Leghe di titanio. Il titanio lo è

Le leghe di titanio possono essere divise in tre gruppi in base al rapporto tra la quantità di fase b (con un reticolo cristallino esagonale) e fase b (con un reticolo cubico incentrato sul volume b-, (b + c)- e si distinguono le leghe c.

Secondo l'influenza sulla temperatura delle trasformazioni polimorfiche, gli elementi di lega ( Legittimazione (Legieren tedesco--"fondere", da lat. ligare--"legare")--aggiunta alla composizione materiali, impurità per il cambiamento (miglioramento) fisico e/o chimici proprietà del materiale di base) si dividono in b-stabilizzanti, che aumentano la temperatura della trasformazione polimorfica, b-stabilizzanti, che la abbassano, e indurenti neutri, che hanno poco effetto su questa temperatura. Gli stabilizzanti B includono Al, In e Ga; agli stabilizzanti β - elementi che formano eutettoidi (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Si) e isomorfi (V, Nb, Ta, Mo, W), ai rinforzanti neutri - Zr, Hf, Sn, Ge.

Gli elementi interstiziali sono impurità nocive (C, N, O), che riducono la duttilità e la producibilità dei metalli, e H (idrogeno), che provoca l'infragilimento da idrogeno delle leghe.

La formazione della struttura e, di conseguenza, le proprietà delle leghe di titanio sono decisamente influenzate dalle trasformazioni di fase associate al polimorfismo del titanio. Nella fig. La Figura 17.1 presenta i diagrammi dei diagrammi di stato degli “elementi di lega del titanio”, che riflettono la divisione degli elementi di lega in quattro gruppi in base alla natura della loro influenza sulle trasformazioni polimorfiche del titanio.

La trasformazione polimorfica b®a può avvenire in due modi. Con raffreddamento lento ed elevata mobilità atomica, avviene secondo il consueto meccanismo di diffusione con la formazione di una struttura poliedrica di una soluzione solida. Durante il raffreddamento rapido - secondo un meccanismo martensitico senza diffusione con la formazione di una struttura martensitica aciculare, indicata con ў o quando in misura maggiore lega - a ў ў. La struttura cristallina di a, a ў, a ў ў è quasi dello stesso tipo (hcp), tuttavia, il reticolo di a ў e a ў ў è più distorto e il grado di distorsione aumenta con l'aumentare della concentrazione degli elementi leganti. Esistono prove [1] che il reticolo della fase a ў ў è più ortorombico che esagonale. Durante l'invecchiamento, la fase b o fase intermetallica viene rilasciata dalle fasi a ў e a ў ў.

Figura 1

Ricottura effettuato per tutte le leghe di titanio al fine di completare la formazione della struttura, livellando l'eterogeneità strutturale e di concentrazione, nonché le proprietà meccaniche. La temperatura di ricottura dovrebbe essere superiore alla temperatura di ricristallizzazione, ma inferiore alla temperatura di transizione allo stato b ( T pp) per evitare la crescita del grano. Fare domanda a ricottura normale, doppia o isotermica(per stabilizzare la struttura e le proprietà), incompleto(per alleviare lo stress interno).

Indurimento e invecchiamento (trattamento termico di indurimento) è applicabile alle leghe di titanio con struttura (a+b). Il principio del rafforzamento del trattamento termico è quello di ottenere fasi metastabili b, a ў, a ў ў durante l'indurimento e la loro successiva decomposizione con il rilascio di particelle disperse delle fasi a - e b - durante l'invecchiamento artificiale. In questo caso l'effetto rinforzante dipende dal tipo, dalla quantità e dalla composizione delle fasi metastabili, nonché dalla dispersione delle particelle delle fasi a e b formate dopo l'invecchiamento.

Trattamenti chimico-termici effettuato per aumentare la durezza e la resistenza all'usura, la resistenza alla "presa" quando si lavora in condizioni di attrito, la resistenza alla fatica, nonché migliorare la resistenza alla corrosione, la resistenza al calore e la resistenza al calore. Applicazione pratica hanno nitrurazione, siliconizzazione e alcuni tipi di metallizzazione per diffusione.

leghe B

Leghe con struttura b: VT1-0, VT1-00, VT5, VT5-1, OT4, OT4-0, OT4-1 Sono legate con Al, Sn e Zr. Sono caratterizzati da maggiore resistenza al calore, elevata stabilità termica, bassa tendenza alla fragilità a freddo e buona saldabilità. Il principale tipo di trattamento termico è la ricottura a 590-740 °C. Utilizzato per la fabbricazione di parti operanti a temperature fino a 400-450 °C; La lega Ti ad elevata purezza (5% Al e 2,5% Sn) è una delle i migliori materiali per il funzionamento a temperature criogeniche (fino a 20 K).

VT1-0:

VT1-0 è una lega B saturata di stabilizzanti per aumentare la temperatura della trasformazione polimorfica del titanio:

• · alluminio (AL);
• gallio (Ga);
• · indio (In);
• · carbonio;
• · azoto;
• · ossigeno.

Ad una temperatura di 882,5 gradi Celsius, la struttura della lega è hcp (esagonale a pacco chiuso), cioè con l'impacchettamento più denso di sfere di atomi. Nell'intervallo di temperatura da 882,5 gradi Celsius al punto di fusione si forma una struttura bcc, cioè un reticolo centrato sul corpo.

Il titanio VT1-0 è di elevata purezza, leggero, resistente al calore. La fusione avviene alla temperatura di 1668°C. La lega è caratterizzata da un basso coefficiente di dilatazione termica. È a bassa densità (la densità è di soli 4,505 g/cm3) e altamente plastico (la duttilità può variare dal 20 all'80%). Queste qualità consentono di ottenere parti di qualsiasi forma desiderata dalla lega descritta. La lega è resistente alla corrosione grazie alla presenza di un film protettivo di ossido sulla sua superficie.

Tra gli svantaggi c'è la necessità di elevati costi di manodopera nella sua produzione. La fusione del titanio avviene solo in un ambiente sotto vuoto o con gas inerte. Ciò è dovuto all'interazione attiva del titanio liquido con quasi tutti i gas atmosferici. Inoltre, la lega VT1-0 è difficile da tagliare, sebbene la sua resistenza non sia così elevata rispetto ad altre. Meno alluminio contiene una lega, minore è la sua robustezza e resistenza al calore e maggiore la sua fragilità all'idrogeno.

Grazie al suo alto specifiche tecniche La lega VT1-0 è ideale per la produzione di tubi, vari pezzi stampati ed elementi fusi nell'industria missilistica, aeronautica e navale, chimica ed energetica. Grazie al basso coefficiente di dilatazione termica, il materiale si combina perfettamente con altri (vetro, pietra e altri), che lo rende efficace nel settore delle costruzioni. Il metallo non è magnetico e ha un effetto elevato resistenza elettrica, che è diverso da molti altri metalli. Grazie a queste qualità è semplicemente insostituibile in campi come l'elettronica radio e l'ingegneria elettrica. Biologicamente inerte, cioè innocuo corpo umano, grazie al quale viene utilizzato in molti campi della medicina.

