หลังจากไทเทเนียมในตาราง ลักษณะทางกายภาพและสมบัติของโลหะที่แข็งที่สุดชนิดหนึ่ง - ไทเทเนียม ในรูปแบบบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสม
ในตารางธาตุ ไทเทเนียม ถูกกำหนดให้เป็น Ti (ไทเทเนียม) และอยู่ในกลุ่มย่อยรองของกลุ่ม IV ในช่วงที่ 4 ภายใต้เลขอะตอม 22 เป็นโลหะแข็งสีขาวเงินซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ปริมาณมากแร่ธาตุ คุณสามารถซื้อไทเทเนียมได้จากเว็บไซต์ของเรา
ไทเทเนียมถูกค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 โดยนักเคมีจากอังกฤษและเยอรมนี William Gregor และ Martin Klaproth ซึ่งเป็นอิสระจากกันโดยมีความแตกต่างกันหกปี ชื่อขององค์ประกอบนี้ตั้งโดย Martin Klaproth เพื่อเป็นเกียรติแก่ตัวละครกรีกโบราณของไททันส์ (สิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ แข็งแกร่ง และเป็นอมตะ) เมื่อปรากฎชื่อนี้กลายเป็นคำทำนาย แต่มนุษยชาติต้องใช้เวลามากกว่า 150 ปีในการทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติทั้งหมดของไทเทเนียม เพียงสามทศวรรษต่อมา ก็เป็นไปได้ที่จะได้รับตัวอย่างโลหะไทเทเนียมชุดแรก ในเวลานั้นไม่ได้ใช้งานจริงเนื่องจากความเปราะบาง ในปี 1925 หลังจากการทดลองหลายครั้งโดยใช้วิธีไอโอไดด์ นักเคมี Van Arkel และ De Boer ได้สกัดไทเทเนียมบริสุทธิ์
เนื่องจากคุณสมบัติอันมีค่าของโลหะ วิศวกรและนักออกแบบจึงให้ความสนใจทันที มันเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริง ในปี พ.ศ. 2483 Kroll ได้พัฒนาวิธีแมกนีเซียมความร้อนในการรับไทเทเนียมจากแร่ วิธีการนี้ยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน
คุณสมบัติทางกายภาพและทางกล
ไทเทเนียมเป็นโลหะทนไฟพอสมควร จุดหลอมเหลวของมันคือ 1,668 ± 3 ° C ในตัวบ่งชี้นี้จะด้อยกว่าโลหะเช่นแทนทาลัม, ทังสเตน, รีเนียม, ไนโอเบียม, โมลิบดีนัม, แทนทาลัม, เซอร์โคเนียม ไทเทเนียมเป็นโลหะพาราแมกเนติก ในสนามแม่เหล็ก มันไม่ได้ถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก แต่ไม่ถูกผลักออกจากสนาม ภาพที่ 2
ไทเทเนียมมีความหนาแน่นต่ำ (4.5 ก./ซม.) และมีความแข็งแรงสูง (สูงถึง 140 กก./มม.²) คุณสมบัติเหล่านี้แทบไม่เปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิสูง หนักกว่าอะลูมิเนียมมากกว่า 1.5 เท่า (2.7 ก./ซม.) แต่เบากว่าเหล็ก 1.5 เท่า (7.8 ก./ซม.) ในแง่ของคุณสมบัติทางกล ไทเทเนียมนั้นเหนือกว่าโลหะเหล่านี้มาก ในแง่ของความแข็งแกร่ง ไทเทเนียมและโลหะผสมนั้นทัดเทียมกับเหล็กโลหะผสมหลายเกรด
ไทเทเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนพอๆ กับแพลตตินัม โลหะมีความต้านทานต่อสภาวะการเกิดโพรงอากาศได้ดีเยี่ยม ฟองอากาศที่เกิดขึ้นในตัวกลางของเหลวระหว่างการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนไทเทเนียมนั้นแทบจะไม่ทำลายมันเลย
เป็นโลหะที่ทนทานซึ่งสามารถต้านทานการแตกหักและการเสียรูปของพลาสติกได้ แข็งกว่าอะลูมิเนียม 12 เท่า และแข็งกว่าทองแดงและเหล็ก 4 เท่า ตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความแข็งแกร่งของผลผลิต เมื่อตัวบ่งชี้นี้เพิ่มขึ้น ความต้านทานของชิ้นส่วนไทเทเนียมต่อโหลดในการทำงานก็ดีขึ้น
ในโลหะผสมกับโลหะบางชนิด (โดยเฉพาะนิกเกิลและไฮโดรเจน) ไทเทเนียมสามารถ "จดจำ" รูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นที่อุณหภูมิที่กำหนดได้ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวสามารถเปลี่ยนรูปได้และจะคงตำแหน่งนี้ไว้เป็นเวลานาน หากผลิตภัณฑ์ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ผลิต ผลิตภัณฑ์ก็จะมีรูปร่างเหมือนเดิม คุณสมบัตินี้เรียกว่า "ความทรงจำ"
ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมค่อนข้างต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นก็ต่ำเช่นกัน จากนี้โลหะจะเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ไม่ดี แต่เมื่อไร อุณหภูมิต่ำมันเป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดซึ่งช่วยให้สามารถส่งพลังงานในระยะทางที่สำคัญได้ ไทเทเนียมยังมีความต้านทานไฟฟ้าสูงอีกด้วย
โลหะไทเทเนียมบริสุทธิ์อยู่ภายใต้ ประเภทต่างๆการประมวลผลแบบเย็นและร้อน สามารถดึงและต่อสาย ปลอมแปลง รีดเป็นเส้น แผ่น และฟอยล์ ที่มีความหนาสูงสุด 0.01 มม. ผลิตภัณฑ์รีดประเภทต่อไปนี้ทำจากไทเทเนียม: เทปไทเทเนียม, ลวดไทเทเนียม, ท่อไทเทเนียม, บูชไทเทเนียม, วงกลมไทเทเนียม, แท่งไทเทเนียม.
คุณสมบัติทางเคมี
ไทเทเนียมบริสุทธิ์เป็นองค์ประกอบทางเคมี เนื่องจากพื้นผิวมีฟิล์มป้องกันหนาแน่นโลหะจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในอากาศ ในน้ำทะเลเค็ม และไม่เปลี่ยนแปลงในระดับที่รุนแรง สภาพแวดล้อมทางเคมี(ตัวอย่างเช่น: กรดไนตริกเจือจางและเข้มข้น, อควากัดทอง) ที่อุณหภูมิสูง ไทเทเนียมจะทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์อย่างแข็งขันมากขึ้น ในอากาศที่อุณหภูมิ 1200°C จะลุกไหม้ เมื่อติดไฟโลหะจะเปล่งแสงจ้า ปฏิกิริยาออกฤทธิ์ยังเกิดขึ้นกับไนโตรเจนด้วย โดยจะเกิดฟิล์มไนไตรด์สีเหลืองน้ำตาลบนพื้นผิวไทเทเนียม
ปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกที่อุณหภูมิห้องจะอ่อนแอ แต่เมื่อถูกความร้อนโลหะจะละลายอย่างเข้มข้น จากผลของปฏิกิริยาจะเกิดคลอไรด์และโมโนซัลเฟตที่ต่ำกว่า ปฏิกิริยาที่อ่อนแอยังเกิดขึ้นกับกรดฟอสฟอริกและไนตริก โลหะทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน ปฏิกิริยากับคลอรีนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 300°C
ปฏิกิริยาออกฤทธิ์กับไฮโดรเจนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย ไทเทเนียมดูดซับไฮโดรเจนอย่างแข็งขัน ไทเทเนียม 1 กรัมสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้มากถึง 400 cm³ โลหะที่ได้รับความร้อนจะสลายคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ปฏิกิริยากับไอน้ำเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 800°C อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทำให้โลหะออกไซด์เกิดขึ้นและไฮโดรเจนจะระเหยไป ที่อุณหภูมิสูงขึ้น ไททาเนียมร้อนจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และก่อตัวเป็นคาร์ไบด์และออกไซด์
วิธีการได้รับ
ไทเทเนียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก เนื้อหาในลำไส้ของโลกโดยมวลคือ 0.57% ความเข้มข้นสูงสุดของโลหะพบได้ใน "เปลือกหินบะซอลต์" (0.9%) ในหินแกรนิต (0.23%) และในหินอัลตรามาฟิค (0.03%) มีแร่ธาตุไทเทเนียมประมาณ 70 ชนิด ซึ่งพบอยู่ในรูปของกรดไททานิคหรือไดออกไซด์ แร่ธาตุหลักของแร่ไทเทเนียม ได้แก่ อิลเมไนต์ อะนาเทส รูไทล์ บรูไคต์ โลพาไรต์ ลิวโคซีน เพอร์รอฟสไกต์ และสฟีน ผู้ผลิตไทเทเนียมรายใหญ่ของโลก ได้แก่ สหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส ญี่ปุ่น แคนาดา อิตาลี สเปน และเบลเยียม
มีหลายวิธีในการรับไทเทเนียม ทั้งหมดนี้ถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติและค่อนข้างมีประสิทธิภาพ
1. กระบวนการแมกนีเซียมความร้อน
