Spezielle Forschung zur Titanindustrie (Teil I): Der Ursprung, die Anwendungen und der aktuelle Status des „Universalmetalls“ (Teil 1)

Spezielle Forschung zur Titanindustrie (Teil I): Der Ursprung, die Anwendungen und der aktuelle Status des „Universalmetalls“ (Teil 1)

Titan mit dem chemischen Symbol Ti ist das 22. Element in der Periodenzüchttabelle. Titan wird häufig mit Luft- und Raumfahrt und anderen High-End-Sektoren verbunden und wird häufig als „Premium“ -Metall angesehen. Es ist jedoch bereits tief in unseren Alltag eingedrungen: Von der Zahnpasta, die Sie täglich verwenden, die Titandioxid als Whitening-Agent enthält-bis zu den mit Pigmenten auf Titan gestalteten Schlafzimmerwänden und der Titanium-Legierung, die Sie tragen. Als a Hersteller von Titantorventilen oder Benutzer von Titan-basierten Produkten und schätzt schnell die weit verbreitete Relevanz- und Hochleistungsvorteile in verschiedenen Branchen.

Aufgrund seiner hervorragenden Resistenz gegen hohe und niedrige Temperaturen, starke Säuren und Alkalien sowie seine hohe Festigkeit und niedrige Dichte werden Titan und seine Legierungen als ideale Substitute für Stahl, Edelstahl, Kupfer und seine Legierungen, Blei, Nickel, Zink, Graphit und Steinmaterial anerkannt. Der Anwendungsumfang wächst ständig. So wird Titan als „universelles Metall“ im Königreich der metallischen Materialien geehrt und als "drittes Metall" nach Eisen und Aluminium sowie als strategisches und Luft- und Raumfahrt-kritisches Material angesehen.

Da Titan in der Natur nicht in reiner metallischer Form gefunden werden kann und schwer zu extrahieren ist, haben seine Entdeckung und industrielle Anwendung einen langen Weg geführt. Obwohl der britische Geistliche W. Gregor bereits 1791 Titan in Ilmenit entdeckte, war es bis 1795 nicht, dass der deutsche Chemiker M.H. Klaproth bestätigte seine Existenz während der Rutilstudie und benannte sie nach den griechischen mythologischen Titanen.

Nach über einem Jahrhundert Exploration extrahierte der amerikanische Wissenschaftler M. A. Hunter 1910 erfolgreich mit Natriumreduktion von Ticl₄. 1940 entwickelte Luxemburgish -Wissenschaftler W. J. Kroll die Magnesium -Reduktionsmethode, die heute als Krollprozess bekannt ist. 1948 produzierten die USA 2 Tonnen Schwamm-Titan mit dieser Methode, wobei der Beginn der industriellen Produktion von Titanien markiert wurde.

Eigenschaften von Titanmetall
Titan zeigt ein hohes Verhältnis von Stärke zu Gewicht. Obwohl Titanlegierungen etwas weniger stark sind als einige traditionelle Stähle, gibt ihre viel geringere Dichte ihnen eine überlegene spezifische Stärke. Dies macht sie ideal für die Luft- und Raumfahrtindustrie, in denen leichte und hochfeste Materialien gefragt sind.

Titanium bietet auch herausragende Korrosionsbeständigkeit, was von entscheidender Bedeutung ist, da Korrosion eine häufige Ursache für das Versagen der industriellen Geräte ist. Obwohl Titanlegierungen ein reaktives Element sind, bilden sie auf ihren Oberflächen eine dichte Oxidschicht, die das Metall effektiv aus korrosiven Umgebungen isoliert. Diese passive Schicht kann sich schnell selbst heilt, wenn sie beschädigt wird, und hält ihren Schutz bis zu Temperaturen von etwa 315 ° C.

Darüber hinaus ist Titan nichtmagnetisch, ungiftig und hochbiokompatibel. Da Titan ein Spurenelement im menschlichen Körper ist und eine starke Kompatibilität mit Geweben und Blut aufweist, wird es im medizinischen Bereich weit verbreitet.

Titanlegierungen arbeiten auch über einen weiten Temperaturbereich. Bestimmte Legierungen können bei Temperaturen von mehr als 600 ° C langfristig arbeiten. Titanlegierungen mit niedrigen Temperaturen wie TA7 und TC4 werden stärker, wenn die Temperatur sinkt und gleichzeitig eine gute Duktilität und Zähigkeit auf -196 ° C auf -253 ° C aufrechterhalten, wodurch sie ideal für kryogene Tanks und Lagerbehälter sind.

Produkttypen und Anwendungen
Derzeit werden Titanprodukte hauptsächlich in drei Gruppen eingeteilt: Titan -Dioxid (TIO₂), Sponge Titanium und Titanium verarbeitete Materialien. Weitere Produkte sind Titanimboten, Titanpulver und Titangeräte. Diese werden in den Bereichen Luft- und Raumfahrt-, Industrie- und Zivilsektoren verwendet.

Titandioxid ist ein weißes Pigment, das hauptsächlich in Beschichtungen, Kunststoffen, Tinten und Papier verwendet wird.

Das Schwamm Titan dient als Rohstoff für die weitere Verarbeitung und ist normalerweise hellgrau im Aussehen.

Mit Titanien verarbeitete Materialien werden durch Schmelzen des Schwamms Titan in Pergots und die Weiterformung durch Schmelzen, Rollen oder Extrusion in Teller, Stangen, Pfeifen und Guss.