OT-4-0:

La lega OT4-0 è inclusa nella categoria delle pseudo-leghe B. Queste leghe non sono soggette a indurimento termico e sono classificate come segue:

• 1. Leghe a bassa resistenza con basso contenuto di alluminio e una bassa percentuale di β-stabilizzanti, che le rendono high-tech. Si prestano bene a qualsiasi tipo di saldatura.
• 2. Superleghe B ad alta resistenza.

IN percentuale la loro composizione è la seguente:

• · l'alluminio (Al) è pari allo 0,8%;
• · il manganese (Mn) è pari allo 0,8%;
• · l'equivalente in alluminio è pari all'1,8%;
• · L'equivalente di manganese è 1,3%.

È caratterizzato da una resistenza media, che viene aumentata dall'aggiunta di alluminio. Lo svantaggio è che ciò riduce la producibilità del materiale. La lega con manganese aiuta a migliorare la lavorabilità del materiale in condizioni di lavoro a caldo. Sia negli stati caldi che freddi la lega è facilmente soggetta a deformazioni. Lo stampaggio è possibile anche a temperatura ambiente; l'acciaio si salda facilmente. Svantaggi significativi di questa lega includono la sua bassa resistenza, nonché una predisposizione alla fragilità sotto l'influenza aggressiva dell'idrogeno.

La lega viene utilizzata per produrre parti ad alta tecnologia destinate allo stampaggio a freddo. Da esso vengono ricavati molti tipi di metalli laminati: tubi, fili, lamiere e altri. Le proprietà ad alte prestazioni della lega, inclusa la resistenza alla corrosione e all'erosione, la resistenza balistica, la rendono efficace nella progettazione di centrali nucleari, scambiatori di calore e condutture, camini su navi, pompe e altri elementi strutturali simili. Il tubo OT4-0 viene utilizzato attivamente nell'industria chimica e dell'energia nucleare.

(b+c)-leghe

Leghe con struttura (b+c): leghe VT14, VT9, VT8, VT6, VT6S, VT3-1, VT22, VT23. A causa della fase beta più duttile, queste leghe sono tecnologicamente più avanzate e meglio lavorabili sotto pressione rispetto alle leghe alfa.

(a+b) le strutture sono drogate con A1, V, Zr, Cr, Fe, Mo, Si, W; allo stato ricotto contengono il 5-50% di fase b. Si distinguono per la combinazione più favorevole di proprietà meccaniche e tecnologiche, elevata resistenza e proprietà termiche. rafforzamento per indurimento e invecchiamento, saldabilità soddisfacente, minore tendenza all'infragilimento da idrogeno rispetto alle leghe B. Le proprietà di resistenza delle leghe industriali (b + c) allo stato ricotto aumentano con l'aumentare del contenuto di stabilizzanti b in esse contenute. L'aumento del contenuto di Al nelle leghe aumenta la loro resistenza al calore, riduce la duttilità e la producibilità durante il trattamento a pressione.

VT3-1:

La lega a base di titanio grado VT3-1 appartiene alla categoria delle leghe b + c. È drogato con i seguenti elementi:

• · alluminio (Al) in volume pari al 6,3%;
• · molibdeno (Mo) in volume del 2,5%;
• · rame (Cu) in volume pari all'1,5%;
• · ferro (Fe) in volume dello 0,5%;
• · silicio (Si) in volume dello 0,3%.

Il metallo laminato VT3-1 è resistente alla corrosione e esposizione chimica. È caratterizzato da qualità quali maggiore resistenza al calore, basso coefficiente di dilatazione termica, nonché leggerezza e duttilità. La capacità di un materiale di resistere alla fatica è influenzata da fattori esterni. Pertanto, in un ambiente sotto vuoto la lega è più durevole rispetto a quando esposta all'aria. Anche la sua superficie, cioè lo stato in cui si trova e la sua qualità, influiscono notevolmente sulla sua resistenza. È ruvido, presenta irregolarità, quali proprietà hanno gli strati superficiali? La resistenza dei semilavorati in titanio dipende da questi fattori.

La lavorazione meccanica finale morbida contribuisce ad aumentare il limite di resistenza. Ciò significa la rimozione obbligatoria di uno strato di trucioli sottili fino a 0,1 mm di spessore e quindi la lucidatura a mano con carta vetrata di rame, la cui ruvidità rientra nella classe 8-9. Se si effettuasse la molatura con abrasivi e il taglio forzato, tale lega avrà una scarsa resistenza alla fatica.

Esistono determinati requisiti per il metallo di titanio laminato di questo grado. Quindi, dovrebbe essere un colore chiaro e puro e non dovrebbero esserci scurimenti o striature sulla sua superficie. L'ondulazione che appare dopo la ricottura non è difettosa. Tra gli svantaggi della lega VT3-1 vi sono la necessità di elevati costi di manodopera nella sua produzione e costi elevati. Tali metalli rispondono meglio alla compressione che alla tensione.

Prodotti metallici laminati VT3-1, inclusi fili, barre, cerchi e altri, grazie alla loro idoneità condizioni estreme Utilizzato nella costruzione navale, negli aerei e nella missilistica. Grazie alla sua resistenza alla corrosione e agli effetti negativi degli ambienti acidi, la lega è ampiamente utilizzata nell'industria chimica, petrolifera e del gas. L'inerzia biologica, cioè la sicurezza per l'organismo, ne garantisce l'uso attivo in campo alimentare, agricolo e medico.

VT-6 ha le seguenti caratteristiche:

• · aumento della forza specifica;
• · bassa suscettibilità all'idrogeno rispetto all'acciaio OT4;
• · bassa suscettibilità alla corrosione sotto l'influenza del sale;
• · elevata producibilità: se riscaldato è facilmente soggetto a deformazioni.

Dalla lega del marchio descritto è realizzata una vasta gamma di prodotti laminati in metallo: barre, tubi, stampi, piastre, fogli e molte altre varietà.

Sono saldati utilizzando una serie di metodi tradizionali, inclusa la diffusione. Come risultato dell'utilizzo della saldatura a fascio di elettroni, la resistenza della saldatura è paragonabile a quella del materiale di base.

Il titanio di grado VT6 è ugualmente ampiamente utilizzato sia ricotto che trattato termicamente, il che significa che è di qualità superiore.

La ricottura di lamiere, tubi a parete sottile e profili viene effettuata nell'intervallo di temperature compreso tra 750 e 800 gradi Celsius. Il raffreddamento viene effettuato su all'aperto o nel forno.

I grandi prodotti metallici laminati come barre, pezzi stampati e forgiati vengono ricotti nell'intervallo di temperature compreso tra 760 e 800 gradi Celsius. Viene raffreddato in un forno, che protegge i prodotti di grandi dimensioni dalla deformazione e quelli piccoli dall'indurimento parziale.

