Titan ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ti und Atomnummer 22. Es hat eine niedrige Dichte und ist ein starker, glänzendes, gegen die Korrosion widerstandsfähiges (einschließlich Seewassers, Wassers regia und Chlors) Übergang-Metall mit einer Silberfarbe.

Titan wurde in Cornwall, Großbritannien von William Gregor 1791 entdeckt und von Martin Heinrich Klaproth für die Kolosse der griechischen Mythologie genannt. Das Element kommt innerhalb mehrerer Mineralablagerungen vor, hauptsächlich rutile und ilmenite, die in der Kruste und lithosphere der Erde weit verteilt werden, und wird es in fast allen Wesen, Felsen, Wasserkörpern und Böden gefunden. Das Metall wird aus seinen Hauptmineralerzen über den Prozess von Kroll oder den Prozess von Hunter herausgezogen. Seine allgemeinste Zusammensetzung, Titan-Dioxyd, ist ein populärer Photokatalysator und wird in der Fertigung von weißen Pigmenten verwendet. Andere Zusammensetzungen schließen Titan tetrachloride (TiCl), einen Bestandteil von Rauchschwaden und Katalysatoren ein; und Titan trichloride (TiCl), der als ein Katalysator in der Produktion des Polypropylens verwendet wird.

Titan kann mit Eisen, Aluminium, Vanadium, Molybdän unter anderen Elementen beeinträchtigt werden, um starke Leichtgewichtslegierung für den Weltraum (Düsenantriebe, Raketen und Raumfahrzeug), militärischer, industrieller Prozess (Chemikalien und Petro-Chemikalien, Entsalzen-Werke, Fruchtfleisch und Papier), selbstfahrend, Agri-Essen, medizinischer prostheses, orthopädischer implants, endodontic und Zahninstrumente und Dateien, Zahnimplants, sportliche Waren, Schmucksachen, Mobiltelefone und andere Anwendungen zu erzeugen.

Die zwei nützlichsten Eigenschaften der Metallform sind Korrosionswiderstand und das höchste Verhältnis der Kraft zum Gewicht jedes Metalls. In seiner ungetrübten Bedingung ist Titan so stark wie einige Stahle, aber um 45 % leichter. Es gibt zwei Allotropic-Formen und fünf natürlich vorkommende Isotope dieses Elements, Ti durch Ti mit Ti, der das reichlichste (73.8 %) ist. Die Eigenschaften des Titans sind chemisch und physisch ähnlich dem Zirkonium, weil sie beide dieselbe Zahl von Wertigkeitselektronen haben und in derselben Gruppe im Periodensystem sind.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Ein metallisches Element, Titan wird für sein hohes Verhältnis der Kraft zum Gewicht anerkannt. Es ist ein starkes Metall mit der niedrigen Dichte, die (besonders in einer Umgebung ohne Sauerstoff) ziemlich hämmerbar, glänzend, und in der Farbe metallisch-weiß ist. Der relativ hohe Schmelzpunkt (mehr als 1,650 °C oder 3,000 °F) macht es nützlich als ein widerspenstiges Metall. Es ist paramagnetisch und hat ziemlich niedriges elektrisches und thermisches Leitvermögen.

Kommerziell (99.2 % rein) Ränge des Titans haben äußerste Zugbelastung von ungefähr 63,000 psi (434 MPa), gleich dieser der allgemeinen, minderwertigen Stahllegierung, aber sind um 45 % leichter. Titan ist um 60 % dichter als Aluminium, aber mehr als zweimal so stark wie die meistens verwendete 6061-T6 Aluminiumlegierung. Bestimmte Titan-Legierung (z.B, Beta C) erreicht Zugbelastungen.

Jedoch verliert Titan Kraft, wenn geheizt, oben.

Es ist (obwohl nicht so hart ziemlich hart wie einige Ränge von hitzebehandeltem Stahl), nichtmagnetisch und ein schlechter Leiter der Hitze und Elektrizität. Fertigung verlangt Vorsichtsmaßnahmen, weil sich das Material erweichen wird und Galle, wenn scharfe Werkzeuge und richtige kühl werdende Methoden nicht verwendet werden. Wie diejenigen, die von Stahl gemacht sind, haben Titan-Strukturen eine Erschöpfungsgrenze, die Langlebigkeit in einigen Anwendungen versichert. Spezifische stiffnesses der Legierung des Titans sind auch gewöhnlich nicht so gut wie andere Materialien wie Aluminiumlegierung und Kohlenstoff-Faser, so wird sie weniger für Strukturen verwendet, die hohe Starrheit verlangen.

Das Metall ist ein dimorpher allotrope, dessen sechseckige Alpha-Form in einen Körper - kubischen (Gitter) β Form daran ändert. Die spezifische Hitze der Alpha-Form nimmt drastisch zu, weil es zu dieser Übergangstemperatur geheizt wird, aber dann fällt und ziemlich unveränderlich für die β-Form unabhängig von der Temperatur bleibt. Ähnlich dem Zirkonium und Hafnium besteht eine zusätzliche Omega-Phase, der am Hochdruck thermodynamisch stabil ist, aber metastable am umgebenden Druck ist. Diese Phase ist gewöhnlich (Ideal) oder trigonal (verdreht) sechseckig und kann angesehen werden als, wegen eines weichen längs gerichteten akustischen phonon des β Phase-Verursachen-Zusammenbruchs (111) Flugzeuge von Atomen zu sein.

