Titanyum, İngiltere'nin Cornwall kentinde 1791'de William Gregor tarafından keşfedildi ve Yunan mitolojisindeki Titanlardan sonra Martin Heinrich Klaproth tarafından seçildi. Element, yerkabuğunda ve litosferde geniş çapta dağılmış olan, başlıca rutil ve ilmenit olmak üzere bir dizi maden yatağı içinde bulunur; hemen hemen tüm canlılarda, su kütlelerinde, kayalarda ve toprakta bulunur. Metal, ana mineral cevherlerinden Kroll ve Hunter işlemleriyle çıkarılır. En yaygın bileşik olan titanyum dioksit, popüler bir fotokatalizördür ve beyaz pigmentlerin üretiminde kullanılır. Diğer bileşikler arasında duman perdelerinin ve katalizörlerin bir bileşeni olan titanyum tetraklorür (TiCl4); ve polipropilen üretiminde katalizör olarak kullanılan titanyum triklorür (TiCl3).
Titanyum, havacılık (jet motorları, füzeler ve uzay araçları), askeri, endüstriyel işlemler (kimyasallar ve petrokimya, tuzdan arındırma tesisleri, kağıt hamuru, ve kağıt) otomotiv, tarım (tarım), tıbbi protezler, ortopedik implantlar, diş ve endodontik alet ve dosyalar, diş implantları, spor malzemeleri, mücevher, cep telefonları ve diğer uygulamalar.
Metalin en kullanışlı iki özelliği, herhangi bir metalik elementin en yükseği olan korozyon direnci ve mukavemet-yoğunluk oranıdır. Alaşımsız durumunda titanyum, bazı çelikler kadar güçlüdür ancak yoğunluğu daha azdır. Bu elementin iki allotropik formu ve doğal olarak oluşan beş izotopu vardır, 46Ti ila 50Ti arasında, 48Ti en bol olanıdır (yüzde 73,8).
Fiziksel özellikler
Bir metal olarak titanyum, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ile tanınır. Oldukça sünek (özellikle oksijensiz bir ortamda), parlak ve metalik-beyaz renkli, düşük yoğunluklu güçlü bir metaldir. Nispeten yüksek erime noktası (1,668 derece veya 3,034 derece F), onu refrakter bir metal olarak faydalı kılar. Paramanyetiktir ve diğer metallere kıyasla oldukça düşük elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Titanyum, kritik sıcaklığı olan 0.49 K'nin altına soğutulduğunda süper iletkendir.
Ticari olarak saf (yüzde 99,2 saf) titanyum dereceleri, yaygın düşük dereceli çelik alaşımlarınkine eşit, ancak daha az yoğun olan yaklaşık 434 MPa (63,000 psi) nihai gerilme mukavemetine sahiptir. Titanyum, alüminyumdan yüzde 60 daha yoğundur, ancak en yaygın kullanılan 6061-T6 alüminyum alaşımından iki kat daha güçlüdür. Belirli titanyum alaşımları (örneğin Beta C) 1.400 MPa'nın (200,000 psi) üzerinde çekme mukavemeti elde eder. Ancak titanyum 430 derecenin (806 derece F) üzerinde ısıtıldığında gücünü kaybeder.
Titanyum, bazı ısıl işlem görmüş çelik kaliteleri kadar sert değildir; manyetik değildir ve zayıf bir ısı ve elektrik iletkenidir. Keskin aletler ve uygun soğutma yöntemleri kullanılmadıkça malzeme çürüyebileceğinden, işleme önlem gerektirir. Çelik yapılar gibi, titanyumdan yapılanlar da bazı uygulamalarda uzun ömürlülüğü garanti eden bir yorulma sınırına sahiptir.
Metal, 882 derecede (1,620 derece F) vücut merkezli kübik (kafes) forma dönüşen altıgen formun dimorfik bir allotropudur. Formun özgül ısısı, bu geçiş sıcaklığına ısıtıldıkça çarpıcı biçimde artar, ancak daha sonra düşer ve sıcaklıktan bağımsız olarak form için oldukça sabit kalır.
Kimyasal özellikler
Alüminyum ve magnezyum gibi, titanyum metali ve alaşımlarının yüzeyi, havaya maruz kaldığında, dökme metali daha fazla oksidasyon veya korozyondan koruyan ince, gözeneksiz bir pasivasyon tabakası oluşturmak üzere hemen oksitlenir. İlk oluştuğunda, bu koruyucu tabaka sadece 1-2 nm kalınlığındadır, ancak yavaş yavaş büyümeye devam eder ve dört yılda 25 nm kalınlığa ulaşır. Bu katman, titanyuma, neredeyse platine eşdeğer, korozyona karşı mükemmel direnç sağlar.