Esiste una teoria secondo cui è più razionale ricottura nell'intervallo di temperature da 900 a 950°C. Ciò aumenterà la resistenza alla frattura, forza d'impatto e, grazie alla composizione mista con un'alta percentuale della componente plastica, manterrà la plasticità del prodotto. Inoltre, questo metodo di ricottura aumenterà la resistenza della lega alla corrosione.

Viene utilizzato nella produzione (durante la saldatura) di strutture di grandi dimensioni, ad esempio come elementi strutturali dispositivi volanti. Si tratta anche della creazione di cilindri in grado di resistere all'aumento della pressione al loro interno nell'intervallo di temperatura compreso tra -196 e 450 C. Secondo i media occidentali, circa la metà di tutto il titanio utilizzato nell'industria aeronautica è titanio VT-6.

leghe V

Leghe con struttura B. Alcuni hanno sperimentato VT15, TC6 con un alto contenuto di cromo e molibdeno. Queste leghe combinano una buona duttilità tecnologica con un'altissima resistenza e una buona saldabilità.

I semilavorati in titanio e leghe di titanio vengono prodotti in tutte le forme e tipologie possibili: lingotti di titanio, lastre di titanio, billette, fogli e piastre di titanio, nastri e strisce di titanio, barre di titanio (o cerchi di titanio), filo di titanio, tubi di titanio .

Questo gruppo comprende le leghe la cui struttura è dominata da una soluzione solida basata sulla modificazione β del titanio. I principali elementi di lega sono i β-stabilizzanti (elementi che abbassano la temperatura della trasformazione polimorfica del titanio) le leghe β includono quasi sempre l'alluminio, che le rinforza.

Grazie al reticolo cubico, le leghe c sono più leggere delle leghe b- e (b+c), sono soggette a deformazione a freddo, sono ben irrobustite durante il trattamento termico, che consiste nell'indurimento e nell'invecchiamento, e sono saldabili in modo soddisfacente; Hanno una resistenza al calore piuttosto elevata, tuttavia, quando vengono legati solo con stabilizzanti β, la resistenza al calore diminuisce notevolmente con l'aumento della temperatura superiore a 400°C. La resistenza al creep e la stabilità termica di leghe di questo tipo sono inferiori a quelle delle leghe in soluzione solida.

Dopo l'invecchiamento, la resistenza delle leghe β può raggiungere 1700 MPa (a seconda del grado della lega e del tipo di semilavorato). Nonostante la favorevole combinazione di resistenza e caratteristiche plastiche, le leghe B hanno una portata limitata a causa dei costi elevati e della complessità processo di produzione, nonché la necessità di un rigoroso rispetto dei parametri tecnologici.

La gamma di applicazioni delle leghe β è ancora piuttosto ampia: dai dischi dei motori aeronautici alle varie protesi mediche. In condizioni di produzione industriale, è possibile prevedere le proprietà in base alla microstruttura dei pezzi stampati di grandi dimensioni. Tuttavia, a causa della sua complessità, possono sorgere difficoltà durante il controllo ecografico.

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La conduttività termica del titanio è - 14 0 W/m deg, che è leggermente inferiore alla conduttività termica dell'acciaio legato. Il materiale è ben forgiato, stampato e lavorato mediante taglio. La saldatura dei prodotti in titanio viene effettuata con un elettrodo di tungsteno in atmosfera protettiva di argon. IN ultimamente il titanio è usato per fare ampia gamma tubi, lamiere, laminati.  

La conduttività termica del titanio è bassa, circa 13 volte inferiore a quella dell'alluminio e 4-4 volte inferiore a quella del ferro.  

La conduttività termica del titanio è vicina alla conduttività termica dell'acciaio inossidabile ed è di 14 kcal/m C ora. Il titanio è ben forgiato, stampato e lavorato in modo soddisfacente. A temperature superiori a 200 C tende ad assorbire gas. Il titanio viene saldato con un elettrodo di tungsteno in atmosfera protettiva di argon.  

La conducibilità termica del titanio e delle sue leghe è circa 15 volte inferiore a quella dell'alluminio, e 3 5 - 5 volte inferiore a quella dell'acciaio. Anche il coefficiente di dilatazione termica lineare del titanio è significativamente inferiore a quello dell'alluminio e dell'acciaio inossidabile.  

La conduttività termica del titanio è - 14 0 W / (m - K), che è leggermente inferiore alla conduttività termica dell'acciaio legato. Il materiale è ben forgiato, stampato e lavorato mediante taglio. La saldatura dei prodotti in titanio viene effettuata con un elettrodo di tungsteno in atmosfera protettiva di argon. Recentemente, il titanio è stato utilizzato per la produzione di un’ampia gamma di tubi, lastre e prodotti laminati.  

Il coefficiente di conduttività termica del titanio nell'intervallo di temperature operative (20 - 400 C) è 0,057 - 0,055 cal / (cm-s - C), che è circa 3 volte inferiore alla conduttività termica del ferro, 16 volte inferiore a la conduttività termica del rame e vicino alla conduttività termica acciai inossidabili classe austenitica.  

Pertanto, ad esempio, la conduttività termica del titanio è 8 - 10 volte inferiore alla conduttività termica dell'alluminio.  

I valori calcolati ottenuti della conducibilità termica fononica del titanio coincidono con la stima di questo valore fatta nel lavoro, dove è stato preso pari a 3 -: - 5 W / m-deg.  

Con la lega, così come con l'aumento del contenuto di impurità, la conduttività termica del titanio, di regola, diminuisce. Quando riscaldate, la conduttività termica delle leghe, come il titanio puro, aumenta; già a 500 - 600 C si avvicina alla conduttività termica del titanio non legato.  

Il modulo di elasticità del titanio è quasi la metà di quello del ferro, è allo stesso livello di quello delle leghe di rame ed è notevolmente superiore a quello dell'alluminio. La conducibilità termica del titanio è bassa: è circa il 7% della conducibilità termica dell'alluminio e il 16-5% della conducibilità termica del ferro. Questo deve essere tenuto in considerazione quando si riscalda il metallo per il trattamento a pressione e la saldatura. La resistenza elettrica del titanio è circa 6 volte maggiore di quella del ferro e 20 volte maggiore di quella dell'alluminio.  

Innanzitutto bisogna tenere conto che la conduttività termica del titanio e delle sue leghe al n alte temperature ah molto basso. A temperatura ambiente La conduttività termica del titanio è circa il 3% della conducibilità termica del rame ed è molte volte inferiore, ad esempio, a quella degli acciai (la conduttività termica del titanio è 0,0367 cal/cm sec C, e la conduttività termica dell'acciaio 40 è 0,142 cal. Con l'aumentare della temperatura, la conduttività termica delle leghe di titanio aumenta e si avvicina alla conduttività termica degli acciai. Ciò influenza le velocità di riscaldamento delle leghe di titanio a seconda della temperatura alla quale vengono riscaldate, come si può vedere dalle velocità di riscaldamento e raffreddamento. di titanio commercialmente puro (lega VT1) con sezione trasversale di 150 mm (Fig.  

