Уникальные свойства металла титан: плотность и температура плавления

Фотографии

Два обзора крупнейшего спутника Сатурна Титана показывают поверхностные особенности далекого мира (21 марта 2017 года). Кассини пришлось захватить несколько инструментов, чтобы пробраться сквозь водородную дымку. Среди них был радар, а также визуальный и ИК-картографический спектрометр. Камеры также располагали несколькими спектральными фильтрами, проявляющими чувствительность к конкретным длинам волн ИК-света. Эти спектральные зазоры позволили рассмотреть практически весь поверхностный покров. Кроме того, удалось установить стабильный обзор за постоянно меняющейся лунной атмосферой и отслеживать перемещение облаков. В высоких северных широтах (справа) можно отыскать масштабную облачную полосу. При обзоре аппарат отдалялся на 986000 км, где масштаб составлял 6 км на пиксель. Естественный вид слева создали при использовании красного, зеленого и синего фильтров. Вид справа – результат замены ИК-изображения (центр – 938 нанометров) на канал красного цвета. Программа Кассини выступает общей разработкой ЕКА, НАСА и Итальянского космического агентства. Команда располагается в Лаборатории реактивного движения. Две камеры на борту также созданы ими. Добытые фотографии обрабатывают в Боулдере (Колорадо).

Аппарат Кассини приблизился на удаленность 2 млн. км 29 мая 2017 года, чтобы запечатлеть ночную сторону Титана на фото. В этом обзоре удалось подчеркнуть расширенную атмосферную туманность луны. За все время наблюдения аппарат сумел зафиксировать спутник с различных углов и получить полноценный обзор атмосферы. Высотный туманный слой отображен синим, а главная дымка – оранжевая. Отличие в окрасе может базироваться на размерах частиц. Голубая, скорее всего, представлена мелкими элементами. Для съемки использовали узкоугольную камеру с красным, зеленым и синим фильтрами. Масштабность – 9 км на пиксель. Программа Кассини выступает общей разработкой ЕКА, НАСА и Итальянского космического агентства. Команда располагается в ЛРД. Две камеры на борту также созданы ими. Добытые фотографии обрабатывают в Боулдере (Колорадо).

При последнем проходе в систему Сатурна, выполненном 13 сентября 2017 года, аппарату Кассини удалось запечатлеть Титан. Интерес к спутнику возник еще с полетом миссии Вояджер в 1980-х гг. от ЕКА. Для обзора использовали узкоугольную камеру на удаленности в 774000 км и при масштабе в 5 км на пиксель. Цветное изображение (рисунок А) выполнено из снимков, запечатленных на красный, зеленый и синий спектральные фильтры. Этот вид напоминает тот, что предстал перед Вояжером – золотой шар с плотным атмосферным слоем. Улучшенный вид (рисунок В) прибавляет детали, зафиксированные спектральным фильтром, способным пробираться сквозь дымку. Программа Кассини выступает общей разработкой ЕКА, НАСА и Итальянского космического агентства. Команда располагается в ЛРД. Две камеры на борту также созданы ими. Добытые фотографии обрабатывают в Боулдере (Колорадо).

В этом обзоре, выполненном 28 апреля 2006 года, крупнейший спутник в системе Сатурн Титан показывается из-под кольцевой системы. Титан охватывает 5150 км в диаметре и расположен немного ниже линии колец. Можно заметить темную щель (в ширину – 325 км) и узкое кольцо F. Для наблюдения использовали узкоугольную камеру с красным, зеленым и синим спектральными фильтрами. Отдаленность от объекта – 1.1 млн. км.

Поверхность Титана удалось наблюдать детально на фото при посадке зонда Гюйгенс. Но все же большую часть площади отобразил аппарат Кассини. Титан все еще остается интересной загадкой. В этом обзоре показана новая территория, которая не отмечалась в предыдущих наблюдениях. Это составное изображение из 4 практически одинаковых широкоугольных снимков.

