროდუქტებს ყველაზე უცნაური კონფიგურაციის მინიჭების შესაძლებლობას, შენადნობის ფორმირების შესაძლებლობა შეუზღუდავია.

სუფთა ლითონი ასევე ძალიან მდგრადია მაღალი ტემპერატურის მიმართ და ინარჩუნებს სიმტკიცეს. განაცხადი აშკარაა:

• სარაკეტო და საავიაციო მრეწველობა - მისგან მზადდება გარსი. ძრავის ნაწილები, შესაკრავები, შასის ნაწილები და ასე შემდეგ;
• მედიცინა - ბიოლოგიური ინერტულობა და სიმსუბუქე ხდის ტიტანს ბევრად უფრო პერსპექტიულ მასალად პროთეზირებისთვის, გულის სარქველამდე;
• კრიოგენული ტექნოლოგია - ტიტანი ერთ-ერთია იმ მცირერიცხოვან ნივთიერებებს შორის, რომელიც ტემპერატურის დაწევისას მხოლოდ ძლიერდება და არ კარგავს პლასტიურობას.

ტიტანი არის უმაღლესი სიმტკიცის სტრუქტურული მასალა ასეთი სიმსუბუქითა და ელასტიურობით. ეს უნიკალური თვისებები მას უფრო და უფრო მეტს აძლევს მნიშვნელოვანი როლიეროვნულ ეკონომიკაში.

ქვემოთ მოყვანილი ვიდეო გეტყვით სად უნდა მიიღოთ ტიტანი დანით:

ტიტანის(ლათ. ტიტანი), ti, მენდელეევის პერიოდული სისტემის IV ჯგუფის ქიმიური ელემენტი; ატომური ნომერი 22, ატომური მასა 47,90; არის ვერცხლისფერი თეთრი ფერის მსუბუქი ლითონები.ბუნებრივი T. შედგება ხუთი სტაბილური იზოტოპის ნარევისაგან: 46 ti (7,95%), 47 ti (7,75%), 48 ti (73,45%), 49 ti (5,51%), 50 ti (5 ,34%). ცნობილია ხელოვნური რადიოაქტიური იზოტოპები 45 ti (ti 1/2 = 3.09 თ, 51 ti (ti 1/2 = 5.79 წთ) და ა.შ.

ისტორიის მინიშნება. T. დიოქსიდის სახით აღმოაჩინა ინგლისელმა მოყვარულმა მინერალოგმა ვ. გრეგორმა 1791 წელს ქალაქ მენაკანის (ინგლისი) მაგნიტურ ფერშიან ქვიშებში; 1795 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა M.G. Klaproth-მა დაადგინა, რომ მინერალი რუტილიარის იმავე ლითონის ბუნებრივი ოქსიდი, რომელსაც მან უწოდა "ტიტანი" [ბერძნულ მითოლოგიაში ტიტანები არიან ურანის (სამოთხის) და გაიას (დედამიწის) შვილები]. დიდი ხნის განმავლობაში შეუძლებელი იყო ტ.-ის სუფთა სახით გამოყოფა; მხოლოდ 1910 წელს ამერიკელმა მეცნიერმა M.A. Hunter-მა მიიღო მეტალის ნატრიუმი მისი ქლორიდის ნატრიუმით გახურებით დალუქულ ფოლადის ბომბში. მის მიერ მიღებული ლითონი იყო დრეკადი მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე და მყიფე ოთახის ტემპერატურაზე მინარევების მაღალი შემცველობის გამო. სუფთა ტიტანის თვისებების შესწავლის შესაძლებლობა გაჩნდა მხოლოდ 1925 წელს, როდესაც ჰოლანდიელმა მეცნიერებმა ა. ვან არკელმა და ჯ. დე ბურმა მიიღეს მაღალი სისუფთავის ლითონის პლასტმასი დაბალ ტემპერატურაზე ტიტანის იოდიდის თერმული დისოციაციის გზით.

