Titanium werd ontdekt in Cornwall, Groot-Brittannië, door William Gregor in 1791 en werd genoemd door Martin Heinrich Klaproth naar de Titanen van de Griekse mythologie. Het element komt voor in een aantal minerale afzettingen, voornamelijk rutiel en ilmeniet, die wijd verspreid zijn in de aardkorst en lithosfeer; het wordt gevonden in bijna alle levende wezens, evenals lichamen van water, rotsen en bodems. Het metaal wordt gewonnen uit zijn belangrijkste minerale ertsen door de Kroll- en Hunter-processen. De meest voorkomende verbinding, titaandioxide, is een populaire fotokatalysator en wordt gebruikt bij de vervaardiging van witte pigmenten. Andere verbindingen zijn titaniumtetrachloride (TiCl4), een bestanddeel van rookgordijnen en katalysatoren; en titaniumtrichloride (TiCl3), dat wordt gebruikt als katalysator bij de productie van polypropyleen.
Titanium kan worden gelegeerd met ijzer, aluminium, vanadium en molybdeen, onder andere elementen, om sterke, lichtgewicht legeringen te produceren voor de ruimtevaart (straalmotoren, raketten en ruimtevaartuigen), militaire, industriële processen (chemicaliën en petrochemische producten, ontziltingsinstallaties, pulp en papier) automotive, landbouw (landbouw), medische prothesen, orthopedische implantaten, tandheelkundige en endodontische instrumenten en bestanden, tandheelkundige implantaten, sportartikelen, sieraden, mobiele telefoons, en andere toepassingen.
De twee meest bruikbare eigenschappen van het metaal zijn corrosiebestendigheid en sterkte-dichtheidsverhouding, de hoogste van elk metaalelement. In zijn ongelegeerde staat is titanium net zo sterk als sommige staalsoorten, maar minder dicht. Er zijn twee allotrope vormen en vijf natuurlijk voorkomende isotopen van dit element, 46Ti tot en met 50Ti, waarbij 48Ti de meest voorkomende is (73,8%).
Fysische eigenschappen
Als metaal staat titanium bekend om zijn hoge sterkte-gewichtsverhouding. Het is een sterk metaal met een lage dichtheid dat vrij buigzaam is (vooral in een zuurstofvrije omgeving), glanzend en metaalwit van kleur. Het relatief hoge smeltpunt (1.668 °C of 3.034 °F) maakt het bruikbaar als vuurvast metaal. Het is paramagnetisch en heeft een vrij lage elektrische en thermische geleidbaarheid in vergelijking met andere metalen. Titanium is supergeleidend wanneer het wordt gekoeld onder de kritische temperatuur van 0,49 K.
Commercieel zuivere (99,2% zuivere) kwaliteiten titanium hebben de ultieme treksterkte van ongeveer 434 MPa (63.000 psi), gelijk aan die van gewone, laagwaardige staallegeringen, maar zijn minder dicht. Titanium is 60% dichter dan aluminium, maar meer dan twee keer zo sterk als de meest gebruikte 6061-T6 aluminiumlegering. Bepaalde titaniumlegeringen (bijv. Beta C) bereiken treksterktes van meer dan 1.400 MPa (200.000 psi). Titanium verliest echter kracht bij verhitting boven 430 °C (806 °F).
Titanium is niet zo hard als sommige soorten warmtebehandeld staal; het is niet-magnetisch en een slechte geleider van warmte en elektriciteit. Machinale bewerking vereist voorzorgsmaatregelen omdat het materiaal kan vervelen tenzij scherp gereedschap en de juiste koelmethoden worden gebruikt. Net als staalconstructies hebben die gemaakt van titanium een vermoeiingslimiet die een lange levensduur in sommige toepassingen garandeert.
Het metaal is een dimorfe allotroop van een zeshoekige α vorm die verandert in een lichaamsgecentreerde kubieke (rooster) β vorm bij 882 °C (1.620 °F). De soortelijke warmte van de α vorm neemt dramatisch toe naarmate deze wordt verwarmd tot deze overgangstemperatuur, maar daalt dan en blijft vrij constant voor de β vorm, ongeacht de temperatuur.