Спутники Сатурна
Спутники-пастухи S/2009 S1 · Пан · Дафнис · Атлас · Прометей · Пандора · Эпиметей · Янус · Эгеон
Внутренние спутники Мимас · Энцелад · Тефия · Диона · Телесто · Калипсо · Елена · Полидевк
Алькиониды Мефона · Анфа · Паллена
Внешние Рея · Титан · Гиперион · Япет
Нерегулярные Эскимосская группа: Кивиок · Иджирак · Палиак · Сиарнак · Таркек

Норвежская группа: Феба · Скади · S/2007 S2 · Сколл · S/2004 S13 · Грейп · Гирроккин · Мундильфари · Ярнсакса · S/2006 S1 · S/2004 S17 · Нарви · Бергельмир · Эгир · Суттунг · S/2004 S12 · Бестла · Фарбаути · Хати · S/2004 S7 · Трюм · S/2007 S3 · S/2006 S3 · Сурт · Кари · Фенрир · Имир · Логи · Форньот

Галльская группа: Альбиорикс · Бефинд · Эррипо · Тарвос

Спутники Солнечной системы

Химические свойства

Устойчив к коррозии благодаря оксидной плёнке, но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан пирофорен. Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки — 400 °C. Титановая стружка пожароопасна.

Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H3PO4 и концентрированной H2SO4). Титан устойчив к влажному хлору и водным растворам хлора.

Легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой HF он взаимодействует благодаря образованию комплексного аниона [TiF6]2−. Титан наиболее подвержен коррозии в органических средах, так как в присутствии воды на поверхности титанового изделия образуется плотная пассивная пленка из оксидов и гидрида титана. Наиболее заметное повышение коррозионной стойкости титана заметно при повышении содержания воды в агрессивной среде с 0,5 до 8,0 %, что подтверждается электрохимическими исследованиями электродных потенциалов титана в растворах кислот и щелочей в смешанных водно-органических средах.

При нагревании на воздухе до 1200 °C Ti загорается ярким белым пламенем с образованием оксидных фаз переменного состава TiOx. Из растворов солей титана осаждается гидроксид TiO(OH)2·xH2O, осторожным прокаливанием которого получают оксид TiO2. Гидроксид TiO(OH)2·xH2O и диоксид TiO2амфотерны.

TiO2 взаимодействует с серной кислотой при длительном кипячении. При сплавлении с содой Na2CO3 или поташом K2CO3 оксид TiO2 образует титанаты:

TiO2+K2CO3→K2TiO3+CO2{\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+K_{2}CO_{3}\rightarrow K_{2}TiO_{3}+CO_{2}}}}

При нагревании Ti взаимодействует с галогенами (например, с хлором — при 550 °C). Тетрахлорид титана TiCl4при обычных условиях — бесцветная жидкость, сильно дымящая на воздухе, что объясняется гидролизом TiCl4, содержащимися в воздухе парами воды и образованием мельчайших капелек HCl и взвеси гидроксида титана.

Восстановлением TiCl4водородом, алюминием, кремнием, другими сильными восстановителями, получен трихлорид и дихлорид титана TiCl3 и TiCl2 — твёрдые вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами. Ti взаимодействует с Br2 и I2.

С азотом N2 выше 400 °C титан образует нитрид TixNx = (Ti25N13 — TiN). Титан — единственный элемент, который горит в атмосфере азота.

При взаимодействии титана с углеродом образуется карбид титана TixCx(x = Ti20C9 — TiC.

При нагревании Ti поглощает H2 с образованием соединения переменного состава TixHx(x = Ti10H13 — TiH2. При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H2.

Титан образует сплавы и интерметаллические соединения со многими металлами.

Титан это металл или неметалл

Наиболее значимыми для народного хозяйства были и остаются сплавы и металлы, объединяющие легкость и прочность. Титан относится именно к этой категории материалов и, кроме того, обладает превосходной коррозийной стойкостью.

Титан – переходный металл 4 группы 4 периода. Молекулярная масса его составляет всего 22, что указывает на легкость материала. При этом вещество отличается исключительной прочностью: среди всех конструкционных материалов именно у титана самая высокая удельная прочность. Цвет серебристо-белый.