განაწილება ბუნებაში. T. ერთ-ერთი გავრცელებული ელემენტია, მისი საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) წონით 0,57%-ია (სტრუქტურულ ლითონებს შორის სიმრავლით მეოთხე ადგილზეა, რკინის, ალუმინის და მაგნიუმის შემდეგ). ყველაზე მეტად ე.წ „ბაზალტის ჭურვის“ ძირითად ქანებში (0,9%), ნაკლებად „გრანიტის გარსის“ ქანებში (0,23%) და კიდევ უფრო ნაკლებად ულტრაბაზისურ ქანებში (0,03%) და ა.შ. . კლდეებიტ.-ში გამდიდრებულ მინერალებს მიეკუთვნება ძირითადი ქანების პეგმატიტები, ტუტე ქანები, სიენიტები და მათთან დაკავშირებული პეგმატიტები.ცნობილია სამოცი შვიდი T. მინერალი, უმეტესად ცეცხლოვანი წარმოშობისა; ყველაზე მნიშვნელოვანია რუტილი და ილმენიტი.

ბიოსფეროში ძირითადად დისპერსიულია თ. ზღვის წყალში შეიცავს 1 10 -7%; თ. სუსტი მიგრანტია.

ფიზიკური თვისებები. T. არსებობს ორი ალოტროპული მოდიფიკაციის სახით: 882,5 ° C ტემპერატურის ქვემოთ, a-ფორმა ექვსკუთხა შეფუთული გისოსით სტაბილურია ( ა= 2.951 å, თან= 4,679 å), და ამ ტემპერატურის ზემოთ - b-ფორმა კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსით a = 3,269 ფუნტი მინარევებსა და დოპანტებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეცვალონ a/b ტრანსფორმაციის ტემპერატურა.

სიმკვრივე a-ფორმა 20 °C-ზე 4.505 გ/სმ 3 a 870 °C-ზე 4.35 გ/სმ 3 b-ფორმირდება 900 °C ტემპერატურაზე 4.32 გ/სმ 3; ატომური რადიუსი ti 1,46 å, იონური რადიუსი ti + 0,94 å, ti 2+ 0,78 å, ti 3+ 0,69 å, ti 4+ 0,64 å , ტ pl 1668±5°С, ტკიპ 3227 °С; თბოგამტარობა 20-25 °С დიაპაზონში 22.065 სამ/(მ? TO) ; წრფივი გაფართოების ტემპერატურის კოეფიციენტი 20 °C-ზე 8.5? 10 -6, 20-700 ° C დიაპაზონში 9.7? 10 -6; თბოტევადობა 0,523 კჯ/(კგ? TO) ; ელექტრული წინაღობა 42.1? 10-6 ომ? სმ 20 °C ტემპერატურაზე; ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი 0,0035 20 °C-ზე; აქვს ზეგამტარობა 0,38 ± 0,01 K. T. პარამაგნიტური, სპეციფიური მაგნიტური მგრძნობელობა (3,2 ± 0,4)? 10 -6 20°C-ზე. დაჭიმვის სიმტკიცე 256 მნ/მ 2 (25,6 კგფ/მმ 2) , დრეკადობა 72%, ბრინელის სიხისტე 1000-ზე ნაკლები მნ/მ 2 (100 კგფ/მმ 2) . ნორმალური ელასტიურობის მოდული 108000 მნ/მ 2 (10800 კგფ/მმ 2) . მაღალი სისუფთავის გაყალბების ლითონი ნორმალურ ტემპერატურაზე.