Chemische Eigenschaften

Das bekannteste chemische Eigentum des Titans ist sein ausgezeichneter Widerstand gegen die Korrosion; es ist fast so widerstandsfähig wie Platin, das dazu fähig ist, Angriff durch verdünnte Schwefelsäure und Salzsäure sowie Chlor-Benzin, Chlorid-Lösungen und die meisten organischen Säuren zu widerstehen. Jedoch ist es in konzentrierten Säuren auflösbar. Das Pourbaix Diagramm im Image zeigt, dass Titan wirklich thermodynamisch ein sehr reaktives Metall ist.

Jedoch ist es langsam, um mit Wasser und Luft zu reagieren, weil es einen passiven und Schutzoxydüberzug bildet, der es vor der weiteren Reaktion schützt. Wenn es sich zuerst formt, ist diese Schutzschicht nur 1-2 nm dick, aber setzt fort langsam zu wachsen; das Erreichen einer Dicke von 25 nm in vier Jahren.

Titan reagiert sogleich mit Sauerstoff an in Luft, und an in reinem Sauerstoff, Titan-Dioxyd bildend. Infolgedessen kann das Metall nicht in der Landluft geschmolzen werden, da es brennt, bevor der Schmelzpunkt erreicht wird. Das Schmelzen ist nur in einer trägen Atmosphäre oder in einem Vakuum möglich. An verbindet es sich mit dem Chlor. Es reagiert auch mit den anderen Halogenen und absorbiert Wasserstoff.

Titan ist eines der wenigen Elemente, das in reinem Stickstoff-Benzin brennt, reagierend an, Titan-Nitrid zu bilden, das embrittlement verursacht.

Experimente haben gezeigt, dass natürliches Titan radioaktiv wird, nachdem es mit deuterons bombardiert wird, hauptsächlich Positrone und harte Gammastrahlung ausstrahlend.

Zusammensetzungen

Der +4 Oxydationsstaat beherrscht Titan-Chemie, aber vergleicht sich im +3 Oxydationsstaat sind auch üblich. Wegen dieses hohen Oxydationsstaates haben viele Titan-Zusammensetzungen einen hohen Grad des Covalent-Abbindens.

Sternsaphire und Rubine bekommen ihren asterism von der Titan-Dioxyd-Unreinheitsgegenwart in ihnen. Titanates sind mit dem Titan-Dioxyd gemachte Zusammensetzungen. Barium titanate hat piezoelektrische Eigenschaften, so es möglich machend, es als ein Wandler in der Zwischenkonvertierung des Tons und der Elektrizität zu verwenden. Esters des Titans werden durch die Reaktion von alcohols und Titan tetrachloride gebildet und sind an wasserdichte Stoffe gewöhnt.

Titan-Nitrid (DOSE), eine Härte habend, die zum Saphir und Karborundum (9.0 auf der Mohs-Skala) gleichwertig ist, wird häufig verwendet, um Schneidwerkzeuge wie Bohrmaschine-Bit anzustreichen. Es findet auch Gebrauch als ein goldfarbiger dekorativer Schluss, und als ein Barriere-Metall in der Halbleiter-Herstellung.

Titan tetrachloride (Titan (IV) Chlorid, TiCl, manchmal genannt "kitzeln"), ist eine farblose Flüssigkeit, die als ein Zwischenglied in der Fertigung des Titan-Dioxyds für Farbe verwendet wird. Es wird in der organischen Chemie als eine Säure von Lewis zum Beispiel in der Kondensation von Mukaiyama aldol weit verwendet. Titan bildet auch ein niedrigeres Chlorid, Titan (III) Chlorid (TiCl), der als ein abnehmender Agent verwendet wird.

Titanocene dichloride ist ein wichtiger Katalysator für die Band-Bildung des Kohlenstoff-Kohlenstoff. Titan isopropoxide wird für Sharpless epoxidation verwendet. Andere Zusammensetzungen schließen Titan-Bromid (verwendet in Metallurgie, Superlegierung, und elektrischer Hoch-Temperaturverdrahtung und Überzügen) und Titan-Karbid (gefunden in Ausschnitt-Werkzeugen der hohen Temperatur und Überzügen) ein.

Ereignis

Titan wird immer zu anderen Elementen in der Natur verpfändet. Es ist das neunte am meisten reichliche Element in der Kruste der Erde (0.63 % durch die Masse) und das siebente am meisten reichliche Metall. Es ist in den meisten Eruptivfelsen da, und in Bodensätzen ist auf sie (sowie in Wesen und natürlichen Wassermassen) zurückzuführen gewesen. Der 801 Typen von Eruptivfelsen, die durch den Geologischen USA-Überblick, 784 analysiert sind, hat Titan enthalten. Sein Verhältnis in Böden ist etwa 0.5 zu 1.5 %.