Что такое титан, расскажет видео ниже:

Титан довольно распространен – по содержанию в земной коре занимает 10 место. Однако выделить действительно чистый металл удалось лишь в 1875 году. До этого вещество либо получали с примесями, либо называли металлическим титаном его соединения. Эта путаница привела к тому, что соединения металла стали использоваться значительно раньше, чем сам металл.

Обусловлено это особенностью материала: самые ничтожные примеси заметно влияют на свойства вещества, порой полностью лишая присущих ему качеств.

Так, самая небольшая доля других металлов лишает титан жаропрочности, что является одним из его ценных качеств. А небольшая добавка неметалла превращает прочный материал в хрупкий и непригодный к применению.

Эта особенность сразу же разделила получаемый металл на 2 группы: технический и чистый.

  • Первый применяют в тех случаях, когда более всего нужна прочность, легкость и коррозийная стойкость, так как последнее качество титан не теряет никогда.
  • Материал большой чистоты используется там, где нужен материал, работающий при очень больших нагрузках и больших температурам, но при этом отличающийся легкостью. Это, конечно, авиа- и ракетостроение.

Вторая особая черта вещества – анизотропность. Некоторые его физические качества изменяются в зависимости от приложения сил, что необходимо учитывать при применении.

При нормальных условиях металл инертен, не корродирует ни в морской воде, ни в морском или городском воздухе. Более того, это самое биологически инертное вещество из известных, благодаря чему в медицине широко применяются титановые протезы и имплантаты.

В то же время при повышении температуры он начинает реагировать с кислородом, азотом и даже водородом, а в жидком виде впитывает газы. Эта неприятная особенность крайне затрудняет и получение самого металла, и изготовление сплавов на его основе.

Последнее возможно только при использовании вакуумной аппаратуры. Сложнейший процесс производства превратил довольно распространенный элемент в весьма дорогостоящий.

Внешний вид

Сравнение размеров разных титанов с людьми

Титаны сильно напоминают обнажённых людей. Это двуногие существа с одинаковым количеством и расположением конечностей и возможностей. Все они деформируются по человеческим меркам в большей или меньшей степени, начиная от незначительных отклонений в пропорциях (увеличенная голова, маленькие конечности и т.д.), по-видимому, у них не хватает кожи и подкожной ткани, хотя они не кровоточат от таких искажений. Это указывает на то, что они, возможно, обладают каким-то другим механизмом, чтобы компенсировать это. Подавляющее большинство титанов имеют мужскую форму тела, хотя у них отсутствуют половые органы (у них нет необходимости воспроизводства, так как они являются людьми, трансформированными с помощью неизвестных методов).

3-4-метровый титан

Почти все титаны имеют широкие рты с огромным количеством маленьких квадратных зубов. Хотя некоторые обладают только клыками. По всей вероятности, они имеют и используют резцы для своей основной деятельности: прием пищи в виде людей. Иногда титаны бывают «необычные» (маленькие руки, маленькие ноги, огромные глаза, слишком большая голова или наоборот маленькая). Титаны не обладают полным или функционирующим пищеварительным трактом, и просто имеют нечто подобное впадине, которая в конечном счете заполняется тем, что они глотают.  После потребления определенного количества, они будут вынуждены отрыгивать и тем самым опустошать полость, прежде чем они смогут съесть больше людей.

Лучшие в мире матрасы

Классификация титанов

Тип Описание Изображение

Обыкновенные титаны

3 метровые и 5 метровые Титаны

Классы 3, 5 и 6 метров человекоподобные, с большими головами, которые пропорциональны их телу. Они похожи на человека. Некоторые с выражено большой головой или длинными конечностями, обычно они стандартные неразумные титаны.

7 метровые и 10 метровые
Классы 7 и 10, так же гуманоиды подобные человеку. Встречается у некоторых огромная голова не пропорциональна их телу. Скорость бега ниже лошади около 30 км/час.

14 метровые и 15 метровые
Так же гуманоиды, у многих встречается странный рот. Скорость примерно 50-60 километров в час( скорость лошади с наездником). С учётом их роста довольно манёвренные и быстрые. Встречаются среди них и те кто может забираться на здания или пытаться взобраться на деревья. Они не считаются девиантами.

