Inleiding tot de basiskennis van titanium

Dec 18, 2021 Laat een bericht achter

Er heeft meer dan 100 jaar geduurd vanaf de ontdekking van titanium tot de bereiding van pure producten. Titanium werd echt gebruikt en het was pas na de jaren veertig van de vorige eeuw dat men zijn ware gezicht begon te begrijpen.

 

In de laag van tien kilometer dik op het geografische oppervlak is het titaniumgehalte maximaal zesduizendste, wat 6 liter keer meer is dan dat van koper. Pak terloops een handvol aarde uit de grond, waarin een paar duizendste titanium zit. Titaanerts met reserves van meer dan 10 miljoen ton in de wereld is niet zeldzaam. Er liggen honderden miljoenen tonnen zand en steen op het strand. Titanium en zirkonium, twee mineralen zwaarder dan zand en steen, worden gemengd in het zand en de steen. Na miljoenen jaren van onafgebroken schuren door zeewater, dag en nacht, worden de zwaardere ilmeniet- en zirkoonplaatsers samen gewassen, waardoor titanium- en zirkoniumlagen ontstaan ​​aan de lange kust. Deze afzetting is een soort zwart zand, meestal enkele centimeters tot tientallen centimeters dik.

 

In 1947 begonnen mensen titanium te smelten in fabrieken. Dat jaar bedroeg de productie slechts 2 ton. De productie steeg tot 20.000 ton in 1955. In 1972 bereikte de jaarlijkse productie 200.000 ton. De hardheid van titanium is vergelijkbaar met die van staal, en het gewicht is bijna de helft van dat van staal met hetzelfde volume. Hoewel titanium iets zwaarder is dan aluminium, is de hardheid twee keer zo groot als die van aluminium. Nu wordt titanium veel gebruikt in plaats van staal in ruimteraketten en raketten. Volgens de statistieken wordt er momenteel wereldwijd jaarlijks meer dan 1000 ton titaniumpoeder gebruikt in de ruimtevaart. Het is ook een goede brandstof voor raketten. Daarom staat titanium bekend als ruimtemetaal en ruimtemetaal.

 

Titanium heeft een goede hittebestendigheid en het smeltpunt is maar liefst 1725 graden. Bij kamertemperatuur kan titanium ongedeerd blijven in verschillende sterke zure en alkalische oplossingen. Zelfs het meest woeste zuur, aqua regia, kan het niet aantasten. Titanium is niet bang voor zeewater. Iemand heeft ooit een stuk titanium naar de bodem van de zee laten zinken. Vijf jaar later pakte hij het op en zag dat het vol zat met veel kleine dieren en onderzeese planten, maar het glansde nog steeds zonder enige roest.

 

Nu begonnen mensen titanium te gebruiken om onderzeeërs te maken - titanium onderzeeërs. Omdat titanium zeer sterk is en bestand is tegen hoge druk, kan deze onderzeeër in de diepzee tot 4500 meter diep varen. Titanium is niet magnetisch. Kernonderzeeërs gebouwd met titanium hoeven zich geen zorgen te maken over de aanval van magnetische mijnen. Titanium is corrosie-bestendig en wordt daarom vaak gebruikt in de chemische industrie. In het verleden waren de onderdelen met heet salpeterzuur in chemische reactoren gemaakt van roestvrij staal. Roestvrij staal is ook bang voor het sterk bijtende middel - Heet salpeterzuur. Dit soort onderdelen moeten elke zes maanden worden vervangen. Het gebruik van titanium om deze onderdelen te maken is duurder dan roestvrijstalen onderdelen, maar het kan vijf jaar ononderbroken worden gebruikt, wat veel kosteneffectiever is. Het grootste nadeel van titanium is dat het moeilijk te raffineren is. Dit komt vooral omdat titanium een ​​sterk vermogen heeft om bij hoge temperaturen te combineren met zuurstof, koolstof, stikstof en vele andere elementen. Daarom zorgen mensen er, ongeacht bij het smelten of gieten, voor dat deze elementen het titanium niet "binnendringen". Bij het smelten van titanium zijn lucht en water ten strengste verboden. Zelfs de smeltkroes van aluminiumoxide die gewoonlijk in de metallurgie wordt gebruikt, is verboden, omdat titanium zuurstof uit aluminiumoxide zal opvangen. Nu gebruiken mensen magnesium en titaniumtetrachloride om te reageren in inert gas helium of argon om titanium te raffineren.

 

Mensen profiteren van het sterke chemische combinatievermogen van titanium bij hoge temperaturen. Bij de staalproductie is stikstof gemakkelijk op te lossen in gesmolten staal. Wanneer de staaf wordt afgekoeld, worden er belletjes gevormd in de staaf, waardoor de kwaliteit van het staal wordt aangetast. Daarom voegen staalproducenten metaaltitaan toe aan gesmolten staal om het te combineren met stikstof om slak-titaniumnitride te worden, dat op het oppervlak van gesmolten staal drijft, zodat de staaf relatief zuiver is.

 

Wanneer een supersonisch vliegtuig vliegt, kan de vleugeltemperatuur 500 graden bereiken. Als de vleugel is gemaakt van een hitte-bestendige aluminiumlegering, kan Baidu deze niet betalen. Er moet een licht, sterk en hoge{4}}temperatuurbestendig materiaal zijn om de aluminiumlegering te vervangen. Titanium B kan net aan deze eisen voldoen. Titanium kan ook de test van ruim 100 graden onder nul doorstaan. Bij deze lage temperatuur heeft titanium nog steeds een goede taaiheid zonder brosheid.

 

De sterke absorptie van titanium en zirkonium in de lucht kan lucht verwijderen en vacuüm veroorzaken. Een vacuümpomp van titanium kan bijvoorbeeld slechts één op de honderd miljoen lucht pompen. Bij het smelten van titanium zijn er complexe stappen. Verander ilmeniet in titaniumtetrachloride en plaats het vervolgens in een afgesloten roestvrijstalen tank, gevuld met argon, om ze te laten reageren met metaalmagnesium om "sponstitanium" te verkrijgen. Deze poreuze "spons titanium" kan niet direct worden gebruikt. Ze moeten in een elektrische oven tot vloeistof worden gesmolten voordat ze tot titaniumstaven kunnen worden gegoten. Maar het is niet eenvoudig om dit soort elektrische ovens te maken! Naast het feit dat de lucht van de elektrische oven moet worden schoongepompt, is het lastiger dat er eenvoudigweg geen smeltkroes is die vloeibaar titanium bevat, omdat het vuurvaste deel doorgaans oxiden bevat en de zuurstof daarin wordt weggenomen door het vloeibare titanium. Later vonden mensen uiteindelijk een elektrische oven uit met een "water-gekoelde koperen smeltkroes". Alleen het centrale deel van deze elektrische oven is erg heet en de rest is koud. Nadat titanium in de elektrische oven is gesmolten, stroomt het naar de wand van een koperen smeltkroes die met water wordt gekoeld en stolt het onmiddellijk tot een titaniumstaaf. Deze methode heeft meerdere tonnen titaniumblokken kunnen produceren, maar de kosten ervan zijn denkbaar