Il titanio ha una bassa conduttività termica, che è 13 volte inferiore alla conduttività termica dell'alluminio e 4 volte inferiore alla conduttività termica del ferro. Con l'aumento della temperatura, la conduttività termica del titanio diminuisce leggermente e a 700 C è 0,0309 cal/cm sec CC.  

Il titanio ha una bassa conduttività termica, che è 13 volte inferiore alla conduttività termica dell'alluminio e 4 volte inferiore alla conduttività termica del ferro. Con l'aumento della temperatura, la conduttività termica del titanio diminuisce leggermente e a 700 C è 0,0309 cal/cm sec C.  

Quando si salda per fusione per ottenere un giunto buona qualitàÈ necessaria una protezione affidabile dai gas atmosferici (O2, Nj, H2) del metallo giunto saldato, riscaldato ad una temperatura superiore a 400 C su entrambi i lati della cucitura. La crescita del grano è aggravata dalla bassa conduttività termica del titanio, che aumenta il tempo di residenza del metallo saldato alle alte temperature. Per superare queste difficoltà, la saldatura viene eseguita con il minor apporto termico possibile.  

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L'azienda PerfectMetal acquista rottami di titanio, insieme ad altri metalli. Tutti i punti di raccolta rottami metallici dell'azienda accetteranno titanio, prodotti realizzati con leghe di titanio, trucioli di titanio, ecc. Dove finisce il titanio nei depositi di rottami? Tutto è molto semplice, questo metallo ha trovato un'applicazione molto ampia sia per scopi industriali che nella vita umana. Oggi questo metallo viene utilizzato nella costruzione di razzi spaziali e militari, ed è molto utilizzato anche nella costruzione di aerei. Il titanio viene utilizzato per costruire navi marittime robuste e leggere. L'industria chimica, la gioielleria, per non parlare del larghissimo utilizzo del titanio nell'industria medica. E tutto ciò è dovuto al fatto che il titanio e le sue leghe hanno una serie di proprietà uniche.

Titanio: descrizione e proprietà

La crosta terrestre, come è noto, è satura di numerosi elementi chimici. Uno comune tra questi è il titanio. Possiamo dire che è al 10° posto nella TOP degli elementi chimici più diffusi sulla Terra. Il titanio è un metallo bianco-argento, resistente a molti ambienti aggressivi, non suscettibile all'ossidazione in numerosi acidi potenti, le uniche eccezioni sono l'acido solforico fluoridrico e ortofosforico in alte concentrazioni. Titano dentro forma pura relativamente giovane, fu ricevuto solo nel 1925.

La pellicola di ossido che ricopre il titanio nella sua forma pura funziona molto bene protezione affidabile questo metallo dalla corrosione. Il titanio è apprezzato anche per la sua bassa conduttività termica; per fare un confronto, il titanio conduce il calore 13 volte peggio dell'alluminio, ma con la conduttività elettrica è vero il contrario: il titanio ha una resistenza molto maggiore. Ancora il più importante caratteristica distintiva titanio: la sua forza colossale. Ancora una volta, se lo confrontiamo ora con il ferro puro, il titanio è due volte più resistente di lui!

Leghe di titanio

Anche le leghe di titanio hanno proprietà eccezionali, tra le quali, come avrete intuito, la resistenza viene prima di tutto. Come materiale strutturale, il titanio è secondo solo alle leghe di berillio in termini di resistenza. Tuttavia un vantaggio innegabile Le leghe di titanio sono caratterizzate da un'elevata resistenza all'abrasione, all'usura e allo stesso tempo da una sufficiente duttilità.

Le leghe di titanio sono resistenti a numerosi acidi attivi, sali e idrossidi. Queste leghe non temono gli influssi delle alte temperature, motivo per cui le turbine dei motori a reazione sono realizzate in titanio e sue leghe e in generale sono ampiamente utilizzate nell'industria missilistica e aeronautica.

Dove viene utilizzato il titanio?

Il titanio viene utilizzato laddove è necessario un materiale molto resistente che abbia la massima resistenza vari tipi impatto negativo. Ad esempio, nell'industria chimica, le leghe di titanio vengono utilizzate per produrre pompe, serbatoi e tubazioni per il trasporto di liquidi aggressivi. In medicina il titanio viene utilizzato per le protesi e presenta un'eccellente compatibilità biologica con il corpo umano. Inoltre, una lega di titanio e nichel - il nitinolo - ha una "memoria" che ne consente l'utilizzo in chirurgia ortopedica. Nella metallurgia, il titanio funge da elemento di lega, che viene aggiunto ad alcuni tipi di acciaio.

A causa della conservazione della duttilità e della resistenza sotto l'influenza basse temperature, il metallo viene utilizzato nella tecnologia criogenica. Nell'ingegneria aeronautica e missilistica, il titanio è apprezzato per la sua resistenza al calore, e qui la sua lega con alluminio e vanadio è più ampiamente utilizzata: è da esso che vengono realizzate parti per corpi di aerei e motori a reazione.

A sua volta, nella costruzione navale, le leghe di titanio vengono utilizzate per realizzare prodotti metallici con maggiore resistenza alla corrosione. Ma oltretutto uso industriale, il titanio funge da materia prima per la creazione di gioielli e accessori, poiché si presta bene a metodi di lavorazione come la lucidatura o l'anodizzazione. In particolare, da esso vengono ricavati gli alloggiamenti orologio da polso e gioielli.

Il titanio è ampiamente utilizzato in vari composti. Ad esempio, il biossido di titanio fa parte delle vernici utilizzate nella produzione di carta e plastica, mentre il nitruro di titanio funge da sostanza rivestimento protettivo utensili. Nonostante il titanio sia considerato il metallo del futuro, in questa fase il suo campo di applicazione è seriamente limitato costo elevato ricevere.

Tabella 1

Composizione chimica delle leghe industriali di titanio.
Tipo di lega	Grado di lega	Composizione chimica,% (resto Ti)
		Al	V	Mo	Mn	Cr	Sì	Altri elementi
UN	VT5 VT5-1	4,3-6,2 4,5-6,0	— —	— —	— —	— —	— —	— 2-3Sn
Pseudo-a	OT4-0 OT4-1 OT4 VT20 VT18	0,2-1,4 1,0-2,5 3,5-5,0 6,0-7,5 7,2-8,2	— — — 0,8-1,8 —	— — — 0,5-2,0 0,2-1,0	0,2-1,3 0,7-2,0 0,8-2,0 — —	— — — — —	— — — — 0,18-0,5	— — — 1,5-2,5Zr 0,5-1,5 Nb 10-12Zr
a+b	VT6S VT6 VT8 VT9 VT3-1 VT14 VT16 VT22	5,0-6,5 5,5-7,0 6,0-7,3 5,8-7,0 5,5-7,0 4,5-6,3 1,6-3,0 4,0-5,7	3,5-4,5 4,2-6,0 — — — 0,9-1,9 4,0-5,0 4,0-5,5	— — 2,8-3,8 2,8-3,8 2,0-3,0 2,5-3,8 4,5-5,5 4,5-5,0	— — — — — — — —	— — — — 1,0-2,5 — — 0,5-2,0	— — 0,20-0,40 0,20-0,36 0,15-0,40 — — —	— — — 0,8-2,5Zr 0,2-0,7Fe — — 0,5-1,5 Fe
B	VT15	2,3-3,6	—	6,8-8,0	—	9,5-11,0	—	1.0Zr

Tutto quello che devi sapere sul titanio, oltre a cromo e tungsteno

Molte persone sono interessate alla domanda: qual è il metallo più duro del mondo? Questo è titanio. A questa sostanza solida sarà dedicata maggior parte articoli. Facciamo anche conoscenza un po' con metalli duri come il cromo e il tungsteno.

9 fatti interessanti sul titanio

1. Esistono diverse versioni del motivo per cui il metallo ha preso il nome. Una teoria è che prese il nome dai Titani, impavide creature soprannaturali. Secondo un'altra versione il nome deriverebbe da Titania, la regina delle fate.
2. Il titanio fu scoperto alla fine del XVIII secolo da un chimico tedesco e inglese.
3. Il titanio non è stato utilizzato nell'industria per molto tempo a causa della sua naturale fragilità.
4. All'inizio del 1925, dopo una serie di esperimenti, i chimici ottennero il titanio nella sua forma pura.
5. I trucioli di titanio sono altamente infiammabili.
6. È uno dei metalli più leggeri.
7. Il titanio può sciogliersi solo a temperature superiori a 3200 gradi.
8. Bolle ad una temperatura di 3300 gradi.
9. Il titanio ha un colore argento.

Storia della scoperta del titanio

Il metallo, che in seguito fu chiamato titanio, fu scoperto da due scienziati: l'inglese William Gregor e il tedesco Martin Gregor Klaproth. Gli scienziati hanno lavorato in parallelo e non si sono intersecati tra loro. La differenza tra le scoperte è di 6 anni.

William Gregor diede un nome alla sua scoperta: manakin.

Più di 30 anni dopo fu ottenuta la prima lega di titanio, che si rivelò estremamente fragile e non poteva essere utilizzata da nessuna parte. Si ritiene che solo nel 1925 il titanio sia stato isolato nella sua forma pura, diventando uno dei metalli più apprezzati nell'industria.

È stato dimostrato che lo scienziato russo Kirillov riuscì a estrarre il titanio puro nel 1875. Ha pubblicato una brochure che descrive in dettaglio il suo lavoro. Tuttavia, la ricerca di un russo poco conosciuto è passata inosservata.

Informazioni generali sul titanio

Le leghe di titanio sono una salvezza per meccanici e ingegneri. Ad esempio, il corpo di un aereo è realizzato in titanio. Durante il volo raggiunge velocità molte volte superiori a quella del suono. La cassa in titanio si riscalda fino a temperature superiori a 300 gradi e non si scioglie.

Il metallo chiude la top ten dei “Metalli più comuni in natura”. Grandi giacimenti sono stati scoperti in Sud Africa, Cina e molto titanio in Giappone, India e Ucraina.

La quantità totale delle riserve mondiali di titanio supera i 700 milioni di tonnellate. Se i tassi di produzione rimarranno gli stessi, ci sarà abbastanza titanio per altri 150-160 anni.

Il più grande produttore del metallo più duro al mondo è l'impresa russa VSMPO-Avisma, che soddisfa un terzo del fabbisogno mondiale.

Proprietà del titanio

1. Resistenza alla corrosione.
2. Elevata resistenza meccanica.
3. Bassa densità.

Il peso atomico del titanio è 47,88 amu, il numero di serie nella tavola periodica chimica è 22. Esternamente è molto simile all'acciaio.

La densità meccanica del metallo è 6 volte maggiore di quella dell'alluminio, 2 volte superiore a quella del ferro. Può combinarsi con ossigeno, idrogeno, azoto. Se accoppiato al carbonio, il metallo forma carburi incredibilmente duri.

La conduttività termica del titanio è 4 volte inferiore a quella del ferro e 13 volte inferiore a quella dell'alluminio.

Processo di estrazione del titanio

Nella terra dei Titani gran numero Tuttavia, estrarlo dalle profondità costa un sacco di soldi. Per la produzione viene utilizzato il metodo dello ioduro, il cui autore è considerato Van Arkel de Boer.

Il metodo si basa sulla capacità del metallo di combinarsi con lo iodio; dopo la decomposizione di questo composto si può ottenere titanio puro, privo di impurità estranee.

Le cose più interessanti realizzate in titanio:

• protesi in medicina;
• schede per dispositivi mobili;
• sistemi missilistici per l'esplorazione spaziale;
• condutture, pompe;
• tende da sole, cornicioni, rivestimenti esterni di edifici;
• la maggior parte delle parti (telaio, finiture).

Aree di applicazione del titanio

Il titanio è utilizzato attivamente nella sfera militare, nella medicina e nella gioielleria. Gli venne dato il nome non ufficiale di “metallo del futuro”. Molti dicono che aiuta a trasformare i sogni in realtà.

Il metallo più duro al mondo veniva inizialmente utilizzato in ambito militare e della difesa. Oggi, il principale consumatore di prodotti in titanio è l'industria aeronautica.

Il titanio è un materiale da costruzione universale. Per molti anni è stato utilizzato per creare turbine aeronautiche. Nei motori degli aerei, gli elementi della ventola, i compressori e i dischi sono realizzati in titanio.

Design moderno aereo può contenere fino a 20 tonnellate di lega di titanio.

Le principali aree di applicazione del titanio nella costruzione di aeromobili:

• prodotti di forma spaziale (bordi di porte, portelli, rivestimenti, pavimenti);
• unità e componenti soggetti a carichi pesanti (supporti alari, carrello di atterraggio, cilindri idraulici);
• parti del motore (alloggiamento, pale del compressore).

Grazie al titanio l'uomo è riuscito a superare la barriera del suono e ad irrompere nello spazio. È stato utilizzato per creare sistemi missilistici con equipaggio. Titano può resistere alle radiazioni cosmiche, ai cambiamenti di temperatura e alla velocità di movimento.

Questo metallo ha una bassa densità, che è importante nel settore della costruzione navale. I prodotti realizzati in titanio sono leggeri, il che significa che il peso è ridotto e la manovrabilità, la velocità e la portata aumentano. Se lo scafo di una nave è rivestito di titanio, non sarà necessario verniciarlo per molti anni: il titanio non arrugginisce acqua di mare(resistenza alla corrosione).

Molto spesso, questo metallo viene utilizzato nella costruzione navale per la produzione di motori a turbina, caldaie a vapore e tubi di condensatori.

Industria petrolifera e titanio

La perforazione ultraprofonda è considerata un'area promettente per l'uso delle leghe di titanio. Per studiare ed estrarre risorse sotterranee è necessario penetrare in profondità nel sottosuolo, oltre 15mila metri. I tubi di perforazione in alluminio, ad esempio, si romperanno a causa della loro stessa gravità, e solo le leghe di titanio possono raggiungere profondità davvero elevate.