Известные особи:

  • Дина Фриц
  • Сони
  • Бин
  • Милый гигант
Аномальные

Самый опасный класс Титанов, быстрые и сильные, Отсутствие мозга и сильных инстинктов позволяет выслеживать человека издалека и гнаться за ним. Убить сложно из-за высокой маневренности. Способен прыгать с места вверх. Встречаются как от 3-х метрового класса до 15-ти метрового. Редкие монстры бегают на всех 4 конечностях.

  • Род Рейсс
  • Говорящий титан
  • Прыгающий титан
  • Большеротый титан
Титаны в стенах

Впервые обнаруженный в стене Сины, когда Женская особь пыталась убежать и случайно пробила дыру в стене. Такие титаны внешне напоминают Колоссального, и могут быть найдены в Стенах. Они живы, но находятся в состоянии анабиоза из-за отсутствия солнечного света.

У Титана, упомянутого Родом Рейссом, была способность укрепить свою кожу и создать гигантские стены.

Люди-Титаны

Шифтеры — это люди, способные превращаться в титанов. Чтобы обычному человеку заполучить эту силу, ему нужно хотя бы выпить спинномозговую жидкость перевертыша. Первые шифтеры появились после смерти Имир Фриц, прародительницы всех титанов; после смерти её силу унаследовали 9 потомков, с тех пор силы 9 титанов передавались каждые 13 лет, из поколения в поколение. На данный момент известны шифтеры:

  • Колоссальный Титан
    • Армин Арлерт — 60 метров
    • Бертольт Гувер — 60 метров
  • Бронированный Титан

    Райнер Браун — 15 метров

  • Звероподобный Титан

    Зик Йегер — 17 метров

  • Титан-молотоборец

    Г-жа Тайбер

  • Женская Особь

    Энни Леонхарт — 14 метров

  • Атакующий Титан
    • Эрен Йегер — 15 метров
    • Гриша Йегер — 15 метров
    • Эрен Крюгер — 15 метров
  • Зубастый Титан 
    • Порко Галлиард — 5 метров
    • Имир — 5 метров
    • Марсель Галлиард
  • Титан-перевозчик

    Пик — 4 метра (на четвереньках)

  • Титан-прародитель|Координата
    • Фрида Рейсc —  13 метров
    • Ури Рейсс
    • Г-н Рейсс
    • Карл Фриц
    • Имир Фриц
Девианты или Бегуны

Титаны-девианты имеют сильно развитую способность находить жертву с помощью инстинкта. Увидев человека, они бегут к нему. Способны если не съесть его, то, прыгнув, раздавить, после этого может просто развернуться и уйти восвояси. В 4 серии аниме-постановки можно заметить девианта, бегущего в толпу, в которой может нанести больший вред, не замечая при этом отдельных людей. Скорость бега около 60 км/час. Они не являются аномальными.

Состав и поверхность

Титан отличается большей плотностью из-за гравитационного сжатия. Его показатель в 1.88 г/см3 намекает на равное соотношение водяного льда и каменистого материала. Внутри делится на слои со скалистым ядром, охватывающим 3400 км. Исследование Кассини в 2005 году намекнуло на возможное присутствие подземного океана.

Полагают, что жидкость Титана состоит из воды и аммиака, что позволяет фиксировать жидкое состояние даже при температурной отметке в -97°С.

Внутреннее строение Титана

Поверхностный слой считается относительно молодым (от 100 млн до 1 млрд. лет) и выглядит гладким с ударными кратерами. Высота меняется на 150 м, но может достигать и 1 км. Считается, что на это повлияли геологические процессы. К примеру, на южной стороне сформировался горный хребет с протяжностью в 150 км, шириной – 30 км и высотой – 1.5 км. Заполнен ледяным материалом и слоем метанового снега.

Патера Сотра – горная цепь, вытягивающаяся в высоту на 1000-1500 м. Некоторые вершины наделены кратерами и кажется, что у основания скопились замороженные лавовые потоки. Если на Титане есть активные вулканы, то они спровоцированы поступающей от радиоактивного распада энергии.

Некоторые считают, что перед нами геологически мертвое место, а поверхность создалась из-за кратерных ударов, потоками жидкости и ветровой эрозии. Тогда метан поступает не из вулканов, а выделяется из холодного лунного интерьера.