Es wird weit verteilt und kommt in erster Linie in den Mineralen anatase, brookite, ilmenite, perovskite, rutile, titanite (sphene) ebenso in vielen Eisenerzen vor. Dieser Minerale haben nur rutile und ilmenite jede Wirtschaftswichtigkeit, noch sogar sind sie schwierig, in hohen Konzentrationen zu finden. Bedeutendes Titan-Lager ilmenite Ablagerungen besteht im westlichen Australien, Kanada, China, Indien, Mozambique, Neuseeland, Norwegen und der Ukraine. Große Mengen von rutile werden auch in Nordamerika abgebaut, und Südafrika und Hilfe tragen zur jährlichen Produktion von 90,000 Tonnen des Metalls und 4.3 Millionen Tonnen des Titan-Dioxyds bei. Wie man schätzt, gehen Gesamtreserven des Titans um 600 Millionen Tonnen zu weit.

Titan wird in Meteorsteinen enthalten und ist an der Sonne und an Typ-Sternen M entdeckt worden; der kühlste Typ des Sterns mit einer Oberflächentemperatur dessen. Felsen, die vom Mond während des Apollos 17 Mission zurückgebracht sind, werden aus 12.1-%-TiO zusammengesetzt. Es wird auch in der Kohlenasche, den Werken und sogar dem menschlichen Körper gefunden.

Isotope

Natürlich vorkommendes Titan wird aus 5 stabilen Isotopen zusammengesetzt: Ti, Ti, Ti, Ti und Ti, mit Ti, der das reichlichste (natürlicher 73.8-%-Überfluss) ist. Elf Radioisotope sind mit dem stabilsten charakterisiert worden, das Ti mit einer Halbwertzeit von 63 Jahren, Ti mit einer Halbwertzeit von 184.8 Minuten, Ti mit einer Halbwertzeit von 5.76 Minuten und Ti mit einer Halbwertzeit von 1.7 Minuten ist. Alle restlichen radioaktiven Isotope haben Halbwertzeiten, die weniger als 33 Sekunden sind und die Mehrheit von diesen Halbwertzeiten haben, die weniger sind als eine halbe Sekunde.

Die Isotope des Titans erstrecken sich im Atomgewicht von 39.99 u (Ti) zu 57.966 u (Ti). Die primäre Zerfall-Weise vor dem reichlichsten stabilen Isotop, Ti, ist Elektronfestnahme und die primäre Weise, nachdem Beta-Emission ist. Die primären Zerfall-Produkte vor Ti sind Element 21 (Scandium) Isotope und die primären Produkte sind danach Element 23 (Vanadium) Isotope.

Geschichte

Titan wurde eingeschlossen in ein Mineral in Cornwall, das Vereinigte Königreich, 1791 vom Amateurgeologen und Pastor William Gregor, dann Pfarrer des Prinzipien-Kirchspiels entdeckt. Er hat die Anwesenheit eines neuen Elements in ilmenite anerkannt, als er schwarzen Sand durch einen Strom im nahe gelegenen Kirchspiel von Manaccan gefunden hat und bemerkt hat, dass der Sand durch einen Magnet angezogen wurde. Die Analyse des Sands hat die Anwesenheit von zwei Metalloxyden bestimmt; Eisenoxid (das Erklären der Anziehungskraft zum Magnet) und 45.25 % eines weißen metallischen Oxyds konnte er sich nicht identifizieren. Gregor, begreifend, dass das unbekannte Oxyd ein Metall enthalten hat, das die Eigenschaften keines bekannten Elements verglichen hat, hat seine Ergebnisse bei der Königlichen Geologischen Gesellschaft Cornwalls und im deutschen Fachzeitschrift-Annalen von Crell gemeldet.

Um dieselbe Zeit hat Franz-Joseph Müller von Reichenstein eine ähnliche Substanz erzeugt, aber konnte sie nicht identifizieren. Das Oxyd wurde 1795 vom deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth in rutile von Ungarn unabhängig wieder entdeckt. Klaproth hat gefunden, dass es ein neues Element enthalten hat und es für die Kolosse der griechischen Mythologie genannt hat. Nach dem Hören über die frühere Entdeckung von Gregor hat er eine Probe von manaccanite erhalten und hat bestätigt, dass es Titan enthalten hat.

Die Prozesse, die erforderlich sind, Titan aus seinen verschiedenen Erzen herauszuziehen, sind mühsam und kostspielig; es ist nicht möglich, auf die normale Weise durch die Heizung in Gegenwart von Kohlenstoff abzunehmen, weil das Titan-Karbid erzeugt. Reines metallisches Titan (99.9 %) war zuerst 1910 von Matthew A. Hunter am Polytechnikum von Rensselaer durch die Heizung von TiCl mit Natrium an 700-800 °C im Prozess von Hunter bereit. Titan-Metall wurde außerhalb des Laboratoriums bis 1932 nicht verwendet, als William Justin Kroll bewiesen hat, dass es durch das Reduzieren des Titans tetrachloride (TiCl) mit Kalzium erzeugt werden konnte. Acht Jahre später hat er diesen Prozess raffiniert, indem er Magnesium und sogar Natrium darin verwendet hat, was bekannt als der Prozess von Kroll geworden ist. Obwohl Forschung in effizientere und preiswertere Prozesse weitergeht (z.B, FFC Cambridge), wird der Prozess von Kroll noch für die kommerzielle Produktion verwendet.