Titanyum, seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitler, klorür çözeltileri ve çoğu organik asitlerin saldırılarına dayanabilir. Bununla birlikte, titanyum konsantre asitler tarafından aşındırılır. Negatif redoks potansiyeli ile gösterildiği gibi, titanyum termodinamik olarak normal bir atmosferde erime noktasından daha düşük sıcaklıklarda yanan çok reaktif bir metaldir. Erime sadece inert bir atmosferde veya bir vakumda mümkündür. 550 derecede (1.022 derece F) klor ile birleşir. Ayrıca diğer halojenlerle reaksiyona girer ve hidrojeni emer.
Titanyum, havada 1.200 derecede (2.190 derece F) ve saf oksijende 610 derecede (1.130 derece F) oksijenle kolayca reaksiyona girerek titanyum dioksit oluşturur. Titanyum, saf nitrojen gazında yanan, 800 derecede (1,470 derece F) reaksiyona girerek titanyum nitrür oluşturarak gevrekleşmeye neden olan birkaç elementten biridir. Oksijen, nitrojen ve diğer birçok gazla yüksek reaktivitesinden dolayı, filamentlerden buharlaştırılan titanyum, titanyum süblimasyon pompalarının temelidir ve titanyum, bu gazlara kimyasal olarak bağlanarak bir temizleyici görevi görür. Bu tür pompalar, ultra yüksek vakum sistemlerinde son derece düşük basınçları ucuza üretir.
oluşum
Titanyum, Yerkabuğunda en bol bulunan dokuzuncu elementtir (kütlece yüzde 0.63) ve en bol bulunan yedinci metaldir. Çoğu magmatik kayaçta, bunlardan türetilen tortularda, canlılarda ve doğal su kütlelerinde oksitler olarak bulunur. United States Geological Survey tarafından analiz edilen 801 tip magmatik kayadan 784'ü titanyum içeriyordu. Topraklardaki oranı yaklaşık yüzde 0,5 ila 1,5'dir.
Yaygın titanyum içeren mineraller anataz, brokit, ilmenit, perovskit, rutil ve titanittir (sfen). Akaogiit, titanyum dioksitten oluşan son derece nadir bir mineraldir. Bu minerallerden sadece rutil ve ilmenit ekonomik öneme sahip olmakla birlikte yüksek konsantrasyonlarda dahi bulunmaları zordur. 2011 yılında bu minerallerin yaklaşık 6,0 ve 0,7 milyon tonu çıkarıldı. Batı Avustralya, Kanada, Çin, Hindistan, Mozambik, Yeni Zelanda, Norveç, Sierra Leone, Güney Afrika ve Ukrayna'da önemli titanyum içeren ilmenit yatakları bulunmaktadır. 2020'de yaklaşık 210,000 ton titanyum metal sünger üretildi, çoğunlukla Çin (110,000 t), Japonya (50,000 t), Rusya (33,{{ 15}} t) ve Kazakistan (15,000 t). Anataz, ilmenit ve rutilin toplam rezervlerinin 2 milyar tonu aştığı tahmin edilmektedir.
Titanyum konsantrasyonu okyanusta yaklaşık 4 pikomolardır. 100 derecede, sudaki titanyum konsantrasyonunun pH 7'de 10-7 M'den az olduğu tahmin edilmektedir. 4 artı oksidasyon durumu havada stabildir. Nadir organizmaların yüksek konsantrasyonlarda titanyum biriktirdiği bilinmesine rağmen, biyolojik bir rol için hiçbir kanıt yoktur.
Titanyum göktaşlarında bulunur ve Güneş'te ve yüzey sıcaklığı 3200 derece (5.790 derece F) olan M-tipi yıldızlarda (en soğuk tip) tespit edilmiştir. Apollo 17 görevi sırasında Ay'dan getirilen kayalar yüzde 12,1 TiO2'den oluşuyor. Doğal titanyum (saf metalik) çok nadirdir.
Titanyum hakkında daha fazla haber öğrenmek istiyorsanız,Lütfen buraya tıklayınız.
Bize Ulaşın: zhangjixia@bjygti.com