Среди кратеров спутника Титана выделяется 440-километровый двухзонный ударный бассейн Минерва. Его легко найти по темному узору. Также есть Синлап (60 км) и Кса (30 км). Радарный обзор сумел отыскать кратерные формы. Среди них 90-километровое кольцо Гуабонито.

Ученые теоретизировали о наличии криовулканов, но пока на это намекают лишь поверхностные структуры с протяжностью в 200 м, которые смахивают на лавовые потоки.

Дюны Титана, запечатленные радарным обзором

Каналы могут намекать на тектоническую активность, а значит перед нами молодые формирования. Или же это старая местность. Можно отыскать темные участки, являющиеся пятнами водяного льда и органических соединений, показывающихся в УФ-обзор.

По знаку зодиака

Водолеи – те представители зодиакальной системы, кому металл подходит идеально. Титан сглаживает отрицательные черты владельца и усиливает его положительные свойства.
Полезны титановые украшения будут для Раков. Металл поможет им обрести жизненную стойкость, с легкостью преодолевать препятствия. Большую пользу металл принесет людям, которые родились под покровительством Сатурна и Урана.

Для других знаков зодиака металл также подходит. Противопоказаний для ношения нет

Важно, чтобы владелец действовал, по совести. Тогда металл будет ему помогать и оказывать поддержку.

Цвет

Обычные титановые кольца обладают приятным серебристым оттенком и на взгляд непрофессионала ничем не отличаются от аналогов из платины или белого золота. Серые кольца, матовые или глянцевые, идеально подходят любителям минимализма и современности. Такое украшение отлично впишется в любой гардероб.

При желании на титан легко можно напылить золото. В этом случае обручальное кольцо напоминает классическое, отличаясь лишь большей прочностью и лёгкостью. Подобное решение придётся по душе любителям традиций, а также парам, которые не могут себе позволить чистое золото по причинам финансового или медицинского характера, например, из-за аллергии.

Если вы креативны и молоды, то стоит воспользоваться свойством титана менять цвет

Фиолетовые, алые, синие кольца, одного оттенка или с узорным градиентом, смотрятся очень необычно и ярко, привлекая внимание к своему владельцу. Подобное украшение не нуждается в декоре для того, чтобы выглядеть стильно, но при желании можно добавить как гравировку, так и драгоценные камни

Особняком стоят чёрные кольца, на которые отважится далеко не всякая пара. Тем не менее подобное решение уже долго не теряет позиций на модном Олимпе, подтверждая статус бесконечно элегантного.

Интересным дополнением для чёрных титановых колец станет россыпь камней – как алмазная крошка, так и более яркие варианты, к примеру, небольшие рубины. Для нежных мечтательных особ возможны ажурные переплетающиеся формы, а также добавление вставок из деликатного перламутра. Выглядят такие кольца романтично, при этом сочетание мощного титана и хрупкого перламутра на символическом уровне читается как соединение мужского и женского начала в браке, что подкупает красотой концепта.

Месторождения

Наиболее распространены в природе ильменитовые руды — их запасы оцениваются в 800 млн тонн. Залежи рутиловых месторождений гораздо скромнее, но общий объем — при сохранении роста добычи — должен обеспечить человечество на ближайшие 120 лет таким металлом, как титан. Цена готового продукта будет зависеть от спроса и повышения уровня технологичности производства, но в среднем варьируется в диапазоне от 1200 до 1800 руб./кг. В условиях постоянного технического совершенствования значительно понижается себестоимость всех производственных процессов при их своевременной модернизации. Наибольшими запасами титановых руд обладают Китай и Россия, также минерально-сырьевую базу имеют Япония, ЮАР, Австралия, Казахстан, Индия, Южная Корея, Украина, Цейлон. Месторождения отличаются объемами добычи и процентным содержанием титана в руде, геологические изыскания продолжаются постоянно, что дает возможность предполагать снижение рыночной стоимости металла и его более широкое применение. Россия на сегодняшний день является наиболее крупным производителем титана.