Non molto tempo fa, il titanio iniziò ad essere utilizzato attivamente per creare pozzi sugli scaffali del mare. Gli specialisti utilizzano le leghe di titanio come attrezzatura:

• impianti per la produzione di petrolio;
• recipienti ad alta pressione;
• pompe per acque profonde, condutture.

Titanio nello sport, nella medicina

Il titanio è estremamente apprezzato in ambito sportivo per la sua resistenza e leggerezza. Alcuni decenni fa venne realizzata una bicicletta con leghe di titanio, la prima attrezzatura sportiva realizzata con il materiale più duro al mondo. Una bicicletta moderna è costituita da un corpo in titanio, dagli stessi freni e molle del sedile.

Le mazze da golf in titanio sono state create in Giappone. Questi dispositivi sono leggeri e durevoli, ma estremamente costosi.

La maggior parte degli oggetti presenti nello zaino di alpinisti e viaggiatori sono realizzati in titanio: stoviglie, set da cucina, rastrelliere per rinforzare le tende. Le piccozze in titanio sono un'attrezzatura sportiva molto popolare.

Questo metallo è molto richiesto nell'industria medica. La maggior parte degli strumenti chirurgici sono realizzati in titanio: leggeri e convenienti.

Un altro campo di applicazione del metallo del futuro è la creazione di protesi. Il titanio “si combina” perfettamente con il corpo umano. I medici chiamavano questo processo “vera parentela”. Le strutture in titanio sono sicure per muscoli e ossa e raramente causano lesioni reazione allergica, non vengono distrutti dai liquidi presenti nel corpo. Le protesi in titanio sono durevoli e possono sopportare enormi carichi fisici.

Il titanio è un metallo straordinario. Aiuta una persona a raggiungere vette senza precedenti vari campi vita. È amato e venerato per la sua forza, leggerezza e lunghi anni di servizio.

Il cromo è uno dei metalli più duri.

Fatti interessanti sul cromo

1. Il nome del metallo deriva dalla parola greca “chroma”, che significa vernice.
2. Nell'ambiente naturale, il cromo non si trova nella sua forma pura, ma solo sotto forma di minerale di ferro cromo, doppio ossido.
3. I maggiori giacimenti di metallo si trovano in Sud Africa, Russia, Kazakistan e Zimbabwe.
4. Densità del metallo – 7200 kg/m3.
5. Il cromo si scioglie ad una temperatura di 1907 gradi.
6. Bolle ad una temperatura di 2671 gradi.
7. Il cromo assolutamente puro senza impurità è caratterizzato da duttilità e viscosità. Se combinato con ossigeno, azoto o idrogeno, il metallo diventa fragile e molto duro.
8. Questo metallo bianco-argenteo fu scoperto dal francese Louis Nicolas Vauquelin alla fine del XVIII secolo.

Proprietà del metallo cromo

Il cromo ha una durezza molto elevata e può tagliare il vetro. Non viene ossidato dall'aria o dall'umidità. Se il metallo viene riscaldato, l'ossidazione avverrà solo in superficie.

Ogni anno vengono consumate più di 15.000 tonnellate di cromo puro. L'azienda inglese Bell Metals è considerata leader nella produzione di cromo puro.

Gli Stati Uniti consumano più cromo Paesi occidentali Europa e Giappone. Il mercato del cromo è volatile e i prezzi abbracciano un’ampia gamma.

Aree di utilizzo del cromo

Molto spesso utilizzato per creare leghe e rivestimenti galvanici (cromatura per il trasporto).

Il cromo viene aggiunto all'acciaio, che migliora proprietà fisiche metallo Queste leghe sono le più richieste nella metallurgia ferrosa.

Il tipo di acciaio più popolare è costituito da cromo (18%) e nichel (8%). Tali leghe hanno un'eccellente resistenza all'ossidazione e alla corrosione e sono durevoli anche alle alte temperature.

I forni di riscaldamento sono realizzati in acciaio, che contiene un terzo di cromo.

Cos'altro è fatto dal cromo?

1. Canne per armi da fuoco.
2. Scafo sottomarino.
3. Mattoni, utilizzati nella metallurgia.

Un altro metallo estremamente duro è il tungsteno.

Fatti interessanti sul tungsteno

1. Il nome del metallo tradotto dal tedesco ("Wolf Rahm") significa "schiuma di lupo".
2. È il metallo più refrattario al mondo.
3. Il tungsteno ha una tinta grigio chiaro.
4. Il metallo fu scoperto alla fine del XVIII secolo (1781) dallo svedese Karl Scheele.
5. Il tungsteno si scioglie a una temperatura di 3422 gradi, bolle a 5900.
6. Il metallo ha una densità di 19,3 g/cm³.
7. Massa atomica– 183.85, elemento del gruppo VI c tavola periodica Mendeleev (numero di serie – 74).

Processo di estrazione del tungsteno

Il tungsteno appartiene ad un ampio gruppo di metalli rari. Include anche rubidio e molibdeno. Questo gruppo è caratterizzato da una bassa prevalenza di metalli in natura e da una piccola scala di consumo.

La produzione del tungsteno si compone di 3 fasi:

• separare il metallo dal minerale, accumulandolo in soluzione;
• isolamento del composto, sua purificazione;
• separazione del metallo puro da un composto chimico finito.
• I materiali di partenza per la produzione del tungsteno sono la scheelite e la wolframite.

Applicazioni del tungsteno

Il tungsteno è la base delle leghe più resistenti. Viene utilizzato per realizzare motori aeronautici, parti di dispositivi elettrici per il vuoto e filamenti incandescenti.
L'elevata densità del metallo consente di utilizzare il tungsteno per creare missili balistici, proiettili, contrappesi e proiettili di artiglieria.

I composti a base di tungsteno vengono utilizzati per la lavorazione di altri metalli, inclusi industria mineraria(perforazione di pozzi), pitture e vernici, industria tessile (come catalizzatore per la sintesi organica).

Dai complessi composti di tungsteno producono:

• fili – utilizzati nei forni di riscaldamento;
• nastri, fogli, piastre, fogli - per laminazione e forgiatura piana.

Titanio, cromo e tungsteno sono in cima alla lista dei "metalli più duri del mondo". Sono utilizzati in molte aree dell'attività umana: aviazione e missilistica, militare, edilizia e, allo stesso tempo, questa non è l'intera gamma di applicazioni dei metalli.

