Титаном назвали металл не зря. Имя принадлежит мифологическим древнегреческим божествам, олицетворявшим силу и мощь природы. Герой статьи делится своей силой с человеком.
Содержание
Кто открыл суперметалл
История открытия рядовая. Химик и священник Грегор обнаружил оксид неизвестного металла, и дал ему название «менакеновая земля».
Чуть позже немецкий химик Клапрот, исследуя минерал рутил, обнаружил в нем новый элемент, который назвал титаном.
Чистый титан удалось получить талантливому исследователю Берцелиусу.
Свойства титана
Титан относится к металлам; в периодической таблице Менделеева имеет № 22; он легкий, прочный, устойчив к коррозии. Внешне (цветом) похож на алюминий или нержавеющую сталь.
Свойства:
- На воздухе образует на поверхности оксидную пленку.
- Имеет высокую химическую и коррозионную стойкость (благодаря защитной оксидной пленке).
- Имеет две аллотропные модификации: низкотемпературная (существует до температуры 882°С) и высокотемпературная.
- Обладает парамагнитными свойствами.
- Титан образует с другими металлами интерметаллические соединений, его добавляют в сплавы.
Титановая пыль взрывается, а его стружка пожароопасна.
Металл образует с карбидами тугоплавкие высокотвердые соединения.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Тита́н / Titanium (Ti), 22 |
| Атомная масса (молярная масса) |
47,867(1)[1] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Ar] 3d2 4s2 |
| Радиус атома | 147 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 132 пм |
| Радиус иона | (+4e)68 (+2e)94 пм |
| Электроотрицательность | 1,54 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −1,63 |
| Степени окисления | 2, 3, 4 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
657,8 (6,8281[2]) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 4,54 г/см³ |
| Температура плавления | 1670 °C 1943 K |
| Температура кипения | 3560 K |
| Уд. теплота плавления | 18,8 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 422,6 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 25,1[3] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 10,6 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная плотноупакованная (α-Ti) |
| Параметры решётки | a=2,951 с=4,697 (α-Ti) |
| Отношение c/a | 1,587 |
| Температура Дебая | 380 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 21,9 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-32-6 |
Месторождения
Титан называют редким металлом, что не совсем верно. По запасам титансодержащих руд элемент занимает 10 место.
Известно больше 100 таких руд. Среди них:
- рутил;
- титаномагнетит;
- ильменит;
- титанит.
Месторождения титансодержащих руд:
- Россия;
- Китай;
- ЮАР;
- Украина;
- Бразилия.
Добыча и переработка
Титан получают из концентрата титансодержащих руд методами пирометаллургии или сернокислотной переработки.
Концентраты из ильменитовых руд плавят в электродуговых печах.
При необходимости черновой металл рафинируют.
Марки титана и виды изделий
Виды выпускаемых титановых изделий:
- плиты;
- трубы;
- проволока;
- прутки;
- порошок;
- листы.
| Марка титана | Чистота (содержание чистого Ti) |
| ВТ1-0 | 99,24-99,7% |
| ВТ1-00 | 99,58-99,9% |
| ВТ1-00св | 99,39-99,9% |
Сплавы
Титановые сплавы по областям применения делятся на деформируемые и литейные.
| Марка сплава | Присадки |
| ВТ3-1 | Ti, Al, Cr, Mo, Fe, S |
| ВТ5-1 | Ti-Al-Sn |
| ПТ-7М | Ti-Al-Zr |
| ОТ4-1 | Ti-Al-Mn |
| ВТ18 | Ti-Al-Zr-Mo-Nb-Si |
| ВТ14 | Ti-A1-Мо-V |
Плюсы и минусы металла и его сплавов
Достоинства титановых сплавов:
- Соотношение прочность-плотность у титановых сплавов почти в 2 раза лучше, чем у легированных сталей.
- Высокая механическая прочность.
- Отличная коррозионная стойкость, что позволяет изделиям работать в агрессивных средах.
К недостаткам титановых сплавов можно отнести:
- Высокая цена (титан гораздо дороже многих цветных металлов).
- При обработке металла и его сплавов возникает проблема налипания, что грозит быстрым износом режущих инструментов.
- Сложности при сварке титановых изделий.
Применение
Область применения титановых изделий широка, хотя может ограничиваться ценовой составляющей.
Есть случаи, когда титановые сплавы — единственные, которые возможно использовать в конкретных условиях.
- Надежность продукции из титана проверялась на гоночных автомобилях.
- Металл и его сплавы незаменимы в ракето- и судостроении, химической, энергетической промышленности.
- Титановые соединения востребованы в производстве конденсаторов турбин, труб для перекачки агрессивных жидкостей, сосудов высокого давления.
- Перспективная область применения титановых сплавов — оборудование для глубокого и сверхглубокого бурения.
- Не обходятся без титановых изделий оборонная и военная промышленности.
Стоимость металла
Цена титана в порошке ПТМ-1 7500 рублей за килограмм (на 25.07.2020).