Исследование

Кольца Сатурна часто перекрывает луну, поэтому без специальных инструментов Титан сложно отыскать. Но дальше следует преграда из плотного атмосферного слоя, мешающего рассмотреть поверхность.

Впервые к Титану приблизился Пионер-11 в 1979 году, предъявивший снимки. Он отметил, что луна слишком холодная для поддержания жизненных форм. Далее последовали Вояджеры 1 (1980) и 2 (1981), предоставившие сведения о плотности, составе, температурных показателях и массе.

Титан, запечатленный Вояджером-2 в 1981 году

Главный информационный массив достался от исследования миссии Кассини-Гюйгенс, прибывшей к системе в 2004 году. Зонд отснял детали поверхности и цветовые пятна, которые ранее были недоступными для человеческого зрения. Он же заметил моря и озера.

В 2005 году на поверхность спустился зонд Гюйзенс, запечатлевший поверхностные формирования вблизи.

Художественная интерпретация спуска зонда Гюйгенс

Также он раздобыл изображения темной равнины, что намекало на эрозию. Поверхность оказалась намного темнее, чем ожидали ученые.

В последние годы все чаще поднимают вопросы о возвращении к Титану. В 2009 году пытались продвинуть проект TSSM, но его обошел EJSM (НАСА/ЕКА), чьи зонды отправятся к Ганимеду и Европе.

Планировали также заняться TiME, но в НАСА решили, что целесообразней и дешевле запустить к Марсу InSight в 2016 году.

В 2010 году рассматривали возможность запуска JET – астробиологический орбитальный аппарат. А в 2015 году пришли в разработке подводной лодки, которая сможет погрузиться в море Кракена. Но пока это все на стадии обсуждения.

Лечебные и полезные свойства

Популярностью среди населения пользуются титановые браслеты.

  1. Считается, что металл оказывает благотворное влияние на организм человека. Наукой доказано, что титан активно притягивает кислород и передавать его телу.
  2. Также ему приписывают обезболивающие свойства. Титановый браслет снимает воспаление, болевые ощущения. Украшения из титана будут полезны людям, страдающим артритами, головными болями.
  3. Кроме того, в медицине применяют имплантаты, созданные на основе титана. Такие изделия считаются прочными. Более того, металл отличается высокой биосовместимостью с организмом человека.
  4. Свойства металла используют в фармакологии. Им окрашивают лекарства в белоснежный цвет. Из металла делают небольшие косточки и вживляют их в ухо человека. Благодаря этому к ранее не слышащему человеку возвращается слух.

Разнообразие выбора стальных украшений

В ювелирной стали хорошо «сидят» драгоценные и полудрагоценные вставки, и на ее нейтральном фоне они очень выгодно смотрятся. Кроме того, нержавеющей стали можно придать любой оттенок: от пастельных тонов до стандартных благородных оттенков. Выгодно на стали смотрятся и комбинации матовой и зеркальной поверхностей, и узоры, нанесённые с помощью гравировки, и инкрустации кожаных и каучуковых деталей, пластин из других металлов.

При подборе стального украшения важно, чтобы металл был качественным, с содержанием в составе хрома более 12 %. Такая ювелирная сталь послужит своему владельцу очень долго

При выборе украшений из ювелирной стали, важно обратить внимание на кольца, подбирая их точно по размеру, ведь из-за высокой прочности, в случае ошибки с вычислениями, уменьшить или увеличить такое кольцо не получится

Это касается колец из всех тугоплавких металлов, в числе которых и титан.

Температура — плавление — титан

Температура плавления титана, полученного методом иодидного рафинирования, равна 1665 5 С.

Химический состав некоторых магниевых сплавов.

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С. Еще существеннее наличие примесей влияет на механические свойства титана.

Химический состав некоторых магниевых сплавов.

Температура плавления титана зависит от степени его чистоты, поэтому она колеблется от 1660 до 1680 С.

Кристаллическая структура соединений системы Sn-Ti.

Олово понижает температуру плавления титана. Координаты эвтектической точки фТ1) Ti3Sn соответствуют: 17 ат. Результаты экспериментальных работ по влиянию Sn на переход ( ccTi) ( pTi) неоднозначны.