Il titanio sotto forma di ossido (IV) fu scoperto dal mineralogista dilettante inglese W. Gregor nel 1791 nelle sabbie ferruginose magnetiche della città di Menacan (Inghilterra); nel 1795, il chimico tedesco M. G. Klaproth stabilì che il minerale rutilo è un ossido naturale dello stesso metallo, che chiamò “titanio” [nella mitologia greca, i titani sono i figli di Urano (Cielo) e Gaia (Terra)]. Per molto tempo non è stato possibile isolare il Titanio nella sua forma pura; solo nel 1910, lo scienziato americano M.A. Hunter ottenne il metallo Titano riscaldandone il cloruro con sodio in una bomba d'acciaio sigillata; il metallo che ottenne fu duttile solo quando temperature elevate ed è fragile a temperatura ambiente a causa del suo elevato contenuto di impurità. L'opportunità di studiare le proprietà del titanio puro apparve solo nel 1925, quando gli scienziati olandesi A. Van Arkel e I. de Boer ottennero un metallo di elevata purezza, plastico a basse temperature, utilizzando la dissociazione termica dello ioduro di titanio.

Distribuzione di Titano in natura. Il titanio è uno degli elementi comuni, il suo contenuto medio è crosta terrestre(clark) è dello 0,57% in peso (tra i metalli strutturali è al 4° posto per prevalenza, dietro ferro, alluminio e magnesio). La maggior parte di Titano si trova nelle rocce basiche del cosiddetto “guscio di basalto” (0,9%), meno nelle rocce del “guscio di granito” (0,23%) e ancor meno nelle rocce ultrabasiche (0,03%), ecc. rocce, arricchiti in Titanio, comprendono pegmatiti di rocce basiche, rocce alcaline, sieniti e pegmatiti associate ed altre. Sono conosciuti 67 minerali di Titanio, per lo più di origine ignea; i più importanti sono il rutilo e l'ilmenite.

Titano è per lo più sparso nella biosfera. L'acqua di mare ne contiene il 10-7%; Titan è un migrante debole.

Proprietà fisiche di Titano. Il titanio esiste sotto forma di due modifiche allotropiche: al di sotto della temperatura di 882,5 °C, la forma α con un reticolo esagonale compatto (a = 2,951 Å, c = 4,679 Å) è stabile, e al di sopra di questa temperatura, la forma β -forma con reticolo cubico a corpo centrato a = 3.269 Å. Impurezze e additivi leganti possono modificare in modo significativo la temperatura di trasformazione α/β.

La densità della forma α a 20°C è 4,505 g/cm 3 , e a 870°C 4,35 g/cm 3 ; forma β a 900°C 4,32 g/cm 3 ; raggio atomico Ti 1,46 Å, raggi ionici Ti + 0,94 Å, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Punto di fusione 1668 °C, punto di ebollizione 3227 °C; conducibilità termica nel range 20-25°C 22.065 W/(m K); coefficiente di temperatura di dilatazione lineare a 20°C 8,5·10 -6, nell'intervallo 20-700°C 9,7·10 -6; capacità termica 0,523 kJ/(kg K); resistività elettrica 42,1·10 -6 ohm·cm a 20 °C; coefficiente di temperatura della resistenza elettrica 0,0035 a 20 °C; ha una superconduttività inferiore a 0,38 K. Il titanio è paramagnetico, suscettibilità magnetica specifica 3,2·10 -6 a 20 °C. Resistenza alla trazione 256 MN/m2 (25,6 kgf/mm2), allungamento relativo 72%, durezza Brinell inferiore a 1000 MN/m2 (100 kgf/mm2). Modulo elastico normale 108.000 MN/m2 (10.800 kgf/mm2). Il metallo di elevata purezza è malleabile a temperature normali.

Il titanio tecnico utilizzato nell'industria contiene impurità di ossigeno, azoto, ferro, silicio e carbonio, che ne aumentano la resistenza, riducono la duttilità e influenzano la temperatura della trasformazione polimorfica, che avviene nell'intervallo 865-920 °C. Per i gradi tecnici di Titanio VT1-00 e VT1-0, la densità è di circa 4,32 g/cm 3 , resistenza alla trazione 300-550 MN/m 2 (30-55 kgf/mm 2), allungamento non inferiore al 25%, durezza Brinell 1150 -1650 Mn/m2 (115-165 kgf/mm2). La configurazione del guscio elettronico esterno dell'atomo di Ti è 3d 2 4s 2.

Proprietà chimiche di Titano. Il titanio puro è un elemento di transizione chimicamente attivo; nei composti ha uno stato di ossidazione +4, meno spesso +3 e +2. A temperature normali e fino a 500-550 °C è resistente alla corrosione, il che si spiega con la presenza di una pellicola di ossido sottile ma durevole sulla sua superficie.

Reagisce notevolmente con l'ossigeno atmosferico a temperature superiori a 600 °C per formare TiO 2 . Se la lubrificazione è insufficiente, i trucioli sottili di titanio potrebbero incendiarsi durante il processo. lavorazione. Con una concentrazione di ossigeno sufficiente ambiente e danni alla pellicola di ossido dovuti a urti o attriti, il metallo può accendersi a temperatura ambiente e in pezzi relativamente grandi.

Il film di ossido non protegge il titanio allo stato liquido da ulteriori interazioni con l'ossigeno (a differenza, ad esempio, dell'alluminio), e pertanto la sua fusione e saldatura deve essere effettuata sotto vuoto, in atmosfera di gas neutro o ad arco sommerso. Il titanio ha la capacità di assorbire i gas atmosferici e l'idrogeno, formando leghe fragili e inadatte all'uso pratico; in presenza di una superficie attivata, l'assorbimento di idrogeno avviene già a temperatura ambiente in modo lento, che aumenta notevolmente a 400 °C e oltre. La solubilità dell'idrogeno in Titano è reversibile e questo gas può essere rimosso quasi completamente mediante ricottura sotto vuoto. Il titanio reagisce con l'azoto a temperature superiori a 700 °C e si ottengono nitruri di tipo TiN; sotto forma di polvere fine o filo, il titanio può bruciare in un'atmosfera di azoto. La velocità di diffusione dell'azoto e dell'ossigeno su Titano è molto inferiore a quella dell'idrogeno. Lo strato risultante dall'interazione con questi gas è caratterizzato da maggiore durezza e fragilità e deve essere rimosso dalla superficie dei prodotti in titanio mediante attacco o trattamento meccanico. Il titanio interagisce vigorosamente con gli alogeni secchi ed è stabile contro gli alogeni umidi, poiché l'umidità svolge il ruolo di inibitore.

Il metallo è stabile nell'acido nitrico di tutte le concentrazioni (ad eccezione dell'acido fumante rosso, che provoca la rottura per corrosione del Titano e la reazione talvolta avviene con un'esplosione), in soluzioni deboli di acido solforico (fino al 5% in peso) . Acidi cloridrico, fluoridrico, solforico concentrato e organici caldi: ossalico, formico e tricloroacetico reagiscono con Titano.

