Titan ble oppdaget i Cornwall, Storbritannia, av William Gregor i 1791 og ble oppkalt av Martin Heinrich Klaproth etter titanene i gresk mytologi. Grunnstoffet forekommer i en rekke mineralforekomster, hovedsakelig rutil og ilmenitt, som er vidt utbredt i jordskorpen og litosfæren; den finnes i nesten alle levende ting, så vel som vannmasser, steiner og jordsmonn. Metallet utvinnes fra de viktigste mineralmalmene ved Kroll- og Hunter-prosessene. Den vanligste forbindelsen, titandioksid, er en populær fotokatalysator og brukes til fremstilling av hvite pigmenter. Andre forbindelser inkluderer titantetraklorid (TiCl4), en komponent i røykskjermer og katalysatorer; og titantriklorid (TiCl3), som brukes som katalysator i produksjonen av polypropylen.
Titan kan legeres med jern, aluminium, vanadium og molybden, blant andre elementer, for å produsere sterke, lette legeringer for romfart (jetmotorer, missiler og romfartøy), militære, industrielle prosesser (kjemikalier og petrokjemikalier, avsaltingsanlegg, masse, og papir)bil, landbruk (landbruk), medisinske proteser, ortopediske implantater, tann- og endodontiske instrumenter og filer, tannimplantater, sportsutstyr, smykker, mobiltelefoner og andre applikasjoner.
De to mest nyttige egenskapene til metallet er korrosjonsmotstand og styrke-til-tetthetsforhold, den høyeste av et metallisk element. I sin ulegerte tilstand er titan like sterkt som noen ståltyper, men mindre tett. Det er to allotropiske former og fem naturlig forekommende isotoper av dette elementet, 46Ti til 50Ti, med 48Ti som den mest tallrike (73,8 prosent).
Fysiske egenskaper
Som et metall er titan anerkjent for sitt høye styrke-til-vekt-forhold. Det er et sterkt metall med lav tetthet som er ganske duktilt (spesielt i et oksygenfritt miljø), skinnende og metallisk-hvit i fargen. Det relativt høye smeltepunktet (1668 grader eller 3,034 grader F) gjør det nyttig som et ildfast metall. Den er paramagnetisk og har ganske lav elektrisk og termisk ledningsevne sammenlignet med andre metaller. Titan er superledende når det avkjøles under den kritiske temperaturen på 0,49 K.
Kommersielt rene (99,2 prosent rene) titankvaliteter har den ultimate strekkstyrken på omtrent 434 MPa (63,000 psi), lik den for vanlige, lavkvalitets stållegeringer, men er mindre tett. Titan er 60 prosent tettere enn aluminium, men mer enn dobbelt så sterkt som den mest brukte 6061-T6-aluminiumslegeringen. Visse titanlegeringer (f.eks. Beta C) oppnår strekkstyrker på over 1400 MPa (200,000 psi). Imidlertid mister titan styrke når det varmes opp over 430 grader (806 grader F).
Titan er ikke så hardt som noen typer varmebehandlet stål; den er ikke-magnetisk og en dårlig leder av varme og elektrisitet. Maskinering krever forholdsregler fordi materialet kan galle med mindre skarpe verktøy og riktige kjølingsmetoder brukes. I likhet med stålkonstruksjoner har de laget av titan en utmattelsesgrense som garanterer lang levetid i enkelte bruksområder.
Metallet er en dimorf allotrop av en sekskantet form som endres til en kroppssentrert kubisk (gitter) form ved 882 grader (1620 grader F). Den spesifikke varmen til formen øker dramatisk når den varmes opp til denne overgangstemperaturen, men faller deretter og forblir ganske konstant for formen uavhengig av temperatur.
Kjemiske egenskaper
I likhet med aluminium og magnesium oksiderer overflaten av titanmetall og dets legeringer umiddelbart ved eksponering for luft for å danne et tynt ikke-porøst passiveringslag som beskytter bulkmetallet mot ytterligere oksidasjon eller korrosjon. Når det først dannes, er dette beskyttende laget bare 1–2 nm tykt, men det fortsetter å vokse sakte og når en tykkelse på 25 nm på fire år. Dette laget gir titan utmerket motstand mot korrosjon, nesten tilsvarende platina.