แร่ที่มีไททาเนียมจะถูกขุดและแปรรูปเป็นไดออกไซด์ ซึ่งจะช้าๆ และที่อุณหภูมิสูงมากโดยต้องผ่านคลอรีน การทำคลอรีนจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่มีคาร์บอน ไทเทเนียมคลอไรด์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาจะลดลงด้วยแมกนีเซียม โลหะที่ได้จะถูกให้ความร้อนในอุปกรณ์สุญญากาศที่อุณหภูมิสูง เป็นผลให้แมกนีเซียมและแมกนีเซียมคลอไรด์ระเหยออกไป ทำให้ไทเทเนียมมีรูพรุนและช่องว่างมากมาย ฟองน้ำไทเทเนียมถูกหลอมให้เป็นโลหะคุณภาพสูง
2. วิธีแคลเซียมไฮไดรด์
ขั้นแรกให้ได้ไทเทเนียมไฮไดรด์ จากนั้นจึงแยกออกเป็นส่วนประกอบต่างๆ ได้แก่ ไทเทเนียมและไฮโดรเจน กระบวนการนี้เกิดขึ้นในพื้นที่ไร้อากาศที่อุณหภูมิสูง แคลเซียมออกไซด์เกิดขึ้นซึ่งถูกล้างด้วยกรดอ่อน
วิธีแคลเซียมไฮไดรด์และแมกนีเซียม-ความร้อนมักใช้ในระดับอุตสาหกรรม วิธีการเหล่านี้ทำให้สามารถได้รับไทเทเนียมจำนวนมากในช่วงเวลาสั้นๆ โดยมีค่าใช้จ่ายทางการเงินน้อยที่สุด
3. วิธีอิเล็กโทรไลซิส
ไทเทเนียมคลอไรด์หรือไดออกไซด์สัมผัสกับกระแสไฟฟ้าสูง ส่งผลให้สารประกอบสลายตัว
4. วิธีไอโอไดด์
ไทเทเนียมไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับไอโอดีน ต่อไปไทเทเนียมไอโอไดด์จะโดนอุณหภูมิสูงจนเกิดเป็นไทเทเนียม วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุดแต่ก็แพงที่สุดด้วย ไทเทเนียมออกมาดีมาก มีความบริสุทธิ์สูงปราศจากสิ่งเจือปนและสารเติมแต่ง
การประยุกต์ใช้ไทเทเนียม
เนื่องจากมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนที่ดี จึงใช้ไทเทเนียมในการผลิตอุปกรณ์เคมี ความต้านทานความร้อนสูงของโลหะและโลหะผสมทำให้ง่ายต่อการใช้งานในเทคโนโลยีสมัยใหม่ โลหะผสมไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับเครื่องบิน จรวด และการต่อเรือ
อนุสาวรีย์ทำจากไทเทเนียม และระฆังที่ทำจากโลหะนี้ขึ้นชื่อในเรื่องเสียงที่พิเศษและไพเราะมาก ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนประกอบของยาบางชนิด เช่น ขี้ผึ้งป้องกันโรคผิวหนัง อีกด้วย เป็นที่ต้องการอย่างมากใช้สารประกอบโลหะที่มีนิกเกิลอลูมิเนียมและคาร์บอน
ไทเทเนียมและโลหะผสมของไทเทเนียมพบการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมเคมีและอาหาร โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก, อิเล็กทรอนิกส์, วิศวกรรมนิวเคลียร์, วิศวกรรมกำลัง, การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า อาวุธ แผ่นเกราะ เครื่องมือผ่าตัดและการปลูกถ่าย ระบบชลประทาน อุปกรณ์กีฬา และแม้แต่เครื่องประดับ ล้วนทำมาจากไทเทเนียมและโลหะผสม ในระหว่างกระบวนการไนไตรด์ ฟิล์มสีทองจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวของโลหะ ซึ่งไม่ได้ด้อยไปกว่าความสวยงามแม้แต่ทองคำจริงก็ตาม
อนุสาวรีย์เพื่อเป็นเกียรติแก่นักสำรวจอวกาศถูกสร้างขึ้นในกรุงมอสโกในปี พ.ศ. 2507 ใช้เวลาเกือบเจ็ดปี (พ.ศ. 2501-2507) ในการออกแบบและสร้างเสาโอเบลิสค์นี้ ผู้เขียนต้องแก้ปัญหาไม่เพียงแต่ปัญหาทางสถาปัตยกรรมและศิลปะเท่านั้น แต่ยังต้องแก้ปัญหาทางเทคนิคด้วย ประการแรกคือการเลือกใช้วัสดุรวมถึงการหุ้มด้วย หลังจากการทดลองหลายครั้ง เราก็ตัดสินใจเลือกแผ่นไทเทเนียมที่ขัดเงาจนเงางาม
แท้จริงแล้ว ในหลายลักษณะ และเหนือสิ่งอื่นใดในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อน ไทเทเนียมมีความเหนือกว่าโลหะและโลหะผสมส่วนใหญ่ บางครั้ง (โดยเฉพาะในวรรณกรรมยอดนิยม) ไทเทเนียมเรียกว่าโลหะนิรันดร์ แต่ก่อนอื่นเรามาพูดถึงประวัติความเป็นมาขององค์ประกอบนี้กันก่อน
ออกซิไดซ์หรือไม่ออกซิไดซ์?
จนถึงปี พ.ศ. 2338 องค์ประกอบหมายเลข 22 ถูกเรียกว่า "เมนาคิน" นี่คือสิ่งที่ถูกเรียกในปี ค.ศ. 1791 โดยนักเคมีชาวอังกฤษและนักแร่วิทยา William Gregor ผู้ค้นพบองค์ประกอบใหม่ในแร่เมนาคาไนต์ (อย่ามองหาชื่อนี้ในหนังสืออ้างอิงแร่วิทยาสมัยใหม่ - เมนาคาไนต์ก็ถูกเปลี่ยนชื่อเช่นกัน ตอนนี้เรียกว่าอิลเมไนต์ ).
สี่ปีหลังจากการค้นพบของเกรเกอร์ นักเคมีชาวเยอรมัน Martin Klaproth ค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ในแร่อีกชนิดหนึ่ง - รูไทล์ - และตั้งชื่อมันว่าไทเทเนียมเพื่อเป็นเกียรติแก่ราชินีพราย Titania (ตำนานชาวเยอรมัน)
ตามเวอร์ชันอื่น ชื่อขององค์ประกอบนั้นมาจากไททันส์ ซึ่งเป็นบุตรชายผู้ยิ่งใหญ่ของเทพีแห่งโลกไกอา (ตำนานเทพเจ้ากรีก)
ในปี ค.ศ. 1797 ปรากฎว่า Gregor และ Klaproth ได้ค้นพบองค์ประกอบเดียวกันนี้ และแม้ว่า Gregor จะเคยค้นพบองค์ประกอบนี้มาก่อน แต่ชื่อที่ Klaproth มอบให้ก็ถูกสร้างขึ้นสำหรับองค์ประกอบใหม่
แต่ทั้ง Gregor และ Klaproth ไม่สามารถรับธาตุได้ ไทเทเนียม- ผงผลึกสีขาวที่แยกได้คือไทเทเนียมไดออกไซด์ TiO 2 เป็นเวลานานแล้วที่ไม่มีนักเคมีคนใดประสบความสำเร็จในการลดออกไซด์และแยกโลหะบริสุทธิ์ออกจากมัน
ในปี 1823 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ W. Wollaston รายงานว่าผลึกที่เขาค้นพบในตะกรันโลหะวิทยาของโรงงาน Merthyr Tydfil นั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าไทเทเนียมบริสุทธิ์ และ 33 ปีต่อมา F. Wöhler นักเคมีชื่อดังชาวเยอรมันได้พิสูจน์ว่าคริสตัลเหล่านี้เป็นสารประกอบไทเทเนียมอีกครั้ง ซึ่งคราวนี้เป็นคาร์บอนไนไตรด์ที่มีลักษณะคล้ายโลหะ
เป็นเวลาหลายปีที่เชื่อกันว่าโลหะ ไทเทเนียมได้รับครั้งแรกโดย Berzelius ในปี 1825ในการลดโพแทสเซียมฟลูออโรไททาเนตด้วยโลหะโซเดียม อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติของไทเทเนียมและผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจาก Berzelius อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าประธานของ Swedish Academy of Sciences เข้าใจผิด เนื่องจาก titabnum บริสุทธิ์จะละลายอย่างรวดเร็วในกรดไฮโดรฟลูออริก (ไม่เหมือนกับกรดอื่น ๆ อีกมากมาย) และของ Berzelius โลหะไทเทเนียมสามารถต้านทานการกระทำของมันได้สำเร็จ
ในความเป็นจริง Ti ได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2418 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย D.K. ผลงานนี้ตีพิมพ์ในโบรชัวร์ "การวิจัยเกี่ยวกับไทเทเนียม" ของเขา แต่งานของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักก็ไม่มีใครสังเกตเห็น อีก 12 ปีต่อมา ผลิตภัณฑ์ที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ - ไทเทเนียมประมาณ 95% - ได้มาจากเพื่อนร่วมชาติของ Berzelius ซึ่งเป็นนักเคมีชื่อดัง L. Nilsson และ O. Peterson ซึ่งทำการลดไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ด้วยโซเดียมของโลหะในระเบิดสุญญากาศที่ทำจากเหล็ก
ในปี พ.ศ. 2438 นักเคมีชาวฝรั่งเศส A. Moissan ได้ลดไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยคาร์บอนในเตาอาร์คและทำให้วัสดุที่ได้นั้นผ่านการกลั่นสองครั้ง ทำให้ได้ไททาเนียมที่มีสารเจือปนเพียง 2% ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน ในที่สุดในปี 1910 นักเคมีชาวอเมริกัน M. Hunter ได้ปรับปรุงวิธีการของ Nilsson และ Peterson เพื่อให้ได้ไทเทเนียมหลายกรัมโดยมีความบริสุทธิ์ประมาณ 99% นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในหนังสือส่วนใหญ่ลำดับความสำคัญในการได้รับโลหะไทเทเนียมจึงมาจาก Hunter ไม่ใช่ของ Kirillov, Nilsson หรือ Moissan
