Titan upptäcktes i Cornwall, Storbritannien, av William Gregor 1791 och namngavs av Martin Heinrich Klaproth efter titanerna i grekisk mytologi. Elementet förekommer inom ett antal mineralfyndigheter, huvudsakligen rutil och ilmenit, som är brett fördelade i jordskorpan och litosfären; det finns i nästan alla levande saker, liksom kroppar av vatten, stenar och jordar. Metallen utvinns ur sina huvudsakliga mineralmalmer genom Kroll- och Hunter-processerna. Den vanligaste föreningen, titandioxid, är en populär fotokatalysatorer och används vid tillverkning av vita pigment. Andra föreningar innefattar titantetraklorid (TiCl4), en komponent i rökridåer och katalysatorer; och titantriklorid (TiCl3), som används som katalysator vid framställning av polypropen.
Titan kan legeras med järn, aluminium, vanadin och molybden, bland andra element, för att producera starka, lätta legeringar för flygindustrin (jetmotorer, missiler och rymdfarkoster), militära, industriella processer (kemikalier och petrokemikalier, avsaltningsanläggningar, massa och papper) bil, jordbruk (jordbruk), medicinska proteser, ortopediska implantat, dentala och endodontiska instrument och filer, tandimplantat, sportartiklar, smycken, mobiltelefoner, och andra applikationer.
De två mest användbara egenskaperna hos metallen är korrosionsbeständighet och förhållande mellan styrka och densitet, det högsta av något metalliskt element. I sitt olegerade tillstånd är titan lika starkt som vissa stål men mindre tätt. Det finns två allotropa former och fem naturligt förekommande isotoper av detta element, 46Ti till 50Ti, med 48Ti som den vanligaste (73,8%).
Fysiska egenskaper
Som metall är titan känt för sitt höga förhållande mellan hållfasthet och vikt. Det är en stark metall med låg densitet som är ganska duktil (särskilt i en syrefri miljö), glänsande och metallisk-vit i färgen. Den relativt höga smältpunkten (1 668 ° C eller 3 034 ° F) gör den användbar som eldfast metall. Den är paramagnetisk och har ganska låg elektrisk och värmeledningsförmåga jämfört med andra metaller. Titan är supraledande när det kyls under sin kritiska temperatur på 0,49 K.
Kommersiellt rena (99,2% rena) kvaliteter av titan har den ultimata draghållfastheten på cirka 434 MPa (63 000 psi), lika med den för vanliga, lågkvalitativa stållegeringar, men är mindre täta. Titan är 60% tätare än aluminium, men mer än dubbelt så stark som den vanligaste 6061-T6 aluminiumlegeringen. Vissa titanlegeringar (t.ex. Beta C) uppnår draghållfastheter på över 1 400 MPa (200 000 psi). Titan förlorar dock styrka vid uppvärmning över 430 ° C (806 ° F).
Titan är inte lika svårt som vissa kvaliteter av värmebehandlat stål; den är icke-magnetisk och en dålig ledare av värme och el. Bearbetning kräver försiktighetsåtgärder eftersom materialet kan gallra om inte skarpa verktyg och korrekta kylmetoder används. Liksom stålkonstruktioner har de som är gjorda av titan en utmattningsgräns som garanterar livslängd i vissa applikationer.
Metallen är en dimorf allotrop av en sexkantig α form som förändras till en kroppscentrerad kubisk (gitter) β form vid 882 ° C (1 620 ° F). Den specifika värmen i den α formen ökar dramatiskt när den värms upp till denna övergångstemperatur men faller sedan och förblir ganska konstant för β form oavsett temperatur.
Kemiska egenskaper
Liksom aluminium och magnesium oxiderar ytan av titanmetall och dess legeringar omedelbart vid exponering för luft för att bilda ett tunt icke-poröst passiveringsskikt som skyddar bulkmetallen från ytterligare oxidation eller korrosion. När det först bildas är detta skyddande skikt bara 1-2 nm tjockt men det fortsätter att växa långsamt och når en tjocklek av 25 nm på fyra år. Detta lager ger titan utmärkt korrosionsbeständighet, nästan motsvarande platina.
Titan kan motstå attacker genom utspädda svavelsyra och saltsyror, kloridlösningar och de flesta organiska syror. Titan korroderas emellertid av koncentrerade syror. Som indikeras av dess negativa redoxpotential är titan termodynamiskt en mycket reaktiv metall som brinner i en normal atmosfär vid lägre temperaturer än smältpunkten. Smältning är endast möjlig i en inert atmosfär eller i vakuum. Vid 550 ° C (1,022 ° F) kombineras den med klor. Det reagerar också med de andra halogenerna och absorberar väte.
Titan reagerar lätt med syre vid 1 200 ° C (2 190 ° F) i luft och vid 610 ° C (1 130 ° F) i rent syre och bildar titandioxid. Titan är ett av de få element som brinner i ren kvävgas och reagerar vid 800 ° C (1,470 ° F) för att bilda titannitrid, vilket orsakar försprödning. På grund av sin höga reaktivitet med syre, kväve och många andra gaser är titan som indunstas från filament grunden för titansublimeringspumpar, där titan fungerar som en scavenger för dessa gaser genom att kemiskt binda till dem. Sådana pumpar producerar billigt extremt låga tryck i ultrahöga vakuumsystem.
Förekomst
Titan är det nionde vanligaste elementet i jordskorpan (0,63 viktprocent) och den sjunde vanligaste metallen. Det är närvarande som oxider i de flesta magmatiska bergarter, i sediment som härrör från dem, i levande saker och i naturliga vattendrag. Av de 801 typer av magmatiska bergarter som analyserats av United States Geological Survey innehöll 784 titan. Dess andel i jordar är ungefär 0,5 till 1,5%.
Vanliga titanhaltiga mineraler är anatas, brookit, ilmenit, perovskit, rutil och titanit (sphene). Akaogiit är ett extremt sällsynt mineral som består av titandioxid. Av dessa mineraler har endast rutil och ilmenit ekonomisk betydelse, men även de är svåra att hitta i höga koncentrationer. Omkring 6,0 respektive 0,7 miljoner ton av dessa mineraler bröts under 2011. Betydande titanbärande ilmenitfyndigheter finns i västra Australien, Kanada, Kina, Indien, Moçambique, Nya Zeeland, Norge, Sierra Leone, Sydafrika och Ukraina. Cirka 210 000 ton titanmetallsvampar producerades 2020, mestadels i Kina (110 000 ton), Japan (50 000 ton), Ryssland (33 000 ton) och Kazakstan (15 000 ton). De totala reserverna av anatas, ilmenit och rutil uppskattas överstiga 2 miljarder ton.
Koncentrationen av titan är cirka 4 picomolar i havet. Vid 100 °C uppskattas koncentrationen av titan i vatten vara mindre än 10–7 M vid pH 7. Titanarternas identitet i vattenlösning är fortfarande okänd på grund av dess låga löslighet och bristen på känsliga spektroskopiska metoder, även om endast 4+ oxidationstillståndet är stabilt i luft. Inga bevis finns för en biologisk roll, även om sällsynta organismer är kända för att ackumulera höga koncentrationer av titan.
Titan finns i meteoriter, och det har upptäckts i solen och i stjärnor av M-typ (den kallaste typen) med en yttemperatur på 3 200 ° C (5 790 ° F). Stenar som fördes tillbaka från månen under Apollo 17-uppdraget består av 12,1% TiO2. Native titan (ren metallisk) är mycket sällsynt.
Om du vill veta mer nyheter om Titanium,klicka här.
Kontakta oss:zhangjixia@bjygti.com