Titan er i stand til å motstå angrep fra fortynnede svovel- og saltsyrer, kloridløsninger og de fleste organiske syrer. Imidlertid er titan korrodert av konsentrerte syrer. Som indikert av dets negative redokspotensial, er titan termodynamisk et veldig reaktivt metall som brenner i en normal atmosfære ved lavere temperaturer enn smeltepunktet. Smelting er bare mulig i en inert atmosfære eller i vakuum. Ved 550 grader (1022 grader F) kombineres det med klor. Det reagerer også med de andre halogenene og absorberer hydrogen.
Titan reagerer lett med oksygen ved 1200 grader (2190 grader F) i luft, og ved 610 grader (1130 grader F) i rent oksygen, og danner titandioksid. Titan er et av de få elementene som brenner i ren nitrogengass, og reagerer ved 800 grader (1470 grader F) for å danne titannitrid, som forårsaker sprøhet. På grunn av sin høye reaktivitet med oksygen, nitrogen og mange andre gasser, er titan som fordampes fra filamenter grunnlaget for titansublimasjonspumper, der titan fungerer som et rensemiddel for disse gassene ved å binde seg kjemisk til dem. Slike pumper produserer rimelig lavt trykk i ultrahøyvakuumsystemer.
Hendelse
Titan er det niende mest tallrike grunnstoffet i jordskorpen (0.63 prosent av massen) og det syvende mest tallrike metallet. Det er tilstede som oksider i de fleste magmatiske bergarter, i sedimenter avledet fra dem, i levende ting og i naturlige vannmasser. Av de 801 typene magmatiske bergarter analysert av United States Geological Survey, inneholdt 784 titan. Dens andel i jord er omtrent 0,5 til 1,5 prosent.
Vanlige titanholdige mineraler er anatase, brookitt, ilmenitt, perovskitt, rutil og titanitt (sfen). Akaogiite er et ekstremt sjeldent mineral som består av titandioksid. Av disse mineralene er det bare rutil og ilmenitt som har økonomisk betydning, men selv de er vanskelige å finne i høye konsentrasjoner. Omtrent 6.0 og 0.7 millioner tonn av disse mineralene ble utvunnet i 2011. Betydelige titanholdige ilmenittforekomster finnes i det vestlige Australia, Canada, Kina, India, Mosambik, New Zealand, Norge, Sierra Leone, Sør-Afrika og Ukraina. Omtrent 210,000 tonn titanmetallsvamper ble produsert i 2020, hovedsakelig i Kina (110,000 tonn), Japan (50,000 tonn), Russland (33,{{ 15}} t), og Kasakhstan (15,000 t). Totale reserver av anatase, ilmenitt og rutil er estimert til å overstige 2 milliarder tonn.
Konsentrasjonen av titan er omtrent 4 picomolar i havet. Ved 100 grader er konsentrasjonen av titan i vann estimert til å være mindre enn 10−7 M ved pH 7. Identiteten til titanarter i vandig løsning forblir ukjent på grunn av dens lave løselighet og mangelen på sensitive spektroskopiske metoder, selv om bare 4 pluss oksidasjonstilstand er stabil i luft. Det finnes ingen bevis for en biologisk rolle, selv om sjeldne organismer er kjent for å akkumulere høye konsentrasjoner av titan.
Titan finnes i meteoritter, og det har blitt oppdaget i solen og i stjerner av typen M (den kuleste typen) med en overflatetemperatur på 3200 grader (5790 grader F). Bergarter hentet tilbake fra månen under Apollo 17-oppdraget består av 12,1 prosent TiO2. Naturlig titan (ren metallisk) er svært sjelden.
Hvis du vil vite flere nyheter om Titanium,vennligst klikk her.
Kontakt oss: zhangjixia@bjygti.com