อย่างไรก็ตามทั้งฮันเตอร์และผู้ร่วมสมัยของเขาต่างทำนายอนาคตอันยิ่งใหญ่ของไททัน มีสารเจือปนเพียงไม่กี่ในสิบเปอร์เซ็นต์ที่มีอยู่ในโลหะ แต่สารเจือปนเหล่านี้ทำให้ไทเทเนียมเปราะ เปราะบาง และไม่เหมาะสำหรับการกลึง ดังนั้นสารประกอบไทเทเนียมบางชนิดจึงพบว่ามีการใช้งานเร็วกว่าตัวโลหะ ตัวอย่างเช่น Ti tetrachloride ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสงครามโลกครั้งที่หนึ่งเพื่อสร้างม่านควัน
ลำดับที่ 22 ในด้านการแพทย์
ในปี 1908 ในสหรัฐอเมริกาและนอร์เวย์ การผลิตสีขาวไม่ได้เริ่มต้นจากสารประกอบตะกั่วและสังกะสีอย่างที่เคยทำมาก่อน แต่มาจากไทเทเนียมไดออกไซด์ ด้วยสีขาวดังกล่าว คุณสามารถทาสีพื้นผิวที่มีขนาดใหญ่กว่าได้หลายเท่าเมื่อเทียบกับปริมาณตะกั่วหรือสังกะสีสีขาวเท่ากัน นอกจากนี้ไทเทเนียมสีขาวยังมีการสะท้อนแสงที่ดีกว่า ไม่เป็นพิษ และไม่ทำให้มืดลงภายใต้อิทธิพลของไฮโดรเจนซัลไฟด์ วรรณกรรมทางการแพทย์บรรยายถึงกรณีที่บุคคล “รับ” ไทเทเนียมไดออกไซด์ 460 กรัมในคราวเดียว! (ฉันสงสัยว่าเขาสับสนอะไร) “คนรัก” ของไทเทเนียมไดออกไซด์ไม่มีความรู้สึกเจ็บปวดใด ๆ TiO 2 รวมอยู่ในยาบางชนิด โดยเฉพาะยาขี้ผึ้งรักษาโรคผิวหนัง
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ยา แต่เป็นอุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงาที่ใช้ TiO 2 ในปริมาณมากที่สุด การผลิตสารประกอบนี้ทั่วโลกเกินกว่าครึ่งล้านตันต่อปี สารเคลือบที่มีไททาเนียมไดออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบป้องกันและตกแต่งสำหรับโลหะและไม้ในการต่อเรือ การก่อสร้าง และวิศวกรรมเครื่องกล อายุการใช้งานของโครงสร้างและชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นอย่างมาก สีขาวไทเทเนียมใช้แต่งสีผ้า หนัง และวัสดุอื่นๆ
Ti ในอุตสาหกรรม
ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นส่วนหนึ่งของมวลพอร์ซเลน แก้วทนไฟ และวัสดุเซรามิกที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง เป็นสารตัวเติมที่เพิ่มความแข็งแรงและทนความร้อน จึงถูกใส่เข้าไปในสารประกอบยาง อย่างไรก็ตาม ข้อดีทั้งหมดของสารประกอบไทเทเนียมดูเหมือนจะไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับพื้นหลังของคุณสมบัติเฉพาะของโลหะไทเทเนียมบริสุทธิ์
เอเลเมนทอลไททัน
ในปี 1925 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ van Arkel และ de Boer ได้รับไทเทเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูง - 99.9% โดยใช้วิธีไอโอไดด์ (ดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งแตกต่างจากไทเทเนียมที่ Hunter ได้รับ มันมีความเหนียว: สามารถหลอมได้ในความเย็น รีดเป็นแผ่น เทป ลวด และแม้แต่ฟอยล์ที่บางที่สุด แต่นั่นไม่ใช่สิ่งสำคัญด้วยซ้ำ การศึกษาคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของโลหะไทเทเนียมทำให้เกิดผลลัพธ์ที่เกือบจะน่าอัศจรรย์ ตัวอย่างเช่น ปรากฎว่าไทเทเนียมซึ่งมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กเกือบสองเท่า (ความหนาแน่นของไทเทเนียม 4.5 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) มีความแข็งแกร่งเหนือกว่าเหล็กหลายชนิด เมื่อเปรียบเทียบกับอะลูมิเนียมกลับกลายเป็นว่าชอบไทเทเนียม: ไททาเนียมมีน้ำหนักมากกว่าอะลูมิเนียมเพียง 1.5 เท่า แต่แข็งแกร่งกว่าถึง 6 เท่า และที่สำคัญที่สุดคือยังคงความแข็งแกร่งไว้ที่อุณหภูมิสูงถึง 500°C (และด้วย การเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสม - สูงถึง 650°C ) ในขณะที่ความแข็งแกร่งของโลหะผสมอลูมิเนียมและแมกนีเซียมลดลงอย่างรวดเร็วที่ 300°C
ไทเทเนียมยังมีความแข็งอย่างมาก โดยแข็งกว่าอลูมิเนียม 12 เท่า แข็งกว่าเหล็กและทองแดง 4 เท่า ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของโลหะคือความแข็งแรงของผลผลิต ยิ่งสูง ชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะนี้ก็ยิ่งทนทานต่อภาระการปฏิบัติงานได้ดียิ่งขึ้น โดยจะคงรูปร่างและขนาดไว้ได้นานขึ้น ความแข็งแรงของผลผลิตของไทเทเนียมนั้นสูงกว่าอลูมิเนียมเกือบ 18 เท่า
ไทเทเนียมมีความต้านทานไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญซึ่งแตกต่างจากโลหะส่วนใหญ่: หากค่าการนำไฟฟ้าของเงินอยู่ที่ 100 ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงจะเป็น 94 อลูมิเนียม 60 เหล็กและแพลตตินัม 15 และไทเทเนียมเพียง 3.8 แทบจะไม่จำเป็นต้องอธิบายว่าคุณสมบัตินี้เหมือนกับการไม่เป็นแม่เหล็กของไทเทเนียม ที่เป็นที่สนใจสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุและวิศวกรรมไฟฟ้า
ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของไทเทเนียมนั้นน่าทึ่ง หลังจากสัมผัสกับน้ำทะเลเป็นเวลา 10 ปี ไม่มีร่องรอยการกัดกร่อนปรากฏบนแผ่นโลหะนี้ โรเตอร์ของเฮลิคอปเตอร์หนักสมัยใหม่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม หางเสือ ปีกบิน และชิ้นส่วนสำคัญอื่นๆ ของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงก็ทำจากโลหะผสมเหล่านี้เช่นกัน ในหลาย ๆ การผลิตสารเคมีวันนี้คุณจะพบกับอุปกรณ์และเสาทั้งหมดที่ทำจากไทเทเนียม
วิธีการรับไทเทเนียม
ราคาเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ทำให้การผลิตและการใช้ไทเทเนียมช้าลง จริงๆ แล้ว, ค่าใช้จ่ายสูง- ไม่ใช่ความบกพร่องแต่กำเนิดของไทเทเนียม มีจำนวนมากในเปลือกโลก - 0.63% ราคาไทเทเนียมยังคงสูงอยู่เป็นผลมาจากความยากในการสกัดออกจากแร่ อธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์ที่สูงของไทเทเนียมต่อองค์ประกอบหลายอย่าง และความแข็งแรงของพันธะเคมีในสารประกอบธรรมชาติ ดังนั้นความซับซ้อนของเทคโนโลยี นี่คือลักษณะของวิธีแมกนีเซียมความร้อนสำหรับการผลิตไทเทเนียมซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1940 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน V. Kroll
ไทเทเนียมไดออกไซด์จะถูกแปลงเป็นไทเทเนียมเตตระคลอไรด์โดยใช้คลอรีน (เมื่อมีคาร์บอน):
HO 2 + C + 2CI 2 → HCI 4 + CO 2
กระบวนการนี้เกิดขึ้นในเตาหลอมไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 800-1250°C อีกทางเลือกหนึ่งคือการเติมคลอรีนของเกลือโลหะอัลคาไล NaCl และ KCl ในการหลอม การดำเนินการครั้งต่อไป (สำคัญพอ ๆ กันและใช้เวลานาน) - การทำให้ TiCl 4 บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก - ดำเนินการ ในรูปแบบที่แตกต่างกันและสารต่างๆ ไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ภายใต้สภาวะปกติเป็นของเหลวที่มีจุดเดือด 136°C
การทำลายพันธะระหว่างไททาเนียมกับคลอรีนได้ง่ายกว่าการใช้ออกซิเจน ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้แมกนีเซียมโดยปฏิกิริยา
TiCl 4 + 2Mg → T + 2MgCl 2
ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์เหล็กที่อุณหภูมิ 900°C ผลลัพธ์ที่ได้คือสิ่งที่เรียกว่าฟองน้ำไทเทเนียมที่ชุบด้วยแมกนีเซียมและแมกนีเซียมคลอไรด์ พวกมันจะถูกระเหยในเครื่องสุญญากาศที่ปิดสนิทที่อุณหภูมิ 950°C จากนั้นฟองน้ำไทเทเนียมจะถูกเผาหรือหลอมให้เป็นโลหะขนาดกะทัดรัด