Как называют металлы с температурой плавления выше температуры плавления титана.

Восстановление четыреххлористого титана TiCU магнием происходит при температурах значительно ниже температуры плавления титана, поэтому титан в данном случае получается в виде спеченных кристаллов, которые называют губкой. Губку после дистилляции в вакууме или после выщелачивания водой хлористого магния переплавляют в среде аргона.

Диаграмма состояния железо-титан.

Из диаграммы состояния системы железо — титан ( рис. 14) следует, что железо резко снижает температуру плавления титана. Алюмино-термический ферротитан по химическому составу близок к интерметаллическому соединению Fe2 Ti, плавящемуся при температуре 1427 С.

ДСть Д С нзб — избыточная свободная энергия титана, углерода и карбида титана; AL — параметр взаимодействия в жидком растворе; х — атомная доля углерода в TiC; TXJ и TC — температуры плавления титана и углерода.

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.

Титановые сплавы являются новым металлическим материалом, занимающим видное место. Температура плавления титана 1660 С, плотность 4 5 г / см3, с углеродом титан образует очень твердые карбиды. Титан удовлетворительно куется, прокатывается и прессуется, обладает высокой стойкостью против коррозии в пресной и морской воде, а также в некоторых кислотах.

Электролиз ведут ниже температуры плавления титана, поэтому он получается в виде небольших кристаллов. Процесс сопровождается образованием на катоде продуктов неполного восстановления, которые могут перемещаться к аноду и окисляться на нем, что снижает выход по току.

57 жизненных навыков, которыми должен обладать каждый

История открытия металла

Всё началось в 1791 году, когда, независимо друг от друга, одновременно У. Грегор (Англия) и М. Г. Клапрот (Германия) получили двуокись титана, но не сумели выделить из неё чистое вещество. Минералог и, по совместительству, сельский священник Грегор изучал чёрный железистый песок, найденный в окрестностях своего прихода. Результатом стало извлечение соединения титана — блестящих крупиц, которые названием «менакин» (от минерала менаканит) увековечили родные места англичанина.

Примерно в это же время химик Клапрот, изучая красные пески, привезённые из Венгрии, нашёл в минерале рутиле новое вещество и назвал его «титан». А, спустя несколько лет, доказал, что рутил и менакеновая земля — одинаковые соединения. В 1825 году шведским химиком Берцелиусом был получен первый образец металлического титана, но это не позволило продвинуться в исследовании свойств, так как примеси делали образец хрупким и неподходящим для механической обработки.

Только в 1925 году голландские химики ван Аркел и де Бур, применив термическое разложение иодида титана, не нашедшее широкого использования, получили вещество с 99,9% чистотой. Такой металл обладал пластичностью, его можно было раскатывать в листы, проволоку и фольгу

Это позволило начать полномасштабное изучение физических и химических свойств, привлечь внимание инженеров и строителей, наметить сферы применения. А уже в 1940 году появился кролловский процесс восстановления четырёххлористого титана магнием, успешно используемый и до сих пор

Области применения

Применение титана зависит от степени его очистки от примесей. Наличие даже небольшого количества других химических элементов в составе сплава титана кардинально меняет его физико-механические характеристики.

Титан с некоторым количеством примесей называется техническим. Он имеет высокие показатели коррозийной стойкости, это легкий и очень прочный материал. От этих и других показателей зависит его применение.

В химической промышленности из титана и его сплавов изготавливают теплообменники, различного диаметра трубы, арматуру, корпуса и детали для насосов различного назначения. Вещество незаменимо в местах, где требуются высокая прочность и стойкость к кислотам.

На транспорте титан используют для изготовления деталей и агрегатов велосипедов, автомобилей, железнодорожных вагонов и составов. Применение материала уменьшает вес подвижных составов и автомобилей, придает легкость и прочность велосипедным деталям.
Большое значение титан имеет в военно-морском ведомстве. Из него изготавливают детали и элементы корпусов для подводных лодок, пропеллеры для лодок и вертолетов.