Chemische eigenschappen
Net als aluminium en magnesium oxideert het oppervlak van titaniummetaal en zijn legeringen onmiddellijk bij blootstelling aan lucht om een dunne niet-poreuze passiveringslaag te vormen die het bulkmetaal beschermt tegen verdere oxidatie of corrosie. Wanneer het zich voor het eerst vormt, is deze beschermende laag slechts 1-2 nm dik, maar hij blijft langzaam groeien en bereikt in vier jaar een dikte van 25 nm. Deze laag geeft titanium een uitstekende weerstand tegen corrosie, bijna gelijk aan platina.
Titanium is bestand tegen aanvallen door verdunde zwavelzuur en zoutzuur, chlorideoplossingen en de meeste organische zuren. Titanium wordt echter gecorrodeerd door geconcentreerde zuren. Zoals blijkt uit zijn negatieve redoxpotentiaal, is titanium thermodynamisch een zeer reactief metaal dat in een normale atmosfeer brandt bij lagere temperaturen dan het smeltpunt. Smelten is alleen mogelijk in een inerte atmosfeer of in een vacuüm. Bij 550 °C (1.022 °F) combineert het met chloor. Het reageert ook met de andere halogenen en absorbeert waterstof.
Titanium reageert gemakkelijk met zuurstof bij 1.200 ° C (2.190 ° F) in lucht en bij 610 ° C (1.130 ° F) in zuivere zuurstof, waardoor titaandioxide wordt gevormd. Titanium is een van de weinige elementen die verbranden in zuiver stikstofgas en reageert bij 800 ° C (1.470 ° F) om titaniumnitride te vormen, wat verbrossing veroorzaakt. Vanwege de hoge reactiviteit met zuurstof, stikstof en vele andere gassen, is titanium dat wordt verdampt uit filamenten de basis voor titanium sublimatiepompen, waarin titanium dient als aaseter voor deze gassen door er chemisch aan te binden. Dergelijke pompen produceren goedkoop extreem lage drukken in ultrahoge vacuümsystemen.
Gebeurtenis
Titanium is het negende meest voorkomende element in de aardkorst (0,63% van de massa) en het zevende meest voorkomende metaal. Het is aanwezig als oxiden in de meeste stollingsgesteenten, in sedimenten die ervan zijn afgeleid, in levende wezens en in natuurlijke waterlichamen. Van de 801 soorten stollingsgesteenten geanalyseerd door de United States Geological Survey, bevatten er 784 titanium. Het aandeel in de bodem is ongeveer 0,5 tot 1,5%.
Veel voorkomende titaniumhoudende mineralen zijn anataas, brookiet, ilmeniet, perovskiet, rutiel en titaniet (sphene). Akaogiiet is een uiterst zeldzaam mineraal bestaande uit titaandioxide. Van deze mineralen hebben alleen rutiel en ilmeniet economisch belang, maar zelfs zij zijn moeilijk te vinden in hoge concentraties. Ongeveer 6,0 en 0,7 miljoen ton van die mineralen werd in 2011 respectievelijk gedolven. Significante titaniumhoudende ilmenietafzettingen bestaan in westelijk Australië, Canada, China, India, Mozambique, Nieuw-Zeeland, Noorwegen, Sierra Leone, Zuid-Afrika en Oekraïne. Ongeveer 210.000 ton titanium metalen sponzen werden geproduceerd in 2020, voornamelijk in China (110.000 ton), Japan (50.000 ton), Rusland (33.000 ton) en Kazachstan (15.000 ton). De totale reserves aan anatase, ilmeniet en rutiel worden geschat op meer dan 2 miljard ton.
De concentratie titanium is ongeveer 4 picomolair in de oceaan. Bij 100 °C wordt de concentratie titanium in water geschat op minder dan 10−7 M bij pH 7. De identiteit van titaniumsoorten in waterige oplossing blijft onbekend vanwege de lage oplosbaarheid en het ontbreken van gevoelige spectroscopische methoden, hoewel alleen de 4+ oxidatietoestand stabiel is in de lucht. Er is geen bewijs voor een biologische rol, hoewel van zeldzame organismen bekend is dat ze hoge concentraties titanium accumuleren.
Titanium zit in meteorieten en is gedetecteerd in de zon en in M-type sterren (het koelste type) met een oppervlaktetemperatuur van 3.200 ° C (5.790 ° F). Rotsen die tijdens de Apollo 17-missie van de maan zijn teruggebracht, bestaan voor 12,1% uit TiO2. Inheems titanium (puur metaal) is zeer zeldzaam.
Als u meer nieuws over Titanium wilt weten,klik dan hier.
Neem contact met ons op:zhangjixia@bjygti.com