โดยหลักการแล้ววิธีโซเดียมเทอร์มิกในการผลิตโลหะไทเทเนียมนั้นไม่แตกต่างจากวิธีแมกนีเซียมเทอร์มอลมากนัก ทั้งสองวิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เพื่อให้ได้ไทเทเนียมที่บริสุทธิ์ยิ่งขึ้น ยังคงใช้วิธีไอโอไดด์ที่เสนอโดย van Arkel และ de Boer ฟองน้ำไทเทเนียมเมทัลโลเทอร์มิกจะถูกแปลงเป็นไอโอไดด์ TiI 4 ซึ่งจากนั้นจะระเหิดในสุญญากาศ ระหว่างทาง ไอของไทแทปไอโอไดด์ไปเจอกับลวดไทเทเนียมซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 1,400°C ในกรณีนี้ไอโอไดด์จะสลายตัวและชั้นของไทเทเนียมบริสุทธิ์จะเติบโตขึ้นบนเส้นลวด วิธีการผลิตไทเทเนียมนี้มีผลผลิตต่ำและมีราคาแพง ดังนั้นจึงใช้ในอุตสาหกรรมในขอบเขตที่จำกัดอย่างยิ่ง
แม้จะมีความเข้มข้นของแรงงานและพลังงานในการผลิตไทเทเนียม แต่ก็ได้กลายเป็นหนึ่งในภาคส่วนย่อยที่สำคัญที่สุดของโลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก การผลิตไทเทเนียมทั่วโลกกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้สามารถตัดสินได้จากข้อมูลที่ไม่เป็นชิ้นเป็นอันซึ่งลงเอยด้วยการพิมพ์
เป็นที่ทราบกันว่าในปี 1948 มีการถลุงไทเทเนียมเพียง 2 ตันในโลกและ 9 ปีต่อมา - มี 20,000 ตันแล้ว ซึ่งหมายความว่าในปี 1957 มีการผลิตไทเทเนียม 20,000 ตันในทุกประเทศและในปี 1980 มีเพียงสหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่บริโภค . ไทเทเนียม 24.4 พันตัน... ดูเหมือนว่าเมื่อเร็ว ๆ นี้ไทเทเนียมถูกเรียกว่าโลหะหายาก - ปัจจุบันเป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญที่สุด สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสิ่งเดียวเท่านั้น: การรวมกันที่หายาก คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์องค์ประกอบที่ 22 และแน่นอนว่าเป็นความต้องการเทคโนโลยี
บทบาทของไทเทเนียมในฐานะวัสดุโครงสร้างซึ่งเป็นพื้นฐานของโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับการบิน การต่อเรือ และจรวด กำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว มันอยู่ในโลหะผสมที่ใช้ไทเทเนียมส่วนใหญ่ที่ถลุงในโลก โลหะผสมที่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางสำหรับอุตสาหกรรมการบิน ประกอบด้วยไทเทเนียม 90% อลูมิเนียม 6% และวานาเดียม 4% ในปี 1976 มีรายงานปรากฏในสื่อของอเมริกาเกี่ยวกับโลหะผสมชนิดใหม่เพื่อจุดประสงค์เดียวกัน: ไทเทเนียม 85%, วานาเดียม 10%, อลูมิเนียม 3% และเหล็ก 2% พวกเขาอ้างว่าโลหะผสมนี้ไม่เพียงดีกว่า แต่ยังประหยัดกว่าอีกด้วย
โดยทั่วไป โลหะผสมไทเทเนียมประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง รวมถึงแพลทินัมและแพลเลเดียม อย่างหลัง (ในปริมาณ 0.1-0.2%) เพิ่มความต้านทานต่อสารเคมีที่สูงอยู่แล้วของโลหะผสมไทเทเนียม
ความแข็งแกร่งของไทเทเนียมยังเพิ่มขึ้นด้วย "สารเติมแต่งอัลลอยด์" เช่น ไนโตรเจนและออกซิเจน แต่นอกจากความแข็งแกร่งแล้ว ยังเพิ่มความแข็งและที่สำคัญที่สุดคือความเปราะบางของไทเทเนียม ดังนั้นเนื้อหาจึงได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด: อนุญาตให้มีออกซิเจนไม่เกิน 0.15% และไนโตรเจน 0.05% เข้าไปในโลหะผสม
แม้ว่าไทเทเนียมจะมีราคาแพง แต่การแทนที่ด้วยวัสดุที่ถูกกว่าในหลายกรณี กลับกลายเป็นว่าคุ้มค่า นี่คือตัวอย่างทั่วไป ร่างกายของอุปกรณ์เคมีที่ทำจากสแตนเลสราคา 150 รูเบิลและอันหนึ่งทำจากโลหะผสมไทเทเนียมราคา 600 รูเบิล แต่ในขณะเดียวกัน เครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเหล็กจะมีอายุการใช้งานเพียง 6 เดือน และไทเทเนียมจะมีอายุการใช้งานเพียง 10 ปี เพิ่มค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนเครื่องปฏิกรณ์เหล็กและการหยุดทำงานของอุปกรณ์บังคับ - และเห็นได้ชัดว่าการใช้ไทเทเนียมราคาแพงสามารถทำกำไรได้มากกว่าเหล็ก
โลหะวิทยาใช้ไทเทเนียมในปริมาณมาก มีเหล็กและโลหะผสมอื่นๆ หลายร้อยเกรดที่มีไทเทเนียมเป็นสารเติมแต่งสำหรับโลหะผสม ได้รับการแนะนำเพื่อปรับปรุงโครงสร้างของโลหะเพิ่มความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อน
ปฏิกิริยานิวเคลียร์บางอย่างต้องเกิดขึ้นในสุญญากาศเกือบสมบูรณ์ การใช้ปั๊มปรอท ส่งผลให้สุญญากาศสามารถส่งไปยังชั้นบรรยากาศได้หลายพันล้านส่วน แต่นี่ยังไม่เพียงพอและปั๊มปรอทก็ไม่สามารถทำอะไรได้มากกว่านี้ การสูบลมเพิ่มเติมจะดำเนินการโดยปั๊มไทเทเนียมพิเศษ นอกจากนี้ เพื่อให้ได้สุญญากาศที่มากยิ่งขึ้น ไทเทเนียมที่กระจายตัวอย่างประณีตจะถูกฉีดพ่นบนพื้นผิวด้านในของห้องที่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น
ไทเทเนียมมักถูกเรียกว่าโลหะแห่งอนาคต ข้อเท็จจริงที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีอยู่แล้วทำให้เรามั่นใจว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงเลย - ไทเทเนียมได้กลายเป็นโลหะในปัจจุบันไปแล้ว
เปรอฟสกี้และสฟีน Ilmenite - เหล็ก metatitanate FeTiO 3 - มี TiO 2 52.65% ชื่อของแร่นี้เกิดจากการพบในเทือกเขาอูราลในเทือกเขาอิลเมน แหล่งวางทรายอิลเมไนต์ที่ใหญ่ที่สุดพบได้ในอินเดีย แร่ธาตุที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งคือรูไทล์คือไทเทเนียมไดออกไซด์ ความสำคัญทางอุตสาหกรรมนอกจากนี้ยังมีไททาโนแมกนีไทต์ซึ่งเป็นส่วนผสมจากธรรมชาติของอิลเมไนต์กับแร่ธาตุเหล็ก มีแร่ไทเทเนียมสะสมอยู่มากมายในสหภาพโซเวียต สหรัฐอเมริกา อินเดีย นอร์เวย์ แคนาดา ออสเตรเลีย และประเทศอื่นๆ ไม่นานมานี้ นักธรณีวิทยาได้ค้นพบแร่ที่มีไทเทเนียมชนิดใหม่ในภูมิภาคไบคาลตอนเหนือ ซึ่งได้รับการตั้งชื่อว่า Landauite เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิชาการฟิสิกส์ชาวโซเวียต L. D. Landau โดยรวมแล้วมีการสะสมแร่และสารตั้งต้นที่สำคัญของไทเทเนียมมากกว่า 150 รายการทั่วโลก
สมบัติทางกายภาพและเคมีของไทเทเนียม การผลิตไทเทเนียม
การใช้ไทเทเนียมในรูปบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสม การใช้ไทเทเนียมในรูปของสารประกอบ ผลกระทบทางสรีรวิทยาของไทเทเนียม
หมวดที่ 1 ประวัติและการเกิดขึ้นของไทเทเนียมในธรรมชาติ
ไททัน -นี้องค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่มที่สี่ คาบที่สี่ของระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev โดยมีเลขอะตอม 22 สารไทเทเนียมอย่างง่าย (หมายเลข CAS: 7440-32-6) เป็นโลหะเบาที่ทำจากเงิน -สีขาว มันมีอยู่ในการดัดแปลงผลึกสองแบบ: α-Ti ที่มีโครงตาข่ายอัดแน่นหกเหลี่ยม, β-Ti ที่มีการบรรจุที่มีศูนย์กลางเป็นลูกบาศก์ อุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงโพลีมอร์ฟิก α↔β คือ 883 °C จุดหลอมเหลว 1660±20 °C.
ประวัติและการเกิดขึ้นของไทเทเนียมในธรรมชาติ
ไททันได้รับการตั้งชื่อตามตัวอักษรกรีกโบราณไททันส์ นักเคมีชาวเยอรมัน Martin Klaproth ตั้งชื่อเช่นนี้ด้วยเหตุผลส่วนตัวของเขาเอง ต่างจากชาวฝรั่งเศสที่พยายามตั้งชื่อตามคุณสมบัติทางเคมีของธาตุ แต่เนื่องจากในขณะนั้นไม่ทราบคุณสมบัติของธาตุ จึงเลือกชื่อนี้ .
ไทเทเนียมเป็นธาตุอันดับที่ 10 ในแง่ของปริมาณบนโลกของเรา ปริมาณไทเทเนียมในเปลือกโลกคือ 0.57% โดยมวล และ 0.001 มิลลิกรัมต่อน้ำทะเล 1 ลิตร แหล่งแร่ไทเทเนียมตั้งอยู่ในดินแดนต่อไปนี้: แอฟริกาใต้, ยูเครน, รัสเซีย, คาซัคสถาน, ญี่ปุ่น, ออสเตรเลีย, อินเดีย, ศรีลังกา, บราซิล และ เกาหลีใต้.