В строительной промышленности применяется сплав цинк-титан. Он используется как отделочный материал для фасадов и кровель

Этот очень прочный сплав имеет важное свойство: из него можно изготавливать архитектурные детали самой фантастической конфигурации. Он может принимать любую форму.
В последнее десятилетие титан широко применяют в нефтедобывающей отрасли

Сплавы его применяют при изготовлении оборудования для сверхглубокого бурения. Материал используется для изготовления оборудования для добычи нефти и газа на морских шельфах.

У титана очень широкая область применения

Его применяют в

  • авиастроении и космической отрасли для изготовления деталей обшивки, корпусов, элементов крепления, шасси;
  • медицине для протезирования и изготовления сердечных клапанов и других аппаратов;
  • технике для работы в криогенной области (здесь используют свойство титана – при снижении температуры усиливается прочность металла и не утрачивается его пластичность).

В процентном соотношении использование титана для производства различных материалов выглядит так:

  • на изготовление краски используется 60 %;
  • пластик потребляет 20 %;
  • в производстве бумаги используют 13 %;
  • машиностроение потребляет 7 % получаемого титана и его сплавов.

Сырье и процесс получения титана дорогостоящие, затраты на его производство компенсируются и окупаются сроком службы изделий из этого вещества, его способностью не менять свой внешний вид за весь период эксплуатации.

Элементы: Титан – самый прочный металл

Дата: 15.05.2019

Металл, который в итоге назвали «титан», открыли в конце 18 века независимо друг от друга Уильям Грегор (Англия) и Мартин Клапрот (Германия). Грегор новый элемент назвал «менакин», а Клапрот – «титан». Позже выяснилось, что в обоих случаях это был не чистый металл, а его диоксид — минерал рутил. В 1805 году французский учёный Луи Воклен обнаружил титан в минерале анатазе, доказав, что рутил и анатаз — полиморфные разновидности диоксида титана с одинаковой химической формулой ТіО2.


Анатаз (ТіО2), кристалл 2,7 х 2,1 х 2 см. Провинция Хордаланн (Норвегия).

Относительно чистый титан из-за сложности очистки был получен только в 1825 году шведским химиком Якобом Берцелиусом. Предложенное Клапротом название «титан» в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, позже и утвердилось за этим элементом. И лишь в 1925 году голландские учёные ван Аркель и де Бур получили титан высокой степени чистоты – 99,9 %. Хотя на самом деле чистый титан был впервые получен в 1875 г. русским ученым Д.К. Кирилловым. Результаты его опытов были опубликованы в статье «Исследования над титаном». Но работа малоизвестного российского химика осталась незамеченной.


Титановый кристаллический пруток высокой чистоты (99,99 %), масса 283 г.

После получения титана высокой степени чистоты выяснилось, что его свойства напрямую зависят от степени очистки от примесей. Чистый титан обладает значительной твердостью: в 12 раз тверже алюминия и в 4 раза твёрже железа и меди. В чистом виде титан (Ti) – серебристо-серый лёгкий металл № 22 в Таблице Менделеева с атомной массой 47,86. Он отличается самым большим отношением прочности к массе из всех элементов таблицы. Это значит, что пластина из титана будет весить на 50% меньше, чем из стали, при одинаковой прочности.

По распространённости в земной коре титан находится на 10-м месте, где его среднее содержание (кларк) составляет 5,7 кг/т. Известно более 100 титановых минералов, важнейшими из которых являются: рутил(анатаз) TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит (сфен) CaTiSiO5.

Ильменит (титанистый железняк, FeTiO3) – весьма распространённый минерал лунных горных пород. Эти данные были получены после изучения образцов пород, доставленных на Землю по программе «Аполлон» (НАСА) в 1969-72 годах.


Ильменит (FeTiO3), кристалл 10 см, Ильменские горы, Ю. Урал.

Анализ данных, полученных с лунных орбитальных станций последних лет, позволяет утверждать, что концентрации титана в отдельных областях Луны соизмеримы с концентрациями этого элемента на земных месторождениях. Так как титан в виде сплавов является важнейшим конструкционным материалом в авиа- ,ракето — и кораблестроении, потребности промышленности в этом металле с каждым годом будут расти.

Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами этого элемента. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений, равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений – Ярегское, находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий