Svojstva i primjena titana

Titan je 22. element u periodnom sustavu i deveti po zastupljenosti element, kao i četvrti najrasprostranjeniji metalni element u zemljinoj kori. Minerali u kojima se nalazi nalaze se u aluvijalnim i vulkanskim formacijama, a naslage obično sadrže između 2 i 12% teških minerala - poput ilmenita, rutila, leukoksena, cirkona i drugih, među kojima su rutil i ilmenit dva primarna minerala koja sadrže titan, koji čini 24% zemljine kore. Međutim, u prirodi se javlja samo u kemijskim kombinacijama; najčešći su kisik i željezo. Kina ima rezerve titana prve po veličini-vanadij titano-magnetit u Panzhihua, Sečuan, dostupna je zanemariva količina (oko 1,5 milijardi tona, što čini 97% kineskih dokazanih rezervi).

Titan je vrsta jakog metala niske gustoće koji je prilično rastezljiv (osobito u okruženju bez kisika), sjajan i metalik-bijele boje. Uživa u mnogim jedinstvenim svojstvima.

Fizička svojstva

Omjer čvrstoće i težine. Omjer čvrstoće i težine datog materijala je čvrstoća materijala podijeljena s masom (koja se obično naziva i težina na planeti Zemlji) materijala. Točnije, specifična čvrstoća je čvrstoća materijala podijeljena s gustoćom. Titan je poznat po visokom omjeru čvrstoće i težine. Ovaj je metal čvrst kao čelik i 45% lakši, ali iako je dvostruko jači od aluminija, 60% je teži. Ovaj omjer ga čini idealnim za zrakoplovnu i druge primjene

Loš vodič topline i električne energije. Talište titana je 3.034 ° F ili 1.668 ° C. Relativno visoko talište čini ga korisnim kao vatrostalni metal. Osim toga, u usporedbi s drugim metalima, titan je paramagnetski i dobro prenosi toplinu. Također ima prilično nisku električnu i toplinsku vodljivost. Tako se njegova veličina vrlo malo mijenja pod ekstremnim temperaturnim promjenama. Međutim, titan je supravodljiv kada se ohladi ispod kritične temperature od 0,49 K.

Vlačna čvrstoća. Titan ima krajnju vlačnu čvrstoću od oko 434 MPa (63 000 psi), jednaku snazi ​​običnih niskokvalitetnih čeličnih legura.

Gustoća. Gustoća titana je 4,5 grama po cm3, mnogo manja od željeza - zato su legure titana toliko važne u zrakoplovnoj industriji.

Snaga zamora. Također se naziva izdržljivost, snaga umora odnosi se na najveći stres koji materijal može izdržati za određeni broj ciklusa bez loma. Legura titana ima vrlo visoku čvrstoću na zamor, dostižući 106-107 ciklusa.

Kemijska svojstva

Otpornost na koroziju. Titan ima visoku pasivnost (pasivnost je gubitak elektrokemijske reaktivnosti, čime se smanjuje brzina korozije metala); stoga pokazuje visoku razinu otpornosti na koroziju prema većini mineralnih kiselina i klorida. Površina metala titana i njegovih legura oksidira odmah nakon izlaganja zraku i tvori tanki neporozni pasivizacijski sloj koji štiti rasuti metal od daljnje oksidacije ili korozije.

Toksičnost. Također je netoksičan i biološki kompatibilan s ljudskim tkivom i kostima, što ga čini idealnim materijalom za medicinske implantate.

Otpornost na kiseline. Titan je sposoban izdržati napad razrijeđene sumporne i klorovodične kiseline, otopine klorida i većine organskih kiselina. Međutim, titan nagrizaju koncentrirane kiseline.

Ova jedinstvena svojstva titana čine ga idealnim metalom za širok raspon primjena.

Vazduhoplovstvo

Titan se smatra "zrakoplovnim metalom". Rečeno je da se do 2006. 73% metala titana u SAD -u još uvijek koristilo za zrakoplovnu izgradnju. Kao što smo gore spomenuli, titan je čvrst kao čelik, ali 45% lakši i odlikuje se vrlo velikom vlačnom čvrstoćom čak i pri visokim temperaturama, visokom otpornošću na koroziju i sposobnošću izdržavanja ekstremnih temperatura. Stoga se titan uglavnom koristi u zrakoplovima, cijevima za elektrane, oklopnjačama, svemirskim letjelicama i projektilima. Na primjer, Boeing 777 ima najveću, praznu, radnu težinu od približno 304000 funti ili 137,8 metričkih tona. Od te ogromne težine, 59 tona izrađeno je od titana.

Marine

Metal je topljiv u koncentriranim kiselinama, ali ne i u vodi. Kad biste list titana uronili u morsku vodu 4000 godina, on bi imao koroziju samo do dubine otprilike debljine komada kopirnog papira. Stoga se titan koristi za izradu osovina propelera, opreme i izmjenjivača topline u postrojenjima za desalinizaciju; grijači-rashladni uređaji za akvarije s morskom vodom, ribarsku liniju i vođu te ronioci' noževi. Titan se također koristi u kućištima i komponentama uređaja za nadzor i nadzor u znanosti i vojsci koji se nalaze u oceanima.

Medicinski

Titan je biološki kompatibilan s ljudskim tijelom, što znači da ga tijelo ne pokušava odbaciti. Također ima prirodnu sposobnost integriranja s kostima u tijelu za stvaranje trajne strukture. To ga čini korisnim za široku populaciju