ตามคุณสมบัติทางกายภาพของมันไทเทเนียมเป็นโลหะสีเงินอ่อนนอกจากนี้ยังมีความหนืดสูงในระหว่างการตัดเฉือนและมีแนวโน้มที่จะเกาะติดกับเครื่องมือตัดดังนั้นจึงใช้สารหล่อลื่นพิเศษหรือการฉีดพ่นเพื่อกำจัดผลกระทบนี้ ที่อุณหภูมิห้องจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มลาซิฟายเออร์ของ TiO2 ออกไซด์ เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด ยกเว้นอัลคาไล ฝุ่นไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะระเบิด โดยมีจุดวาบไฟ 400 °C เศษไทเทเนียมเป็นอันตรายจากไฟไหม้
ในการผลิตไทเทเนียมในรูปแบบบริสุทธิ์หรือโลหะผสม ในกรณีส่วนใหญ่ ไทเทเนียมไดออกไซด์จะถูกใช้โดยมีสารประกอบจำนวนเล็กน้อยรวมอยู่ด้วย ตัวอย่างเช่น รูไทล์เข้มข้นที่ได้จากการเสริมสมรรถนะแร่ไทเทเนียม แต่ปริมาณสำรองรูไทล์มีขนาดเล็กมากดังนั้นจึงใช้สิ่งที่เรียกว่ารูไทล์สังเคราะห์หรือตะกรันไทเทเนียมที่ได้จากการแปรรูปอิลเมไนต์เข้มข้น
ผู้ค้นพบไทเทเนียมถือเป็นพระภิกษุชาวอังกฤษชื่อ William Gregor วัย 28 ปี ในปี 1790 ขณะดำเนินการสำรวจแร่วิทยาในตำบลของเขา เขาสังเกตเห็นความชุกและคุณสมบัติที่ผิดปกติของทรายสีดำในหุบเขา Menacan ทางตะวันตกเฉียงใต้ของอังกฤษ และเริ่มศึกษามัน ในทราย นักบวชค้นพบเม็ดแร่สีดำแวววาวที่ถูกแม่เหล็กธรรมดาดึงดูด ไทเทเนียมบริสุทธิ์ที่สุดที่ได้รับในปี 1925 โดย Van Arkel และ de Boer โดยใช้วิธีไอโอไดด์ กลายเป็นโลหะที่มีความเหนียวและผลิตได้ โดยมีคุณสมบัติอันมีค่ามากมายที่ดึงดูดความสนใจของนักออกแบบและวิศวกรจำนวนมาก ในปีพ.ศ. 2483 Kroll ได้เสนอวิธีการสกัดไทเทเนียมโดยใช้ความร้อนจากแมกนีเซียมในการสกัดไทเทเนียมจากแร่ ซึ่งยังคงเป็นวิธีการหลักในปัจจุบัน ในปี พ.ศ. 2490 มีการผลิตไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ได้ 45 กิโลกรัมแรก
ในตารางธาตุของ Mendeleev ไทเทเนียมมีหมายเลขลำดับ 22 มวลอะตอมของไทเทเนียมธรรมชาติซึ่งคำนวณจากผลการศึกษาไอโซโทปของมันคือ 47.926 ดังนั้นนิวเคลียสของอะตอมไทเทเนียมที่เป็นกลางจึงมีโปรตอน 22 ตัว จำนวนนิวตรอน เช่น อนุภาคไม่มีประจุที่เป็นกลาง จะแตกต่างกัน โดยทั่วไปคือ 26 แต่สามารถอยู่ในช่วง 24 ถึง 28 ดังนั้น จำนวนไอโซโทปไทเทเนียมจึงแตกต่างกัน ปัจจุบันทราบไอโซโทปของธาตุหมายเลข 22 ทั้งหมด 13 ไอโซโทป ไทเทเนียมธรรมชาติประกอบด้วยส่วนผสมของไอโซโทปเสถียร 5 ชนิด ซึ่งไอโซโทปที่มีการกระจายอย่างกว้างขวางที่สุดคือไทเทเนียม-48 โดยมีส่วนแบ่งในแร่ธรรมชาติ 73.99% ไทเทเนียมและองค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่มย่อย IVB มีคุณสมบัติคล้ายกันมากกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อย IIIB (กลุ่มสแกนเดียม) แม้ว่าจะแตกต่างจากกลุ่มหลังตรงที่ความสามารถในการแสดงความจุที่มากกว่า ความคล้ายคลึงกันของไทเทเนียมกับสแกนเดียมอิตเทรียมรวมถึงองค์ประกอบของกลุ่มย่อย VB - วานาเดียมและไนโอเบียมนั้นแสดงออกมาในความจริงที่ว่าในแร่ธาตุธรรมชาติมักพบไทเทเนียมร่วมกับองค์ประกอบเหล่านี้ ด้วยฮาโลเจนโมโนวาเลนต์ (ฟลูออรีน โบรมีน คลอรีน และไอโอดีน) สามารถสร้างสารประกอบไดและเตตร้าได้ โดยมีซัลเฟอร์และองค์ประกอบของหมู่ (ซีลีเนียม เทลลูเรียม) - โมโนและไดซัลไฟด์ โดยมีออกซิเจน - ออกไซด์ ไดออกไซด์ และไตรออกไซด์
ไทเทเนียมยังสร้างสารประกอบด้วยไฮโดรเจน (ไฮไดรด์) ไนโตรเจน (ไนไตรด์) คาร์บอน (คาร์ไบด์) ฟอสฟอรัส (ฟอสไฟด์) สารหนู (อาร์ไซด์) รวมถึงสารประกอบที่มีโลหะหลายชนิด - สารประกอบระหว่างโลหะ ไทเทเนียมไม่เพียงแต่ก่อตัวอย่างง่ายเท่านั้น แต่ยังมีสารประกอบเชิงซ้อนอีกมากมายที่เป็นที่รู้จัก ดังที่เห็นได้จากรายชื่อสารประกอบที่ไททาเนียมสามารถมีส่วนร่วมได้ ไทเทเนียมนั้นมีฤทธิ์ทางเคมีสูง และในเวลาเดียวกัน ไทเทเนียมเป็นหนึ่งในโลหะไม่กี่ชนิดที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงเป็นพิเศษ โดยสามารถคงอยู่ได้ชั่วนิรันดร์ในอากาศ ในน้ำเย็นและน้ำเดือด และมีความทนทานสูงในน้ำทะเล ในสารละลายของเกลือหลายชนิด กรดอนินทรีย์และกรดอินทรีย์ . ในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อนในน้ำทะเลนั้นเหนือกว่าโลหะทุกชนิด ยกเว้นโลหะที่มีเกียรติ - ทอง แพลตตินัม ฯลฯ สแตนเลส นิกเกิล ทองแดง และโลหะผสมอื่น ๆ เกือบทุกประเภท ในน้ำและในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ไทเทเนียมบริสุทธิ์จะไม่เกิดการกัดกร่อน ไทเทเนียมต้านทานการกัดกร่อนที่เกิดจากการกัดกร่อนซึ่งเป็นผลมาจากการผสมผสานระหว่างผลกระทบทางเคมีและทางกลกับโลหะ ในเรื่องนี้ก็ไม่ด้อยกว่าแบรนด์ที่ดีที่สุด สแตนเลสโลหะผสมที่มีทองแดงและวัสดุโครงสร้างอื่นๆ ไทเทเนียมยังต้านทานการกัดกร่อนจากความเมื่อยล้าได้ดีซึ่งมักจะแสดงออกมาในรูปแบบของการละเมิดความสมบูรณ์และความแข็งแรงของโลหะ (การแตกร้าว, การกัดกร่อนในท้องถิ่น ฯลฯ ) พฤติกรรมของไทเทเนียมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ไนตริก ไฮโดรคลอริก ซัลฟิวริก น้ำกัดทอง และกรดและด่างอื่นๆ ทำให้เกิดความประหลาดใจและชื่นชมต่อโลหะชนิดนี้
ไทเทเนียมเป็นโลหะทนไฟมาก เชื่อกันมานานแล้วว่าจะละลายที่อุณหภูมิ 1,800 ° C แต่ในช่วงกลางทศวรรษที่ 50 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Deardorff และ Hayes ได้สร้างจุดหลอมเหลวสำหรับธาตุไทเทเนียมบริสุทธิ์ มีค่าเท่ากับ 1,668±3° C ในแง่ของการหักเหของแสง ไทเทเนียมเป็นอันดับสองรองจากโลหะเช่น ทังสเตน แทนทาลัม ไนโอเบียม รีเนียม โมลิบดีนัม โลหะกลุ่มแพลตตินัม เซอร์โคเนียม และในบรรดาโลหะโครงสร้างหลักที่จัดให้อยู่ในอันดับแรก คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของไทเทเนียมในฐานะโลหะคือเอกลักษณ์เฉพาะตัว คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี: ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรงสูง ความแข็ง ฯลฯ สิ่งสำคัญคือคุณสมบัติเหล่านี้ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิสูง
ไทเทเนียมเป็นโลหะเบา โดยมีความหนาแน่นที่ 0° C เพียง 4.517 g/cm8 และที่ 100° C – 4.506 g/cm3 ไทเทเนียมอยู่ในกลุ่มโลหะที่มีความถ่วงจำเพาะน้อยกว่า 5 g/cm3 ซึ่งรวมถึงโลหะอัลคาไลทั้งหมด (โซเดียม แคเดียม ลิเธียม รูบิเดียม ซีเซียม) ที่มีความถ่วงจำเพาะ 0.9–1.5 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร แมกนีเซียม (1.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) อลูมิเนียม (2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร) และอื่นๆ ไทเทเนียมมีค่ามากกว่า หนักกว่าอะลูมิเนียม 1.5 เท่า และแน่นอนว่าแพ้สิ่งนี้ แต่เบากว่าเหล็ก 1.5 เท่า (7.8 g/cm3) ยังไงก็ยืม. ความถ่วงจำเพาะตำแหน่งตรงกลางระหว่างอลูมิเนียมและเหล็ก ไทเทเนียมมีคุณสมบัติเชิงกลที่เหนือกว่าหลายเท่า) ไทเทเนียมมีความแข็งมาก: แข็งกว่าอลูมิเนียม 12 เท่า, แข็งกว่าเหล็กและทองแดง 4 เท่า ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของโลหะคือความแข็งแรงของผลผลิต ยิ่งสูงเท่าไร ชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะนี้ก็จะยิ่งต้านทานโหลดในการทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น ความแข็งแรงของผลผลิตของไทเทเนียมนั้นสูงกว่าอลูมิเนียมเกือบ 18 เท่า ความแข็งแรงจำเพาะของโลหะผสมไทเทเนียมสามารถเพิ่มขึ้นได้ 1.5–2 เท่า คุณสมบัติทางกลสูงได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดีที่อุณหภูมิสูงถึงหลายร้อยองศา ไทเทเนียมบริสุทธิ์เหมาะสำหรับการแปรรูปทุกประเภทในสภาวะร้อนและเย็น: สามารถหลอมได้เหมือนเหล็ก ดึงและแม้แต่ทำเป็นลวด รีดเป็นแผ่น แถบ และฟอยล์ที่มีความหนาสูงสุด 0.01 มม.
ไทเทเนียมมีความต้านทานไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญซึ่งแตกต่างจากโลหะส่วนใหญ่: หากค่าการนำไฟฟ้าของเงินอยู่ที่ 100 ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงจะเป็น 94 อลูมิเนียม 60 เหล็กและแพลตตินัม -15 และไทเทเนียมเพียง 3.8 ไทเทเนียมเป็นโลหะพาราแมกเนติก มันไม่ได้ถูกดึงดูดเหมือนเหล็กในสนามแม่เหล็ก แต่ไม่ถูกผลักออกมาเหมือนทองแดง ความไวต่อแม่เหล็กของมันอ่อนแอมาก คุณสมบัตินี้สามารถใช้ในการก่อสร้างได้ ไทเทเนียมมีค่าการนำความร้อนค่อนข้างต่ำ เพียง 22.07 W/(mK) ซึ่งต่ำกว่าค่าการนำความร้อนของเหล็กประมาณ 3 เท่า ต่ำกว่าแมกนีเซียม 7 เท่า ต่ำกว่าอะลูมิเนียมและทองแดง 17–20 เท่า ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นของไทเทเนียมจึงต่ำกว่าวัสดุโครงสร้างอื่น ๆ ที่ 20 C จะต่ำกว่าเหล็ก 1.5 เท่าต่ำกว่าทองแดง 2 เท่าและต่ำกว่าอลูมิเนียมเกือบ 3 เท่า ดังนั้นไทเทเนียมจึงเป็นตัวนำไฟฟ้าและความร้อนที่ไม่ดี
ปัจจุบันโลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีการบิน- โลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้ครั้งแรกในระดับอุตสาหกรรมในโครงสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นของเครื่องบิน การใช้ไทเทเนียมในการออกแบบเครื่องยนต์ไอพ่นทำให้สามารถลดน้ำหนักลงได้ 10...25% โดยเฉพาะอย่างยิ่งจานและใบพัดของคอมเพรสเซอร์ ชิ้นส่วนช่องอากาศเข้า ใบพัดนำ และตัวยึด ผลิตจากโลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมไทเทเนียมเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง เพิ่มความเร็วในการบิน อากาศยานส่งผลให้อุณหภูมิของผิวหนังเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้โลหะผสมอลูมิเนียมไม่ตรงตามข้อกำหนดที่กำหนดโดยเครื่องบินด้วยความเร็วเหนือเสียงอีกต่อไป อุณหภูมิเปลือกในกรณีนี้สูงถึง 246...316 °C ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ โลหะผสมไทเทเนียมกลายเป็นวัสดุที่ยอมรับได้มากที่สุด ในยุค 70 การใช้โลหะผสมไทเทเนียมสำหรับโครงเครื่องบินพลเรือนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในเครื่องบินระยะกลาง TU-204 มวลรวมของชิ้นส่วนที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียมคือ 2,570 กิโลกรัม การใช้ไททาเนียมในเฮลิคอปเตอร์กำลังค่อยๆ ขยายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของระบบโรเตอร์ ระบบขับเคลื่อน และระบบควบคุม โลหะผสมไทเทเนียมครอบครองสถานที่สำคัญในวิทยาศาสตร์จรวด
เนื่องจากความต้านทานการกัดกร่อนสูงในน้ำทะเล ไทเทเนียมและโลหะผสมจึงถูกนำมาใช้ในการต่อเรือเพื่อผลิตใบพัด การชุบ เรือเดินทะเล, เรือดำน้ำ, ตอร์ปิโด ฯลฯ เปลือกไม่ยึดติดกับไทเทเนียมและโลหะผสม ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของภาชนะอย่างรวดเร็วในขณะที่เคลื่อนที่ พื้นที่การใช้งานของไทเทเนียมค่อยๆขยายออกไป ไทเทเนียมและโลหะผสมถูกนำมาใช้ในสารเคมี ปิโตรเคมี เยื่อและกระดาษ และ อุตสาหกรรมอาหาร, โลหะวิทยาที่ไม่ใช่เหล็ก, วิศวกรรมไฟฟ้า, อิเล็กทรอนิกส์, เทคโนโลยีนิวเคลียร์, การชุบด้วยไฟฟ้า, ในการผลิตอาวุธ, สำหรับการผลิตแผ่นเกราะ, เครื่องมือผ่าตัด, การผ่าตัดปลูกถ่ายอวัยวะ, โรงกลั่นน้ำทะเล, ชิ้นส่วนรถแข่ง, อุปกรณ์กีฬา (ไม้กอล์ฟ อุปกรณ์ปีนเขา ) ดูอะไหล่และแม้แต่ของตกแต่ง ไททาเนียมไนไตรดิ้งทำให้เกิดชั้นฟิล์มสีทองบนพื้นผิว ซึ่งไม่ด้อยกว่าทองคำแท้ในด้านความสวยงาม
การค้นพบ TiO2 เกิดขึ้นเกือบจะพร้อมๆ กันและแยกจากกันโดยชาวอังกฤษ W. Gregor และนักเคมีชาวเยอรมัน M. G. Klaproth W. Gregor กำลังศึกษาองค์ประกอบของทรายที่เป็นแม่เหล็ก (Creed, Cornwall, England, 1791) ได้แยก "โลก" (ออกไซด์) ใหม่จากโลหะที่ไม่รู้จักซึ่งเขาเรียกว่า menaken ในปี พ.ศ. 2338 Klaproth นักเคมีชาวเยอรมันได้ค้นพบธาตุใหม่ในแร่รูไทล์และตั้งชื่อธาตุนั้นว่าไทเทเนียม อีกสองปีต่อมา Klaproth ได้ก่อตั้งว่าดินรูไทล์และดินมีนาเคนเป็นออกไซด์ของธาตุชนิดเดียวกัน ซึ่งทำให้เกิดชื่อ "ไทเทเนียม" ที่เสนอโดย Klaproth สิบปีต่อมา ไทเทเนียมถูกค้นพบเป็นครั้งที่สาม นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส L. Vauquelin ค้นพบไทเทเนียมในแอนาเทสและพิสูจน์ว่ารูไทล์และแอนาเทสเป็นไทเทเนียมออกไซด์ที่เหมือนกัน
ตัวอย่างโลหะไทเทเนียมชิ้นแรกได้รับในปี พ.ศ. 2368 โดย J. Ya. เนื่องจากไทเทเนียมมีฤทธิ์ทางเคมีสูงและมีความยากในการทำให้บริสุทธิ์ ชาวดัตช์ A. van Arkel และ I. de Boer จึงได้ตัวอย่าง Ti บริสุทธิ์ในปี 1925 โดยการสลายตัวด้วยความร้อนของไอไทเทเนียมไอโอไดด์ TiI4
ไทเทเนียมอยู่ในอันดับที่ 10 ในแง่ของความชุกในธรรมชาติ ปริมาณในเปลือกโลกอยู่ที่ 0.57% โดยน้ำหนัก ในน้ำทะเล 0.001 มก./ล. ในหินอัลตราเบสิก 300 กรัม/ตัน ในหินพื้นฐาน - 9 กก./ตัน ในหินที่เป็นกรด 2.3 กก./ตัน ในดินเหนียวและหินดินดาน 4.5 กก./ตัน ในเปลือกโลก ไททาเนียมมีลักษณะเป็นเทตระวาเลนท์เกือบทุกครั้งและมีอยู่ในสารประกอบออกซิเจนเท่านั้น ไม่พบในรูปแบบอิสระ ภายใต้สภาพอากาศและการตกตะกอน ไทเทเนียมมีความสัมพันธ์ทางธรณีเคมีกับ Al2O3 มีความเข้มข้นอยู่ในบอกไซต์ของเปลือกโลกที่ผุกร่อนและในตะกอนดินเหนียวในทะเล ไทเทเนียมถูกถ่ายโอนในรูปของชิ้นส่วนเชิงกลของแร่ธาตุและในรูปของคอลลอยด์ TiO2 มากถึง 30% โดยน้ำหนักสะสมอยู่ในดินเหนียวบางชนิด แร่ธาตุไทเทเนียมทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศและก่อให้เกิดความเข้มข้นสูงในตัววาง รู้จักแร่ธาตุมากกว่า 100 ชนิดที่มีไททาเนียม สิ่งที่สำคัญที่สุด: rutile TiO2, ilmenite FeTiO3, titanomagnetite FeTiO3 + Fe3O4, perovskite CaTiO3, titanite CaTiSiO5 มีแร่ไทเทเนียมหลัก - อิลเมไนต์ - ไททาโนแมกเนติกและแร่เพลสเซอร์ - รูไทล์ - อิลเมไนต์ - เพทาย
แร่หลัก: อิลเมไนต์ (FeTiO3), รูไทล์ (TiO2), ไททาไนต์ (CaTiSiO5)
