Úvod do základních znalostí o titanu

Dec 18, 2021 Zanechat vzkaz

Od objevu titanu k přípravě čistých produktů uběhlo více než 100 let. Titan se skutečně používal a jeho pravou tvář jsme pochopili až po 40. letech minulého století.

 

Ve vrstvě o tloušťce deset kilometrů na geografickém povrchu je obsah titanu až šest tisícin, což je 6L krát více než u mědi. Nenuceně popadněte ze země hrst zeminy, která obsahuje několik tisícin titanu. Titanová ruda se zásobami více než 10 milionů tun ve světě není vzácností. Na pláži jsou stovky milionů tun písku a kamene. Titan a zirkon, dva minerály těžší než písek a kámen, se mísí v písku a kameni. Po milionech let nepřetržitého praní mořskou vodou dnem i nocí se těžší ilmenit a zirkonová rýžovina smývají dohromady a tvoří na dlouhém pobřeží vrstvy titanu a zirkonia. Toto ložisko je druh černého písku, obvykle o tloušťce pár centimetrů až desítek centimetrů.

 

V roce 1947 lidé začali tavit titan v továrnách. Toho roku byla produkce pouze 2 tuny. Produkce vzrostla na 20 000 tun v roce 1955. V roce 1972 dosáhla roční produkce 200 000 tun. Tvrdost titanu je podobná jako u oceli a jeho hmotnost je téměř poloviční než u oceli stejného objemu. Přestože je titan o něco těžší než hliník, jeho tvrdost je dvojnásobná oproti hliníku. Nyní se ve vesmírných raketách a raketách místo oceli hojně používá titan. Podle statistik se v současnosti na světě ročně při vesmírné navigaci použije více než 1000 tun titanového prášku. Je to také dobré palivo pro rakety. Proto je titan znám jako vesmírný kov a vesmírný kov.

 

Titan má dobrou tepelnou odolnost a jeho bod tání je až 1725 stupňů. Při pokojové teplotě může titan ležet nepoškozený v různých roztocích silných kyselin a zásad. Ani ta nejdivočejší kyselina, aqua regia, ji nedokáže rozleptat. Titan se nebojí mořské vody. Někdo kdysi potopil kus titanu na dno moře. O pět let později ho zvedl a viděl, že je přilepený mnoha malými zvířaty a podmořskými rostlinami, ale stále se leskne bez rzi.

 

Nyní lidé začali používat titan k výrobě ponorek - titanových ponorek. Protože je titan velmi pevný a odolá vysokému tlaku, může se tato ponorka plavit v hlubinách moře až do hloubky 4500 metrů. Titan není magnetický. Jaderné ponorky postavené z titanu se nemusí obávat útoku magnetických min. Titan je odolný proti korozi-, takže se často používá v chemickém průmyslu. V minulosti byly díly obsahující horkou kyselinu dusičnou v chemických reaktorech vyrobeny z nerezové oceli. Nerezová ocel se také bojí silného korozivního činidla - Horká kyselina dusičná. Tento druh dílů by měl být vyměněn každých šest měsíců. Použití titanu k výrobě těchto dílů je nyní dražší než díly z nerezové oceli, ale lze jej používat nepřetržitě po dobu pěti let, což je mnohem nákladově{12}}efektivnější. Největší nevýhodou titanu je, že se obtížně zušlechťuje. Je to především proto, že titan má při vysoké teplotě silnou schopnost slučovat se s kyslíkem, uhlíkem, dusíkem a mnoha dalšími prvky. Proto bez ohledu na to, zda jde o tavení nebo odlévání, lidé jsou opatrní, aby zabránili těmto prvkům „napadnout“ titan. Při tavení titanu je přísně zakázáno používat vzduch a vodu. Dokonce i kelímek z oxidu hlinitého běžně používaný v metalurgii je zakázán, protože titan zachycuje kyslík z oxidu hlinitého. Nyní lidé používají hořčík a chlorid titaničitý k reakci v inertním plynu helia nebo argonu k rafinaci titanu.

 

Lidé využívají silné chemické kombinační schopnosti titanu při vysokých teplotách. Při výrobě oceli se dusík snadno rozpouští v roztavené oceli. Při ochlazení ingotu se v ingotu tvoří bubliny, které ovlivňují kvalitu oceli. Oceláři proto přidávají kovový titan do roztavené oceli, aby se spojil s dusíkem, aby se stal struskovým nitridem titanu, který plave na povrchu roztavené oceli, takže ingot je relativně čistý.

 

Když letí nadzvukové letadlo, teplota jeho křídel může dosáhnout 500 stupňů. Pokud je křídlo vyrobeno z tepelně-hliníkové slitiny, Baidu si to nebude moci dovolit. Hliníkovou slitinu nahradí lehký, houževnatý a vysokým-teplotám odolný materiál. Titan B může právě tyto požadavky splnit. Titan obstojí i ve zkoušce více než 100 stupňů pod nulou. Při této nízké teplotě má titan stále dobrou houževnatost bez křehkosti.

 

Silná absorpce titanu a zirkonia vzduchem může odstranit vzduch a způsobit vakuum. Například vakuová pumpa vyrobená z titanu dokáže napumpovat vzduch pouze jedné ze sta milionů. Při tavení titanu existují složité kroky. Změňte ilmenit na chlorid titaničitý a poté jej vložte do utěsněné nerezové nádoby naplněné argonem, aby reagoval s kovovým hořčíkem za vzniku „houbovitého titanu“. Tento porézní "houbový titan" nelze použít přímo. Před odléváním do titanových ingotů se musí roztavit na kapalinu v elektrické peci. Ale vyrobit tento druh elektrické pece není snadné! Kromě toho, že vzduch z elektrické pece musí být čerpán čistý, je ještě nepříjemnější, že tam prostě není žádný kelímek obsahující tekutý titan, protože obecně žáruvzdorná část obsahuje oxidy a kyslík v ní bude odebírán tekutým titanem. Později lidé konečně vynalezli elektrickou pec s „vodou-chlazeným měděným kelímkem“. Pouze střední část této elektrické pece je velmi horká a zbytek je studený. Po roztavení titanu v elektrické peci teče ke stěně měděného kelímku chlazeného vodou a okamžitě tuhne do titanového ingotu. Touto metodou bylo možné vyrobit několik tun titanových bloků, ale její náklady si lze představit