Das Titan der sehr hohen Reinheit wurde in kleinen Mengen gemacht, als Anton Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer den iodide oder Kristallbar, Prozess 1925 entdeckt haben, indem sie mit dem Jod reagiert haben und die gebildeten Dämpfe über einen heißen Glühfaden zu reinem Metall zersetzt haben.

In den 1950er Jahren und 1960er Jahren hat die Sowjetunion für den Gebrauch des Titans in militärischen und unterseeischen Anwendungen (Alfa Klasse und Mikrophon-Klasse) als ein Teil von mit dem Kalten Krieg verbundenen Programmen den Weg gebahnt. Am Anfang der 1950er Jahre anfangend, hat Titan begonnen, umfassend zu militärischen Flugzwecken besonders in Hochleistungsstrahlen verwendet zu werden, mit dem Flugzeug wie der F100 Supersäbel und Lockheed A-12 anfangend.

In den USA hat das Verteidigungsministerium die strategische Wichtigkeit vom Metall begriffen und hat frühe Anstrengungen der Kommerzialisierung unterstützt.

Im Laufe der Periode des Kalten Kriegs wurde Titan als ein Strategisches Material von der amerikanischen Regierung betrachtet, und eine große Reserve am Titan-Schwamm wurde durch die Verteidigung Nationales Reserve-Zentrum aufrechterhalten, das schließlich 2005 entleert wurde. Heute, wie man schätzt, ist der größte Erzeuger in der Welt, russischer VSMPO-Avisma, für ungefähr 29 % des Weltmarkt-Anteils verantwortlich.

2006 hat die amerikanische Verteidigungsagentur $ 5.7 Millionen einem Zwei-Gesellschaften-Konsortium zuerkannt, um einen neuen Prozess zu entwickeln, um Titan-Metallpuder zu machen. Unter der Hitze und dem Druck kann das Puder verwendet werden, um starke, leichte Sachen im Intervall vom Rüstungsüberzug zu Bestandteilen für den Weltraum, den Transport und die chemischen Verarbeitungsindustrien zu schaffen.

Produktion und Herstellung

Die Verarbeitung von Titan-Metall kommt in 4 Hauptschritten vor: die Verminderung von Titan-Erz in "den Schwamm", eine poröse Form; das Schmelzen des Schwamms oder Schwamms plus ein Master beeinträchtigt, um einen Barren zu bilden; primäre Herstellung, wo ein Barren in allgemeine Mühle-Produkte wie Billett, Bar, Teller, Platte, Streifen und Tube umgewandelt wird; und sekundäre Herstellung von beendeten Gestalten von Mühle-Produkten.

Weil das Metall mit Sauerstoff bei hohen Temperaturen reagiert, kann es nicht durch die Verminderung seines Dioxyds erzeugt werden. Titan-Metall wird deshalb gewerblich durch den Prozess von Kroll, einen komplizierten und teuren Gruppe-Prozess erzeugt. (Der relativ hohe Marktwert des Titans ist hauptsächlich wegen seiner Verarbeitung, die ein anderes teures Metall, Magnesium opfert.) Im Prozess von Kroll wird das Oxyd zuerst zum Chlorid durch carbochlorination umgewandelt, wodurch Chlor-Benzin über glühend heißen rutile oder ilmenite in Gegenwart von Kohlenstoff passiert wird, um TiCl zu machen. Das wird kondensiert und durch die Bruchdestillation gereinigt und dann mit 800 °C geschmolzenem Magnesium in einer Argon-Atmosphäre reduziert.

Eine mehr kürzlich entwickelte Methode, der FFC Prozess von Cambridge, kann schließlich den Prozess von Kroll ersetzen. Diese Methode verwendet Titan-Dioxyd-Puder (der eine raffinierte Form von rutile ist) als feedstock, um das Endprodukt zu machen, das entweder ein Puder oder Schwamm ist. Wenn Mischoxydpuder verwendet werden, ist das Produkt eine Legierung, die an viel niedrigeren Kosten verfertigt ist als der herkömmliche Mehrschritt-Schmelzen-Prozess. Der FFC Prozess von Cambridge kann Titan ein weniger seltenes und teures Material für die Raumfahrtindustrie und den Luxusgüter-Markt machen, und konnte in vielen Produkten zurzeit verfertigtes Verwenden-Aluminium und Fachmann-Ränge von Stahl gesehen werden.

Allgemeine Titan-Legierung wird durch die Verminderung gemacht. Zum Beispiel werden cuprotitanium (rutile mit hinzugefügtem Kupfer wird reduziert), Eisenkohlenstoff-Titan (ilmenite reduziert mit dem Cola in einem elektrischen Brennofen), und manganotitanium (rutile mit Mangan oder Manganoxiden) reduziert.