ในปี พ.ศ. 2545 ไทเทเนียมที่ขุดได้ 90% ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ TiO2 การผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ทั่วโลกอยู่ที่ 4.5 ล้านตันต่อปี ปริมาณสำรองไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ยืนยัน (ไม่รวมรัสเซีย) อยู่ที่ประมาณ 800 ล้านตัน จากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ในแง่ของไทเทเนียมไดออกไซด์และไม่รวมรัสเซีย ปริมาณสำรองแร่อิลเมไนต์อยู่ที่ 603-673 ล้านตัน และแร่รูไทล์ - 49.7- 52.7 ล้านตัน ดังนั้นในอัตราการผลิตในปัจจุบัน ปริมาณสำรองไทเทเนียมที่พิสูจน์แล้วของโลก (ไม่รวมรัสเซีย) จะมีอายุการใช้งานนานกว่า 150 ปี
รัสเซียมีปริมาณสำรองไทเทเนียมมากเป็นอันดับสองของโลก รองจากจีน ฐานทรัพยากรแร่ของไทเทเนียมในรัสเซียประกอบด้วย 20 แหล่ง (ซึ่ง 11 แห่งเป็นแหล่งปฐมภูมิและ 9 แห่งของลุ่มน้ำ) ซึ่งกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วประเทศ แหล่งสำรวจที่ใหญ่ที่สุด (Yaregskoye) ตั้งอยู่ห่างจากเมือง Ukhta (สาธารณรัฐโคมิ) 25 กม. ปริมาณสำรองของเงินฝากอยู่ที่ประมาณ 2 พันล้านตันของแร่ โดยมีปริมาณไทเทเนียมไดออกไซด์โดยเฉลี่ยประมาณ 10%
ผู้ผลิตไทเทเนียมรายใหญ่ที่สุดในโลก - บริษัท รัสเซีย"VSMPO-AVISMA"
ตามกฎแล้ว วัสดุเริ่มต้นสำหรับการผลิตไทเทเนียมและสารประกอบของมันคือไทเทเนียมไดออกไซด์ซึ่งมีสิ่งสกปรกค่อนข้างน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันอาจเป็นรูไทล์เข้มข้นที่ได้จากการเสริมสมรรถนะแร่ไทเทเนียม อย่างไรก็ตามปริมาณสำรองของรูไทล์ในโลกนั้นมี จำกัด มากและมักใช้ที่เรียกว่าตะกรันรูไทล์สังเคราะห์หรือไทเทเนียมซึ่งได้จากการแปรรูปอิลเมไนต์เข้มข้น เพื่อให้ได้ตะกรันไทเทเนียม ความเข้มข้นของอิลเมไนต์จะลดลงในเตาอาร์คไฟฟ้า ในขณะที่เหล็กจะถูกแยกออกเป็นเฟสโลหะ (เหล็กหล่อ) และไททาเนียมออกไซด์และสิ่งสกปรกที่ไม่ลดลงจะก่อตัวเป็นเฟสตะกรัน ตะกรันเข้มข้นได้รับการประมวลผลโดยใช้วิธีคลอไรด์หรือกรดซัลฟิวริก
ในรูปแบบบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสม
อนุสาวรีย์ไทเทเนียมของ Gagarin บน Leninsky Prospekt ในมอสโก
โลหะถูกใช้ใน: อุตสาหกรรมเคมี (เครื่องปฏิกรณ์ ท่อ ปั๊ม อุปกรณ์ท่อ), อุตสาหกรรมการทหาร(เสื้อเกราะ, ชุดเกราะและฉากกั้นไฟในการบิน, ตัวเรือดำน้ำ), กระบวนการทางอุตสาหกรรม(โรงงานแยกเกลือ กระบวนการเยื่อและกระดาษ) อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมการเกษตร อุตสาหกรรมอาหาร เครื่องประดับเจาะ อุตสาหกรรมการแพทย์ (ขาเทียม อุปกรณ์กระดูกเทียม) เครื่องมือทางทันตกรรมและเอ็นโดดอนต์ รากฟันเทียม อุปกรณ์กีฬา เครื่องประดับ (Alexander Khomov) โทรศัพท์มือถือ โลหะผสมเบา ฯลฯ เป็นวัสดุโครงสร้างที่สำคัญที่สุดในอากาศยาน จรวด และการต่อเรือ
การหล่อไทเทเนียมจะดำเนินการในเตาสุญญากาศให้เป็นแม่พิมพ์กราไฟท์ นอกจากนี้ยังใช้การหล่อขี้ผึ้งหายแบบสุญญากาศ เนื่องจากปัญหาทางเทคโนโลยี จึงถูกนำมาใช้ในขอบเขตที่จำกัดในการคัดเลือกนักแสดง ประติมากรรมไทเทเนียมหล่อชิ้นแรกในโลกคืออนุสาวรีย์ของยูริ กาการินบนจัตุรัสที่ตั้งชื่อตามเขาในมอสโก
ไทเทเนียมเป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์ในเหล็กโลหะผสมหลายชนิดและโลหะผสมพิเศษส่วนใหญ่
นิทินอล (นิกเกิล-ไทเทเนียม) เป็นโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างที่ใช้ในทางการแพทย์และเทคโนโลยี
ไทเทเนียมอลูมิไนด์มีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและทนความร้อนได้ดีมาก ซึ่งส่งผลให้มีการใช้ไทเทเนียมเป็นวัสดุโครงสร้างในการผลิตยานยนต์และยานยนต์
ไทเทเนียมเป็นหนึ่งในวัสดุทะเยอทะยานทั่วไปที่ใช้ในปั๊มสุญญากาศสูง
ไทเทเนียมไดออกไซด์สีขาว (TiO2) ใช้ในสี (เช่น ไทเทเนียมสีขาว) และในการผลิตกระดาษและพลาสติก วัตถุเจือปนอาหาร E171.
สารประกอบออร์กาโน-ไทเทเนียม (เช่น tetrabutoxytitanium) ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและสารทำให้แข็งตัวในอุตสาหกรรมเคมี สี และสารเคลือบเงา
สารประกอบไทเทเนียมอนินทรีย์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมเคมีอิเล็กทรอนิกส์และไฟเบอร์กลาสเป็นสารเติมแต่งหรือสารเคลือบ
ไทเทเนียมคาร์ไบด์ ไทเทเนียมไดโบไรด์ ไทเทเนียมคาร์โบไนไตรด์เป็นส่วนประกอบสำคัญของวัสดุที่มีความแข็งยิ่งยวดสำหรับการแปรรูปโลหะ
ไทเทเนียมไนไตรด์ใช้ในการเคลือบเครื่องมือ โดมโบสถ์ และในการผลิตเครื่องประดับเครื่องแต่งกาย เนื่องจาก มีสีคล้ายสีทอง
แบเรียมไททาเนต BaTiO3, ตะกั่วไททาเนต PbTiO3 และไททาเนตอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งเป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก
มีโลหะผสมไทเทเนียมหลายชนิดที่มีโลหะต่างกัน ธาตุผสมแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม ขึ้นอยู่กับผลกระทบที่มีต่ออุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงแบบโพลีมอร์ฟิก ได้แก่ สารเพิ่มความคงตัวแบบเบต้า สารเพิ่มความคงตัวแบบอัลฟ่า และสารเสริมความแข็งแรงที่เป็นกลาง อันแรกลดอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงอันที่สองเพิ่มขึ้นอันที่สามไม่ส่งผลกระทบต่อมัน แต่นำไปสู่การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายของเมทริกซ์ ตัวอย่างของสารเพิ่มความคงตัวอัลฟ่า: อะลูมิเนียม ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน สารเพิ่มความคงตัวของเบต้า: โมลิบดีนัม, วาเนเดียม, เหล็ก, โครเมียม, นิกเกิล สารทำให้แข็งเป็นกลาง: เซอร์โคเนียม, ดีบุก, ซิลิคอน ในทางกลับกัน สารเพิ่มความคงตัวของเบต้าจะถูกแบ่งออกเป็นรูปแบบเบต้าไอโซมอร์ฟิกและเบต้ายูเทคตอยด์ โลหะผสมไทเทเนียมที่พบมากที่สุดคือโลหะผสม Ti-6Al-4V (ในการจำแนกประเภทรัสเซีย - VT6)
60% - ทาสี;
20% - พลาสติก;
13% - กระดาษ;
7% - วิศวกรรมเครื่องกล
กิโลกรัมละ 15-25 เหรียญ ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์
ความบริสุทธิ์และเกรดของไทเทเนียมหยาบ (ฟองน้ำไทเทเนียม) มักจะถูกกำหนดโดยความแข็ง ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณสิ่งเจือปน แบรนด์ที่พบบ่อยที่สุดคือ TG100 และ TG110
ราคาเฟอร์โรไททาเนียม (ไทเทเนียมขั้นต่ำ 70%) ณ วันที่ 22 ธันวาคม 2553 อยู่ที่ 6.82 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ณ วันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2553 ราคาอยู่ที่ 5.00 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกิโลกรัม
ในรัสเซีย ราคาไทเทเนียมเมื่อต้นปี 2555 อยู่ที่ 1,200-1,500 รูเบิล/กก.