ინდუსტრიაში გამოყენებული ტექნიკური კლასი შეიცავს ჟანგბადის, აზოტის, რკინის, სილიციუმის და ნახშირბადის მინარევებს, რომლებიც ზრდის მის სიმტკიცეს, ამცირებს პლასტიურობას და გავლენას ახდენს პოლიმორფული ტრანსფორმაციის ტემპერატურაზე, რომელიც ხდება 865-920°C დიაპაზონში. ტექნიკური კლასებისთვის VT1-00 და VT1-0, სიმკვრივე არის დაახლოებით 4.32 გ/სმ 3 , დაჭიმვის სიმტკიცე 300-550 მნ/მ 2 (30-55 კგფ/მმ 2) , დრეკადობა არანაკლებ 25%, ბრინელის სიმტკიცე 1150-1650 მნ/მ 2 (115-165 კგფ/მმ 2) . Ti 3 ატომის გარე ელექტრონული გარსის კონფიგურაცია დ 2 4 ს 2 .

ქიმიური თვისებები . სუფთა T. - რეაქტიული გარდამავალი ელემენტი,ნაერთებში მას აქვს ჟანგვის მდგომარეობა + 4, ნაკლებად ხშირად +3 და +2. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე და 500-550 ° C-მდე, ის კოროზიისადმი მდგრადია, რაც აიხსნება მის ზედაპირზე თხელი, მაგრამ ძლიერი ოქსიდის ფირის არსებობით.

მნიშვნელოვნად ურთიერთქმედებს ატმოსფერულ ჟანგბადთან 600 ° C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე tio 2-ის წარმოქმნით. . ტიტანის თხელი ჩიპები არასაკმარისი შეზეთვით შეიძლება დაიჭიროს ცეცხლი დამუშავების დროს. საკმარისი ჟანგბადის კონცენტრაციით გარემოხოლო ოქსიდის ფირის დაზიანება ზემოქმედებით ან ხახუნით, შესაძლებელია ლითონის აალება ოთახის ტემპერატურაზე და შედარებით დიდ ნაჭრებად.

ოქსიდის ფილმი არ იცავს თხევად მდგომარეობაში თერმომეტრს ჟანგბადთან შემდგომი ურთიერთქმედებისგან (მაგალითად, ალუმინისგან განსხვავებით), ამიტომ მისი დნობა და შედუღება უნდა განხორციელდეს ვაკუუმში, ნეიტრალური აირის ატმოსფეროში ან ქვეშ. ნაკადი. თ.-ს აქვს ატმოსფერული აირების და წყალბადის შთანთქმის უნარი, წარმოქმნის პრაქტიკული გამოყენებისთვის შეუფერებელ მყიფე შენადნობებს; გააქტიურებული ზედაპირის არსებობისას წყალბადის შეწოვა ხდება უკვე ოთახის ტემპერატურაზე დაბალი სიჩქარით, რაც მნიშვნელოვნად იზრდება 400 °C და ზემოთ. წყალბადის ხსნადობა T.-ში შექცევადია და ამ გაზის თითქმის მთლიანად ამოღება შესაძლებელია ვაკუუმური ანეილით. აზოტი რეაგირებს აზოტთან 700 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, წარმოქმნის კალის ტიპის ნიტრიდებს; წვრილი ფხვნილის ან მავთულის სახით T. შეიძლება დაიწვას აზოტის ატმოსფეროში. თ.-ში აზოტისა და ჟანგბადის დიფუზიის სიჩქარე გაცილებით დაბალია, ვიდრე წყალბადის. ამ აირებთან ურთიერთქმედების შედეგად მიღებული ფენა ხასიათდება გაზრდილი სიხისტეთა და მტვრევადობით და უნდა მოიხსნას ტიტანის პროდუქტების ზედაპირიდან ოქროვით ან დამუშავებით. T. ენერგიულად ურთიერთქმედებს მშრალ ჰალოგენებთან , სველ ჰალოგენებთან მიმართებაში ის სტაბილურია, რადგან ტენიანობა ინჰიბიტორის როლს ასრულებს.

ლითონი მდგრადია ყველა კონცენტრაციის აზოტის მჟავაში (გარდა წითელი აორთქლების მჟავისა, რომელიც იწვევს მჟავას კოროზიულ გახეთქვას და რეაქცია ხანდახან აფეთქებით მიმდინარეობს), ასევე გოგირდმჟავას სუსტ ხსნარებში (5%-მდე). წონა). მარილწყალბადის, ჰიდროქლორინის, კონცენტრირებული გოგირდის, ასევე ცხელი ორგანული მჟავები: ოქსილის, ჭიანჭველა და ტრიქლორძმარმჟავა რეაქციაში შედის T-სთან.

T. არის კოროზიისადმი მდგრადი ატმოსფერულ ჰაერში, ზღვის წყალში და ზღვის ატმოსფეროში, ტენიან ქლორში, ქლორ წყალში, ცხელ და ცივ ქლორიდის ხსნარებში, სხვადასხვა ტექნოლოგიურ ხსნარებში და რეაგენტებში, რომლებიც გამოიყენება ქიმიურ, ნავთობის, ქაღალდის და სხვა ინდუსტრიებში, აგრეთვე. ჰიდრომეტალურგიაში. T. წარმოქმნის ლითონის მსგავს ნაერთებს C, B, se და si-სთან, რომლებიც გამოირჩევიან ცეცხლგამძლეობითა და მაღალი სიმტკიცით. ტიგის კარბიდი ( ტ pl 3140 °C) მიიღება tio 2 ნარევის გაცხელებით ჭვარტლთან 1900-2000 °C ტემპერატურაზე წყალბადის ატმოსფეროში; კალის ნიტრიდი ( ტ pl 2950 ° C) - T.-ს ფხვნილის აზოტში გაცხელებით 700 ° C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ცნობილია სილიციდები tisi 2, ti 5 si 3, tisi და borides tib, ti 2 b 5, tib 2. 400-დან 600°C-მდე ტემპერატურაზე T. შთანთქავს წყალბადს მყარი ხსნარებისა და ჰიდრიდების წარმოქმნით (tih, tih 2). როდესაც tio 2 შერწყმულია ტუტეებთან, წარმოიქმნება მეტა- და ორთოტიტანატების ტიტანის მჟავა მარილები (მაგალითად, na 2 tio 3 და na 4 tio 4), ასევე პოლიტიტანატები (მაგალითად, na 2 ti 2 o 5 და na 2. ti 3 o 7). ტიტანატებს მიეკუთვნება ტეტანუსის ყველაზე მნიშვნელოვანი მინერალები, როგორიცაა ილმენიტი fetio 3 და perovskite catio 3. ყველა ტიტანატი წყალში ოდნავ ხსნადია. ტიტანის დიოქსიდი, ტიტანის მჟავები (ნალექები) და ტიტანატები იხსნება გოგირდმჟავაში და წარმოიქმნება ხსნარები, რომლებიც შეიცავს tioso 4 ტიტანილ სულფატს. ხსნარების განზავებისა და გაცხელებისას ჰიდროლიზის შედეგად წარმოიქმნება h 2 tio 3, საიდანაც მიიღება T დიოქსიდი. როდესაც წყალბადის ზეჟანგი ემატება ti (iv) ნაერთების შემცველ მჟავე ხსნარებს, შემადგენლობის პეროქსიდი (სუპერტიტანული) მჟავები h. 4 tio 5 და h 4 tio იქმნება 8 და მათი შესაბამისი მარილები; ეს ნაერთები შეფერილია ყვითელ ან ნარინჯისფერ-წითელ (თ. კონცენტრაციის მიხედვით), რომელიც გამოიყენება ტ-ის ანალიტიკური განსაზღვრისათვის.

ქვითარი. მეტალის ვერცხლისწყლის მოპოვების ყველაზე გავრცელებული მეთოდია მაგნიუმ-თერმული მეთოდი, ანუ ნატრიუმის ტეტრაქლორიდის შემცირება მეტალის მაგნიუმით (ნაკლებად ხშირად ნატრიუმი):

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

ორივე შემთხვევაში საწყის ნედლეულს წარმოადგენს ტიტანის ოქსიდური საბადოები - რუტილი, ილმენიტი და სხვა. წიდა (როგორც რუტილი) ექვემდებარება ქლორირებას ნახშირბადის თანდასწრებით, რათა წარმოიქმნას T. ტეტრაქლორიდი, რომელიც გაწმენდის შემდეგ შედის ნეიტრალური ატმოსფეროს რედუქტორში.

ამ პროცესის მიხედვით, ფოლადი მიიღება სპონგური ფორმით და, დაფქვის შემდეგ, ვაკუუმურ რკალის ღუმელში ხელახლა დნება ინგოტებად, შენადნობი დანამატების შემოღებით, თუ საჭიროა შენადნობის მისაღებად. მაგნიუმის თერმული მეთოდი საშუალებას გაძლევთ შექმნათ დიდი სამრეწველო წარმოებათ. დახურული ტექნოლოგიური ციკლით, ვინაიდან რედუქციის დროს წარმოქმნილი სუბპროდუქტი - მაგნიუმის ქლორიდი იგზავნება ელექტროლიზზე მაგნიუმის და ქლორის მისაღებად.

რიგ შემთხვევებში, ხელსაყრელია ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდების გამოყენება ტიტანისა და მისი შენადნობებისგან პროდუქციის წარმოებისთვის. განსაკუთრებით წვრილი ფხვნილების მისაღებად (მაგალითად, რადიოელექტრონიკისთვის), შესაძლებელია ტიტანის დიოქსიდის რედუქცია კალციუმის ჰიდრიდთან ერთად.

ძალიან სწრაფად განვითარდა ლითონის ტ. მსოფლიო წარმოება: დაახლოებით 2 ტ 1948 წელს, 2100 წ ტ 1953 წელს 20 000 ტ 1957 წელს; 1975 წელს 50000-ს გადააჭარბა ტ.

განაცხადი . T.-ის მთავარი უპირატესობები სხვა სტრუქტურულ ლითონებთან შედარებით არის სიმსუბუქის, სიძლიერის და კოროზიის წინააღმდეგობის კომბინაცია. ტიტანის შენადნობები აბსოლუტური და მით უმეტეს სპეციფიკური სიმტკიცით (ანუ სიმკვრივესთან დაკავშირებული სიძლიერე) აღემატება სხვა ლითონებზე დაფუძნებულ შენადნობებს (მაგალითად, რკინას ან ნიკელს) -250-დან 550 ° C-მდე ტემპერატურაზე და ისინი შესადარებელია. კოროზიის დროს კეთილშობილი ლითონის შენადნობები . თუმცა თ.-მ დამოუკიდებელ სტრუქტურულ მასალად გამოყენება მხოლოდ 1950-იან წლებში დაიწყო. მე -20 საუკუნე მადნებიდან მისი მოპოვებისა და გადამუშავების დიდი ტექნიკური სირთულეების გამო (რის გამოც პირობითად მოიხსენიეს თ. იშვიათი ლითონები ) . ტექნოლოგიის ძირითადი ნაწილი იხარჯება საავიაციო და სარაკეტო ტექნოლოგიებისა და საზღვაო გემთმშენებლობის საჭიროებებზე. . ფერო-ტიტანის შენადნობები რკინით, ცნობილი როგორც ფეროტიტანი (20-50% რკინა), ემსახურება როგორც შენადნობი დანამატი და დეოქსიდიზატორი მაღალი ხარისხის ფოლადებისა და სპეციალური შენადნობების მეტალურგიაში.