:2 FeTiO + 7 Kl. + 6 C  2 TiCl + 2 FeCl + 6 CO (900 °C)

:TiCl + 2 Mg  2 MgCl + Ti (1100 °C)

Ungefähr 50 Ränge des Titans und der Titan-Legierung werden benannt und zurzeit verwendet, obwohl nur einige Dutzende gewerblich sogleich verfügbar sind. ASTM International erkennt 31 Ränge von Titan-Metall und Legierung an, deren Ränge 1 bis 4 (ungetrübt) gewerblich rein sind. Diese vier sind durch ihre unterschiedlichen Grade der Zugbelastung, als eine Funktion des Sauerstoff-Inhalts, mit dem Rang 1 bemerkenswert, das hämmerbarste (niedrigste Zugbelastung mit einem Sauerstoff-Inhalt von 0.18 %) und Rang 4 kleinste (höchste Zugbelastung mit einem Sauerstoff-Inhalt von 0.40 %) seiend. Die restlichen Ränge sind Legierung, jeder, der zu spezifischen Zwecken entworfen ist, es Dehnbarkeit, Kraft, Härte, elektrischer spezifischer Widerstand sein, Widerstand, Widerstand gegen die Korrosion von spezifischen Medien oder eine Kombination davon zu kriechen.

Die Ränge, die durch ASTM und andere Legierung bedeckt sind, werden auch erzeugt, um Militärischen und Raumfahrtspezifizierungen (SAE-AMS, MILZ), ISO Standards, und länderspezifische Spezifizierungen, sowie Eigentumsendbenutzer-Spezifizierungen für den Weltraum, militärische, medizinische und industrielle Anwendungen zu entsprechen.

In Bezug auf die Herstellung muss das ganze Schweißen des Titans in einer trägen Atmosphäre von Argon oder Helium getan werden, um es vor der Verunreinigung mit atmosphärischem Benzin wie Sauerstoff, Stickstoff oder Wasserstoff zu beschirmen. Verunreinigung wird eine Vielfalt von Bedingungen wie embrittlement verursachen, der die Integrität der Zusammenbau-Schweißstellen reduzieren und führen wird, um Misserfolg zu verbinden.

Gewerblich reines flaches Produkt (Platte, Teller) kann sogleich gebildet werden, aber Verarbeitung muss die Tatsache in Betracht ziehen, dass das Metall ein "Gedächtnis" hat und zu den Frühling zurück neigt. Das trifft besonders auf bestimmte Legierung der hohen Kraft zu. Titan kann ohne den ersten Vorüberzug davon in einem Metall nicht verlötet werden, das lötbar ist. Der Blechkanister, mit derselben Ausrüstung und über dieselben Prozesse wie rostfreier Stahl maschinell hergestellt werden.

Anwendungen

Titan wird in Stahl als ein Legierungselement (Eisentitan) verwendet, um Korn-Größe und als ein deoxidizer, und in rostfreiem Stahl zu reduzieren, um Kohlenstoff-Inhalt zu reduzieren. Titan wird häufig mit Aluminium beeinträchtigt (um Korn-Größe zu raffinieren), Vanadium, Kupfer (um hart zu werden), Eisen, Mangan, Molybdän, und mit anderen Metallen. Anwendungen für Titan-Mühle-Produkte (Platte, Teller, Bar, Leitung, forgings, castings) können im industriellen, dem Weltraum, den erscheinenden und Erholungsmärkten gefunden werden. Bestäubtes Titan wird in der Feuerwerkerei als eine Quelle von hell brennenden Partikeln verwendet.

Pigmente, Zusätze und Überzüge

Ungefähr 95 % aus der Erde herausgezogenes Titan-Erz werden für die Verbesserung ins Titan-Dioxyd , ein höchst weißes dauerhaftes Pigment bestimmt, das in Farben, Papier, Zahnpasta und Plastik verwendet ist. Es wird auch in Zement, in Edelsteinen, als ein optischer opacifier in der Zeitung und ein verstärkender Agent in Grafit-Zusammensetzungsangelruten und Golfklubs verwendet.

Puder ist chemisch träge, widersteht dem Verblassen im Sonnenlicht und ist sehr undurchsichtig: Das erlaubt ihm, eine reine und hervorragende weiße Farbe den braunen oder grauen Chemikalien zu geben, die die Mehrheit von Haushaltsplastik bilden. In der Natur wird diese Zusammensetzung in den Mineralen anatase, brookite, und rutile gefunden.

Mit dem Titan-Dioxyd gemachte Farbe ist in strengen Temperaturen gesund, und tritt Seeumgebungen gegenüber. Reines Titan-Dioxyd hat einen sehr hohen Index der Brechung und einer optischen Streuung höher als Diamant. Zusätzlich dazu, ein sehr wichtiges Pigment zu sein, wird Titan-Dioxyd auch im sunscreens wegen seiner Fähigkeit verwendet, Haut allein zu schützen. Kürzlich ist Titan-Oxyd gestellt worden, um in Luftreinigungsapparaten (als ein Filterüberzug) zu verwenden, oder im Film hat gepflegt, Fenster auf Gebäuden anzustreichen, so dass, wenn Titan-Oxyd ausgestellt zum UV Licht (entweder Sonnen- oder künstlich) und Feuchtigkeit in der Luft wird, reaktive redox Arten wie hydroxyl Radikale erzeugt werden, so dass sie die Luft reinigen oder Fensteroberflächen sauber halten können.