Il titanio è resistente alla corrosione nell'aria atmosferica, nell'acqua di mare e nell'atmosfera marina, nel cloro umido, nell'acqua clorata, nelle soluzioni di cloruro calde e fredde, in varie soluzioni tecnologiche e reagenti utilizzati nell'industria chimica, petrolifera, cartaria e di altro tipo, nonché in idrometallurgia. Il titanio forma composti simili ai metalli con C, B, Se, Si, caratterizzati da refrattarietà ed elevata durezza. Il carburo TiC (pf 3140 °C) si ottiene riscaldando una miscela di TiO 2 con fuliggine a 1900-2000 °C in atmosfera di idrogeno; Nitruro di TiN (pf 2950 °C) - riscaldando la polvere di titanio in azoto a temperature superiori a 700 °C. Sono noti siliciuri TiSi 2, TiSi e boruri TiB, Ti 2 B 5, TiB 2. A temperature di 400-600 °C il titanio assorbe idrogeno per formare soluzioni solide e idruri (TiH, TiH 2). Quando TiO 2 viene fuso con alcali, si formano sali dell'acido titanico: meta- e orto-titanati (ad esempio Na 2 TiO 3 e Na 4 TiO 4), nonché polititanati (ad esempio Na 2 Ti 2 O 5 e Na2Ti3O7). I titanati includono i minerali più importanti di Titano, ad esempio ilmenite FeTiO 3, perovskite CaTiO 3. Tutti i titanati sono leggermente solubili in acqua. L'ossido di titanio (IV), gli acidi titanici (precipitati) e i titanati si dissolvono nell'acido solforico per formare soluzioni contenenti titanil solfato TiOSO 4 . Quando si diluiscono e si riscaldano le soluzioni, a seguito dell'idrolisi si deposita H 2 TiO 3, da cui si ottiene l'ossido di titanio (IV). Quando il perossido di idrogeno viene aggiunto a soluzioni acide contenenti composti di Ti (IV), si formano acidi perossidici (supratitanici) della composizione H 4 TiO 5 e H 4 TiO 8 e i loro sali corrispondenti; questi composti sono colorati di giallo o rosso-arancio (a seconda della concentrazione del Titanio), a cui viene utilizzato definizione analitica Titano.

Ottenere Titano. Il metodo più comune per produrre il titanio metallico è il metodo termico al magnesio, ovvero la riduzione del tetracloruro di titanio con magnesio metallico (meno comunemente sodio):

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

In entrambi i casi, le materie prime di partenza sono i minerali di ossido di titanio: rutilo, ilmenite e altri. Nel caso dei minerali di tipo ilmenite, il titanio sotto forma di scorie viene separato dal ferro mediante fusione in forni elettrici. Le scorie (così come il rutilo) vengono clorurate in presenza di carbonio per formare tetracloruro di titanio, che, dopo la purificazione, entra in un reattore di riduzione con atmosfera neutra.

Il titanio con questo processo si ottiene sotto forma di spugna e, dopo la macinazione, viene fuso sotto vuoto forni ad arco per lingotti con introduzione di additivi alliganti, qualora sia necessario ottenere una lega. Il metodo magnesiaco-termico consente di realizzare una produzione industriale su larga scala di Titanio con un ciclo tecnologico chiuso, poiché il sottoprodotto formatosi durante la riduzione - cloruro di magnesio - viene inviato all'elettrolisi per produrre magnesio e cloro.

In alcuni casi, è vantaggioso utilizzare metodi di metallurgia delle polveri per la produzione di prodotti in titanio e sue leghe. Per ottenere polveri particolarmente fini (ad esempio per radioelettronica) si può utilizzare la riduzione dell'ossido di Titanio (IV) con idruro di calcio.

Applicazione di Titano. I principali vantaggi di Titan rispetto ad altri metalli strutturali: una combinazione di leggerezza, robustezza e resistenza alla corrosione. Le leghe di titanio in termini assoluti, e ancor più in termini di resistenza specifica (cioè resistenza correlata alla densità) sono superiori alla maggior parte delle leghe basate su altri metalli (ad esempio ferro o nichel) a temperature comprese tra -250 e 550 ° C, e in termini di corrosione sono paragonabili alle leghe metalli nobili. Tuttavia, il titanio iniziò ad essere utilizzato come materiale strutturale indipendente solo negli anni '50 del XX secolo a causa delle grandi difficoltà tecniche della sua estrazione dai minerali e della lavorazione (motivo per cui il titanio era convenzionalmente classificato come metallo raro). La parte principale di Titano viene spesa per le esigenze dell'aviazione, della tecnologia missilistica e della costruzione navale marittima. Le leghe di titanio con ferro, note come “ferrotitanio” (20-50% titanio), servono come additivo di lega e agente disossidante nella metallurgia di acciai di alta qualità e leghe speciali.

Il titanio tecnico viene utilizzato per la fabbricazione di contenitori, reattori chimici, tubazioni, raccordi, pompe e altri prodotti operanti ambienti aggressivi, ad esempio, nell'ingegneria chimica. Nell'idrometallurgia dei metalli non ferrosi vengono utilizzate apparecchiature in titanio. Viene utilizzato per rivestire prodotti in acciaio. L'uso del titanio in molti casi offre un grande effetto tecnico ed economico non solo grazie alla maggiore durata delle apparecchiature, ma anche alla possibilità di intensificare i processi (come, ad esempio, nell'idrometallurgia del nichel). La sicurezza biologica del titanio lo rende un materiale eccellente per la produzione di apparecchiature industria alimentare e nella chirurgia ricostruttiva. In condizioni di freddo profondo, la resistenza del Titano aumenta pur mantenendo una buona duttilità, che ne consente l'utilizzo come materiale strutturale per la tecnologia criogenica. Il titanio si presta bene alla lucidatura, all'anodizzazione colorata e ad altri metodi di finitura superficiale e quindi viene utilizzato per la fabbricazione di vari prodotti artistici, inclusa la scultura monumentale. Un esempio è il monumento a Mosca, costruito in onore del lancio del primo satellite artificiale Terra. Dai composti del titanio significato pratico hanno ossidi, alogenuri e siliciuri utilizzati nella tecnologia ad alta temperatura; boruri e loro leghe, utilizzati come moderatori nelle centrali nucleari a causa della loro refrattarietà e dell'ampia sezione d'urto di cattura dei neutroni. Il carburo di titanio, che ha un'elevata durezza, fa parte delle leghe di carburo per utensili utilizzate per la produzione utensili da taglio e come materiale abrasivo.

L'ossido di titanio (IV) e il titanato di bario costituiscono la base della ceramica di titanio e il titanato di bario è il ferroelettrico più importante.

Titanio nel corpo. Il titanio è costantemente presente nei tessuti di piante e animali. Nelle piante terrestri la sua concentrazione è di circa il 10 -4%, nelle piante marine - da 1,2 10 -3 a 8 10 -2%, nei tessuti degli animali terrestri - meno di 2 10 -4%, in quelli marini - da 2 10 da -4 a 2·10 -2%. Si accumula nei vertebrati principalmente nelle corna, nella milza, nelle ghiandole surrenali, ghiandola tiroidea, placenta; scarsamente assorbito dal tratto gastrointestinale. Nell'uomo l'assunzione giornaliera di Titanio dal cibo e dall'acqua è di 0,85 mg; escreto nelle urine e nelle feci (0,33 e 0,52 mg, rispettivamente).