ტექნიკური ტექნოლოგია გამოიყენება ტანკების, ქიმიური რეაქტორების, მილსადენების, ფიტინგების, ტუმბოების და სხვა პროდუქტების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ აგრესიულ გარემოში, მაგალითად, ქიმიურ ინჟინერიაში. ფერადი ლითონების ჰიდრომეტალურგიაში გამოიყენება აპარატურა T-დან, რომელიც ემსახურება ფოლადის ნაწარმის დაფარვას. . ხშირ შემთხვევაში, სითბოს გამოყენება იძლევა დიდ ტექნიკურ და ეკონომიკურ ეფექტს, არა მხოლოდ აღჭურვილობის მომსახურების ვადის გაზრდით, არამედ პროცესების გაძლიერების შესაძლებლობით (როგორც, მაგალითად, ნიკელის ჰიდრომეტალურგიაში). T.-ის ბიოლოგიური უვნებლობა მას შესანიშნავ მასალად აქცევს კვების მრეწველობისა და რეკონსტრუქციული ქირურგიის აღჭურვილობის დასამზადებლად. ღრმა სიცივის პირობებში კარგი პლასტიურობის შენარჩუნებისას მატულობს თ-ის სიძლიერე, რაც შესაძლებელს ხდის კრიოგენული ტექნოლოგიის სტრუქტურულ მასალად გამოყენებას. T. კარგად ერგება გასაპრიალებელს, ფერთა ანოდირებას და ზედაპირის მოპირკეთების სხვა მეთოდებს და, შესაბამისად, გამოიყენება სხვადასხვა მხატვრული ნაწარმის დასამზადებლად, მათ შორის მონუმენტური ქანდაკების დასამზადებლად. ამის მაგალითია ძეგლი მოსკოვში, რომელიც აღმართულია დედამიწის პირველი ხელოვნური თანამგზავრის გაშვების საპატივცემულოდ. ტიტანის ნაერთებიდან პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს ტიტანის ოქსიდებს, ტიტანის ჰალოიდებს და ასევე ტიტანის სილიციდებს, რომლებიც გამოიყენება მაღალტემპერატურულ ტექნოლოგიაში; T. borides და მათი შენადნობები, რომლებიც გამოიყენება ატომურ ელექტროსადგურებში მოდერატორებად მათი შეღწევადობისა და დიდი ნეიტრონების დაჭერის განივი კვეთის გამო. ხელსაწყოს ნაწილია კარბიდი T., რომელსაც აქვს მაღალი სიმტკიცე მყარი შენადნობებიგამოიყენება საჭრელი ხელსაწყოების დასამზადებლად და აბრაზიულ მასალად.

საფუძველს ემსახურება ტიტანის დიოქსიდი და ბარიუმის ტიტანატი ტიტანის კერამიკა,და ბარიუმის ტიტანატი ყველაზე მნიშვნელოვანია ფეროელექტრული.

S. G. გლაზუნოვი.

ტიტანი სხეულში. მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილებში მუდმივად იმყოფება თ. ხმელეთის მცენარეებში მისი კონცენტრაცია არის დაახლოებით 10-4% , საზღვაო - 1.2-დან? 10-3-დან 8-მდე? 10 -2% , ხმელეთის ცხოველების ქსოვილებში - 2-ზე ნაკლები? 10 -4% , საზღვაო - 2-დან? 10-4-დან 2-მდე? 10-2%. გროვდება ხერხემლიანებში ძირითადად რქოვან წარმონაქმნებში, ელენთაში, თირკმელზედა ჯირკვლებში, ფარისებრ ჯირკვალში, პლაცენტაში; ცუდად შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან. ადამიანებში თ-ის დღიური მიღება საკვებთან და წყალთან ერთად შეადგენს 0,85-ს მგ;გამოიყოფა შარდით და განავლით (0.33 და 0.52 მგშესაბამისად). შედარებით დაბალი ტოქსიკურობა.

ნათ.: Glazunov S. G., Moiseev V. N., სტრუქტურული ტიტანის შენადნობები, M., 1974; ტიტანის მეტალურგია, მ., 1968; გოროშჩენკო ია.გ., ტიტანის ქიმია, [ქ. 1-2], კ., 1970-72; zwicker u., titan und titanlegierungen, b., 1974; ბოუენ ჰ. მე. მ., მიკროელემენტები ბიოქიმიაში, ლ.- ნ. წ., 1966 წ.