Weltraum und Marinesoldat

Wegen ihrer hohen Zugbelastung zu Dichte-Verhältnis, hohem Korrosionswiderstand, Erschöpfungswiderstand, hohem Sprungwiderstand und Fähigkeit, gemäßigt hohen Temperaturen ohne das Kriechen zu widerstehen, wird Titan-Legierung in Flugzeug, Rüstungsüberzug, Marineschiffen, Raumfahrzeug und Raketen verwendet. Für diese Anwendungen hat Titan mit Aluminium, Vanadium beeinträchtigt, und andere Elemente werden für eine Vielfalt von Bestandteilen einschließlich kritischer Strukturteile, Feuerwände, Fahrwerks, Auspuffkanäle (Hubschrauber) und hydraulische Systeme verwendet. Tatsächlich werden ungefähr zwei Drittel des ganzen erzeugten Titan-Metalls in Flugzeugsmotoren und Rahmen verwendet. Die SR-71 "Amsel" war eines der ersten Flugzeuge, um umfassenden Gebrauch des Titans innerhalb seiner Struktur zu machen, für seinen Gebrauch im modernen militärischen und kommerziellen Flugzeug den Weg ebnend. Ungefähr 59 Metertonnen (130,000 Pfunde) werden im Boeing 777, 45 im Boeing 747, 18 im Boeing 737, 32 im Airbus A340, 18 im Airbus A330, und 12 im Airbus A320 verwendet. Der Airbus A380 kann 146 Metertonnen einschließlich ungefähr 26 Tonnen in den Motoren verwenden. In Motoranwendungen wird Titan für Rotoren, Kompressor-Klingen, hydraulische Systembestandteile und Motorgondeln verwendet. Das Titan 6AL-4V beeinträchtigt Rechnungen für fast 50 % der ganzen in Flugzeugsanwendungen verwendeten Legierung.

Wegen seines hohen Korrosionswiderstands gegen Seewasser wird Titan verwendet, um Propeller-Wellen und Takelage und in den Hitzeex-Wechslern von Entsalzen-Werken zu machen; in Heizungskälteanlagen für Salz-Wasseraquarien, Angelleine und Führer, und für die Messer von Tauchern. Titan wird verwendet, um den housings und die anderen Bestandteile der ozeanaufmarschierten Kontrolle und Mithörgeräte für den wissenschaftlichen und militärischen Gebrauch zu verfertigen. Die ehemalige Sowjetunion hat Techniken entwickelt, um Unterseeboote größtenteils aus dem Titan zu machen.

Industriell

Geschweißte Titan-Pfeife und Prozess-Ausrüstung (Hitzeex-Wechsler, Zisternen, Prozess-Behälter, Klappen) werden in den chemischen und petrochemischen Industrien in erster Linie für den Korrosionswiderstand verwendet. Spezifische Legierung wird in downhole und Nickel-Hydrometallurgie-Anwendungen wegen ihrer hohen Kraft verwendet (zum Beispiel: Titan-Legierung des Betas C), Korrosionswiderstand oder Kombination von beiden. Die Fruchtfleisch- und Papierindustrie verwendet Titan in der Prozess-Ausrüstung, die zu zerfressenden Medien wie Natrium hypochlorite oder nasses Chlor-Benzin (im bleachery) ausgestellt ist. Andere Anwendungen schließen ein: Überschallschweißen, das Welle-Löten und die stotternden Ziele.

Titan tetrachloride (TiCl), eine farblose Flüssigkeit, ist als ein Zwischenglied im Prozess wichtig, TiO zu machen, und wird auch verwendet, um den Ziegler-Natta Katalysator zu erzeugen, und ist an das iridize Glas gewöhnt, und weil es stark in feuchter Luft raucht, wird es auch verwendet, um Rauchschwaden zu machen.

Verbraucher und architektonisch

Titan-Metall wird in Automobilanwendungen besonders im Kraftfahrzeug- oder Motorrad-Rennen verwendet, wo die Gewichtsreduzierung kritisch ist, während sie hohe Kraft und Starrheit aufrechterhält. Das Metall ist allgemein zu teuer, um es marktfähig zum allgemeinen Verbrauchermarkt, außer Produkten des hohen Endes besonders für den Markt des Rennens/Leistung zu machen. Späte Musterkorvetten sind mit Titan-Auslassventilen verfügbar gewesen.

Titan wird in vielen sportlichen Waren verwendet: Tennisschläger, Golfklubs, Lacrosse-Stock-Wellen; Kricket, Hockey, Lacrosse und Fußballhelm-Grills; und Rad-Rahmen und Bestandteile. Obwohl nicht ein Hauptströmungsmaterial für die Rad-Produktion, Titan-Räder von Rasse-Mannschaften und Abenteuer-Radfahrern verwendet worden sind. Titan-Legierung wird auch in Schauspiel-Rahmen verwendet. Das läuft auf einen ziemlich teuren aber hoch haltbaren und andauernden Rahmen hinaus, der im Gewicht leicht ist und keine Hautallergien verursacht. Viele Rucksacktouristen verwenden Titan-Ausrüstung einschließlich des Kochgeschirrs, Werkzeuge, Laternen und Zelt-Anteile essend. Obwohl ein bisschen teurer, als traditionelle Stahl- oder Aluminiumalternativen können diese Titan-Produkte bedeutsam leichter sein, ohne Kraft in Verlegenheit zu bringen. Titan wird auch für den Gebrauch von Hufschmieden bevorzugt, da es leichter und haltbarer ist als Stahl, wenn gebildet, in Hufeisen.

Titan ist gelegentlich in architektonischen Anwendungen verwendet worden: Das 40 M (131 Fuß) Denkmal Yuri Gagarin, dem ersten Mann, um im Raum in Moskau zu reisen, wird aus dem Titan für die attraktive Farbe von Metall und Vereinigung mit der Raketentechnik gemacht. Das Museum von Guggenheim Bilbao und die Cerritos Millennium-Bibliothek war die ersten Gebäude in Europa und Nordamerika, um beziehungsweise in Titan-Tafeln eingezogen zu werden. Anderer Baugebrauch der Titan-Verschalung schließt den Frederic C. Hamilton ein, der in Denver, Colorado und das 107 M (350 Fuß) Denkmal den Eroberern des Raums in Moskau Baut.

Wegen seiner höheren Kraft und leichten Gewichts, als im Vergleich zu anderen Metallen, die traditionell in Schusswaffen (Stahl, rostfreier Stahl und Aluminium), und Fortschritte in Metallbearbeitungstechniken verwendet sind, der Gebrauch des Titans weit verbreiteter in der Fertigung von Schusswaffen geworden ist. Primärer Gebrauch schließt Pistole-Rahmen und Revolver-Zylinder ein. Aus diesen denselben Gründen wird es auch im Körper von Laptops (zum Beispiel, in der Linie von PowerBook des Apfels) verwendet.

Einige gehobene Kategorien von Werkzeugen, die gemacht sind leicht und, wie Schaufeln und Leuchtfeuer gegen die Korrosion widerstandsfähig sein, werden aus dem Titan oder der Titan-Legierung ebenso gemacht.

Schmucksachen

Wegen seiner Beständigkeit ist Titan populärer für Entwerfer-Schmucksachen (besonders, Titan-Ringe) geworden. Seine Trägheit macht es eine gute Wahl für diejenigen mit Allergien oder denjenigen, die die Schmucksachen in Umgebungen wie Schwimmbäder tragen werden. Titan wird auch mit Gold beeinträchtigt, um eine Legierung zu erzeugen, die als 24-Karat-Gold auf den Markt gebracht werden kann, weil der 1 % von beeinträchtigtem Ti ungenügend ist, um ein kleineres Zeichen zu verlangen. Die resultierende Legierung ist grob die Härte von 14-Karat-Gold und ist so haltbarer, als ein reiner 24-Karat-Goldartikel sein würde.

Die Beständigkeit des Titans, leichtes Gewicht, Beule - und Korrosionswiderstand machen es nützlich in der Produktion von Bewachungsfällen. Einige Künstler arbeiten mit dem Titan, um Gestaltungsarbeiten wie Skulpturen, dekorative Gegenstände und Möbel zu erzeugen.

Die Trägheit und Fähigkeit, attraktiv gefärbt zu werden, machen Titan ein populäres Metall für den Gebrauch im Körperdurchstoßen. Titan kann eloxiert werden, um verschiedene Farben zu erzeugen, der die Dicke der Oberflächenoxydschicht ändert und Einmischungsfransen verursacht.

Medizinisch

Weil es biocompatible ist (nichttoxisch und durch den Körper nicht zurückgewiesen wird), wird Titan in einer Tonleiter von medizinischen Anwendungen einschließlich chirurgischer Werkzeuge und implants, wie Hüfte-Bälle und Steckdosen verwendet (gemeinsamer Ersatz), der im Platz seit bis zu 20 Jahren bleiben kann. Das Titan wird häufig mit ungefähr 4 % Aluminium- oder 6-%-Al und 4-%-Vanadium beeinträchtigt.

Titan hat das innewohnende Eigentum zu osseointegrate, Gebrauch in Zahnimplants ermöglichend, der im Platz seit mehr als 30 Jahren bleiben kann. Dieses Eigentum ist auch für orthopädische implant Anwendungen nützlich. Diese ziehen aus dem niedrigeren Modul des Titans der Elastizität (Das Modul von Jungem) einen Nutzen, um diesen des Knochens näher zu vergleichen, den solche Geräte beabsichtigt sind, um zu reparieren. Infolgedessen werden Skelettlasten zwischen Knochen und implant gleichmäßiger geteilt, zu einem niedrigeren Vorkommen der Knochen-Degradierung führend, die erwartet ist, Abschirmung und periprosthetic Knochen-Brüche zu betonen, die an den Grenzen von orthopädischem implants vorkommen. Jedoch ist Titan-Legierungssteifkeit noch mehr als zweimal mehr als das des Knochens, so trägt angrenzender Knochen eine sehr reduzierte Last und kann sich verschlechtern.

Da Titan nichteisenmagnetisch ist, können Patienten mit dem Titan implants mit der Kernspinresonanz-Bildaufbereitung (günstig für langfristigen implants) sicher untersucht werden. Die Vorbereitung des Titans für die Implantation im Körper ist mit dem Unterwerfen davon zu einem Hoch-Temperaturplasmakreisbogen verbunden, der die Oberflächenatome entfernt, frisches Titan ausstellend, das sofort oxidiert wird.

Titan wird auch für die chirurgischen Instrumente verwendet, die in bildgeführter Chirurgie, sowie Rollstühlen, Krücken und irgendwelchen anderen Produkten verwendet sind, wo hohe Kraft und niedriges Gewicht wünschenswert sind.

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File:Titanium schweißen Schweißstellen jpg|alt = Titan-Rad frame|Characteristic Perlen auf einem handgefertigten Titan-Rad-Rahmen.

File:GuggenheimBilbao.jpg|alt= Außerhalb der Ansicht vom mehrerem Geschoss-Gebäude mit glatten unregelmäßigen Wellenwänden. Der größte Teil wird mit grauem Metall angestrichen oder vom glass|The Museum von Guggenheim gemacht Bilbao wird in Titan-Tafeln eingezogen.

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File:Titanium-spork 1.jpg|A Titan spork nützlich für Rucksacktouristen. Ungefähr 16 Gramme, leichter als ein Stahlwerkzeug, aber stärker als ein Plastikwerkzeug.

Durchleuchten Sie File:Lateralcephplated.JPG|alt=Grayscale Image eines menschlichen Schädels. Dieses linke seitliche cephalametric Röntgenbild zeigt ein Profil des menschlichen Schädels. Der Fußkiefer und einige gekrönte Zähne setzen den grössten Teil des Images zusammen. Über diesem vier schwachen Nagel wie Strukturen sind sichtbar. | wurde Ein Bruch der Augensteckdose durch das Stabilisieren der zerbrochenen Knochen mit kleinen Titan-Tellern und Schrauben repariert. </gallery>

Vorsichtsmaßnahmen

Titan ist sogar in großen Dosen nichttoxisch und spielt keine natürliche Rolle innerhalb des menschlichen Körpers. Eine geschätzte Menge von 0.8 Milligrammen des Titans wird von Menschen jeden Tag aufgenommen, aber die meisten gehen durch ohne, absorbiert zu werden. Es hat wirklich jedoch eine Tendenz zum Lebens-wachsen in Geweben an, die Kieselerde enthalten. Ein unbekannter Mechanismus in Werken kann Titan verwenden, um die Produktion von Kohlenhydraten zu stimulieren und Wachstum zu fördern. Das kann erklären, warum die meisten Werke ungefähr 1 Teil pro Million (ppm) des Titans enthalten, haben Nahrungsmittelwerke ungefähr 2 ppm, und Pferdeschwanz und Nessel enthalten bis zu 80 ppm.

Als ein Puder oder in der Form des Metallschnitzels stellt Titan-Metall eine bedeutende Brandgefahr und, wenn geheizt, in Luft, einer Explosionsgefahr auf. Kohlendioxyd-basierte und Wassermethoden, Feuer auszulöschen, sind auf dem brennenden Titan unwirksam; Klasse D trockene Puder-Feuerwehragenten muss stattdessen verwendet werden.

Wenn verwendet, in der Produktion oder dem Berühren des Chlors muss Sorge gebracht werden, um Titan nur in Positionen zu verwenden, wo es nicht ausgestellt wird, um Chlor-Benzin auszutrocknen, das auf ein Feuer des Titans/Chlors hinauslaufen kann. Eine Brandgefahr besteht, selbst wenn Titan im nassen Chlor wegen des möglichen unerwarteten durch äußerste Wetterbedingungen verursachten Trockners verwendet wird.

Titan kann Feuer fangen, wenn eine frische, nichtoxidierte Oberfläche mit flüssigem Sauerstoff in Berührung kommt. Solche Oberflächen können erscheinen, wenn die oxidierte Oberfläche mit einem harten Gegenstand geschlagen wird, oder wenn eine mechanische Beanspruchung das Erscheinen einer Spalte verursacht. Das stellt die mögliche Beschränkung für seinen Gebrauch in flüssigen Sauerstoff-Systemen, wie diejenigen auf, die in der Raumfahrtindustrie gefunden sind.

Siehe auch

• Titan in Afrika
• Titan-Legierung
• Titan-Überzug
• Titan-Mann
• Titanium Metals Corporation
• Titan ruft an
• VSMPO-AVISMA

Bibliografie

Links

• Titan: Unser Folgendes Hauptmetall, Oktober 1950, Populäre Wissenschaft eine der ersten breiten Öffentlichkeit hat über Artikel über das Titan ausführlich berichtet
• Ein saubererer, preiswerterer Weg zum Titan
• Internationale Titan-Vereinigung
• Metallurgie des Titans und seiner Legierung, Universität von Cambridge
• Die Weltproduktion des Titans konzentriert sich, durch das Land
• Wahrheit in Funken: Titan oder die Ebene Ol' Stahl? Populäre Wissenschaftszeitschrift
• Metall der Götter