ข้อดี:
ความหนาแน่นต่ำ (4,500 กก./ลบ.ม.) ช่วยลดมวลของวัสดุที่ใช้
ความแข็งแรงเชิงกลสูง เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อใด อุณหภูมิสูงขึ้นโลหะผสมไทเทเนียม (250-500 °C) มีความแข็งแกร่งเหนือกว่าโลหะผสมอลูมิเนียมและแมกนีเซียมที่มีความแข็งแรงสูง
ความต้านทานการกัดกร่อนสูงผิดปกติเนื่องจากความสามารถของไทเทเนียมในการสร้างฟิล์ม TiO2 ออกไซด์ต่อเนื่องบาง (5-15 ไมครอน) บนพื้นผิวซึ่งสัมพันธ์กับมวลของโลหะอย่างแน่นหนา
ความแข็งแรงจำเพาะ (อัตราส่วนความแข็งแรงและความหนาแน่น) ของโลหะผสมไทเทเนียมที่ดีที่สุดถึง 30-35 หรือมากกว่า ซึ่งเกือบสองเท่าของความแข็งแรงจำเพาะของโลหะผสมเหล็ก
ข้อบกพร่อง:
ต้นทุนการผลิตสูง ไทเทเนียมมีราคาแพงกว่าเหล็ก อลูมิเนียม ทองแดง แมกนีเซียมมาก
ปฏิกิริยาเชิงรุกที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะในสถานะของเหลวกับก๊าซทั้งหมดที่ประกอบเป็นบรรยากาศซึ่งเป็นผลมาจากการที่ไททาเนียมและโลหะผสมสามารถหลอมได้ในสุญญากาศหรือในสภาพแวดล้อมเท่านั้น ก๊าซเฉื่อย;
ความยากลำบากในการนำของเสียไทเทเนียมมาสู่การผลิต
คุณสมบัติต้านการเสียดสีต่ำเนื่องจากการยึดเกาะของไททาเนียมกับวัสดุหลายชนิด ไททาเนียมที่จับคู่กับไททาเนียมไม่สามารถทำงานได้กับการเสียดสี
ความไวสูงของไทเทเนียมและโลหะผสมหลายชนิดต่อการเปราะของไฮโดรเจนและการกัดกร่อนของเกลือ
ความสามารถในการแปรรูปต่ำคล้ายกับความสามารถในการแปรรูปของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก
กิจกรรมทางเคมีสูง แนวโน้มการเติบโตของเกรนที่อุณหภูมิสูง และการเปลี่ยนเฟสในระหว่างรอบการเชื่อมทำให้เกิดปัญหาในการเชื่อมไททาเนียม
ไทเทเนียมจำนวนมากถูกใช้ไปกับความต้องการของเทคโนโลยีการบินและจรวด และการต่อเรือทางทะเล ไทเทเนียม (เฟอโรไททาเนียม) ถูกใช้เป็นสารเติมแต่งอัลลอยด์กับเหล็กคุณภาพสูงและเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์ ไทเทเนียมทางเทคนิคใช้สำหรับการผลิตภาชนะบรรจุ เครื่องปฏิกรณ์เคมี ท่อ ข้อต่อ ปั๊ม วาล์ว และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ไทเทเนียมขนาดกะทัดรัดใช้ทำตาข่ายและส่วนอื่นๆ ของอุปกรณ์สูญญากาศไฟฟ้าที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง
ในแง่ของการใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง ไทเทเนียมอยู่ในอันดับที่ 4 รองจาก Al, Fe และ Mg ไทเทเนียมอลูมิไนด์มีความทนทานต่อการเกิดออกซิเดชันและทนความร้อนได้ดีมาก ซึ่งส่งผลให้มีการใช้ไทเทเนียมเป็นวัสดุโครงสร้างในการผลิตยานยนต์และยานยนต์ ความปลอดภัยทางชีวภาพของไททาเนียมทำให้เป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับอุตสาหกรรมอาหารและการผ่าตัดเสริมสร้าง
ไทเทเนียมและโลหะผสมพบการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวางเนื่องจากมีความแข็งแรงเชิงกลสูง ซึ่งได้รับการคงรักษาไว้ที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนความร้อน ความแข็งแรงจำเพาะ ความหนาแน่นต่ำ และคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อื่นๆ ไทเทเนียมและโลหะผสมที่มีราคาสูงในหลายกรณีจะถูกชดเชยด้วยประสิทธิภาพที่สูงกว่า และในบางกรณี ไทเทเนียมและอัลลอยด์ก็เป็นวัสดุเดียวเท่านั้นที่สามารถสร้างอุปกรณ์หรือโครงสร้างที่สามารถทำงานได้ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะที่กำหนด
โลหะผสมไทเทเนียมมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีการบิน โดยมุ่งมั่นที่จะให้ได้โครงสร้างที่เบาที่สุดรวมกับความแข็งแกร่งที่จำเป็น ไทเทเนียมมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับโลหะชนิดอื่น แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงได้ ไทเทเนียมอัลลอยด์ใช้ในการผลิตเคส ชิ้นส่วนยึด ชุดจ่ายไฟ ชิ้นส่วนแชสซี และส่วนประกอบต่างๆ วัสดุเหล่านี้ยังใช้ในการก่อสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นของเครื่องบินด้วย วิธีนี้ช่วยให้คุณลดน้ำหนักได้ 10-25% โลหะผสมไทเทเนียมใช้ในการผลิตจานและใบมีดของคอมเพรสเซอร์ ชิ้นส่วนท่อไอดีและใบพัดนำทาง และตัวยึด
ไทเทเนียมและโลหะผสมของไทเทเนียมยังใช้ในวิทยาศาสตร์จรวดอีกด้วย เนื่องจากการทำงานของเครื่องยนต์ในระยะสั้นและการผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นอย่างรวดเร็วในวิทยาศาสตร์จรวดปัญหาของความแข็งแรงเมื่อยล้าความอดทนคงที่และการคืบคลานบางส่วนจึงถูกกำจัดไปเป็นส่วนใหญ่
เนื่องจากมีความแข็งแรงทางความร้อนสูงไม่เพียงพอ ไทเทเนียมทางเทคนิคจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในการบิน แต่เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงเป็นพิเศษ ในบางกรณี จึงขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมเคมีและการต่อเรือ ดังนั้นจึงใช้ในการผลิตคอมเพรสเซอร์และปั๊มสำหรับการสูบสื่อที่มีฤทธิ์รุนแรงเช่นกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกและเกลือท่อวาล์วปิดเครื่องนึ่งความดันภาชนะประเภทต่างๆตัวกรอง ฯลฯ มีเพียงไทเทเนียมเท่านั้นที่มีความต้านทานการกัดกร่อนใน สภาพแวดล้อมเช่นคลอรีนเปียก สารละลายคลอรีนในน้ำและเป็นกรด ดังนั้นอุปกรณ์สำหรับอุตสาหกรรมคลอรีนจึงทำจากโลหะชนิดนี้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำจากไทเทเนียมและทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น กรดไนตริก (ไม่สูบบุหรี่) ในการต่อเรือ ไทเทเนียมใช้สำหรับการผลิตใบพัด การชุบผิวเรือ เรือดำน้ำ ตอร์ปิโด ฯลฯ เปลือกไม่ยึดติดกับไทเทเนียมและโลหะผสม ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของภาชนะอย่างรวดเร็วในขณะที่เคลื่อนที่
โลหะผสมไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะใช้ในการใช้งานอื่นๆ มากมาย แต่การแพร่กระจายของเทคโนโลยีถูกขัดขวางเนื่องจากต้นทุนที่สูงและความขาดแคลนไทเทเนียม
สารประกอบไทเทเนียมยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ไทเทเนียมคาร์ไบด์มีความแข็งสูงและใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดและสารกัดกร่อน ไทเทเนียมไดออกไซด์สีขาว (TiO2) ใช้ในสี (เช่น ไทเทเนียมสีขาว) และในการผลิตกระดาษและพลาสติก สารประกอบออร์กาโน-ไทเทเนียม (เช่น tetrabutoxytitanium) ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและสารทำให้แข็งตัวในอุตสาหกรรมเคมี สี และสารเคลือบเงา สารประกอบไทเทเนียมอนินทรีย์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เคมีและไฟเบอร์กลาสเป็นสารเติมแต่ง ไทเทเนียมไดโบไรด์เป็นส่วนประกอบสำคัญของวัสดุที่มีความแข็งเป็นพิเศษสำหรับการแปรรูปโลหะ ไทเทเนียมไนไตรด์ใช้ในการเคลือบเครื่องมือ
เมื่อพิจารณาถึงราคาไทเทเนียมที่สูงในปัจจุบัน ไทเทเนียมจึงถูกใช้เพื่อการผลิตอุปกรณ์ทางทหารเป็นหลัก โดยที่บทบาทหลักไม่ได้อยู่ที่ต้นทุน แต่ ข้อกำหนดทางเทคนิค- อย่างไรก็ตาม มีหลายกรณีที่ใช้คุณสมบัติเฉพาะของไทเทเนียมเพื่อความต้องการของพลเรือน เมื่อราคาของไทเทเนียมลดลงและการผลิตเพิ่มขึ้น การใช้โลหะนี้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารและพลเรือนก็จะขยายตัวมากขึ้น
การบิน. ความถ่วงจำเพาะต่ำและความแข็งแรงสูง (โดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง) ของไทเทเนียมและโลหะผสมทำให้เป็นวัสดุการบินที่มีคุณค่ามาก ในด้านการก่อสร้างและการผลิตเครื่องบิน เครื่องยนต์อากาศยานไทเทเนียมกำลังเข้ามาแทนที่อะลูมิเนียมและสเตนเลสมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อลูมิเนียมจะสูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน ไทเทเนียมมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงถึง 430°C และอุณหภูมิที่สูงขึ้นตามลำดับนี้เกิดขึ้นที่ความเร็วสูงเนื่องจากการทำความร้อนตามหลักอากาศพลศาสตร์ ข้อดีของการเปลี่ยนเหล็กเป็นไททาเนียมในการบินคือการลดน้ำหนักโดยไม่สูญเสียความแข็งแรง การลดน้ำหนักโดยรวมพร้อมกับประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูงทำให้น้ำหนักบรรทุก ระยะการบิน และความคล่องตัวของเครื่องบินเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายถึงความพยายามในการขยายการใช้ไทเทเนียมในการสร้างเครื่องบินในการผลิตเครื่องยนต์ โครงสร้างลำตัว การผลิตผิวหนัง และแม้แต่ตัวยึด
ในการก่อสร้างเครื่องยนต์ไอพ่น ไทเทเนียมถูกใช้เพื่อการผลิตใบพัดคอมเพรสเซอร์ จานกังหัน และชิ้นส่วนประทับตราอื่นๆ เป็นหลัก ในที่นี้ ไทเทเนียมจะเข้ามาแทนที่เหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อน การประหยัดน้ำหนักเครื่องยนต์หนึ่งกิโลกรัมช่วยให้ลดน้ำหนักรวมของเครื่องบินได้มากถึง 10 กิโลกรัมเนื่องจากลำตัวที่เบากว่า ในอนาคตมีแผนจะใช้แผ่นไทเทเนียมเพื่อผลิตปลอกห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์
ในการออกแบบเครื่องบิน ไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนลำตัวที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง แผ่นไทเทเนียมใช้สำหรับการผลิตปลอกทุกชนิด ปลอกป้องกันสำหรับสายเคเบิล และตัวกั้นสำหรับโพรเจกไทล์ ตัวทำให้แข็ง โครงลำตัว ซี่โครง ฯลฯ ต่างๆ ทำจากแผ่นไทเทเนียมอัลลอยด์
ตัวเรือน แผ่นปิด ตัวป้องกันสายเคเบิล และตัวนำกระสุนทำจากไทเทเนียมที่ไม่เจือ ไทเทเนียมอัลลอยด์ใช้สำหรับการผลิตเฟรมลำตัว, เฟรม, ท่อและฉากกั้นไฟ
ไทเทเนียมถูกนำมาใช้มากขึ้นในการก่อสร้างเครื่องบิน F-86 และ F-100 ในอนาคต ไทเทเนียมจะถูกใช้เพื่อสร้างประตูแลนดิ้งเกียร์ ท่อระบบไฮดรอลิก ท่อไอเสียและหัวฉีด เสากระโดง แผ่นพับ เสาพับ ฯลฯ
ไทเทเนียมสามารถใช้ทำแผ่นเกราะ ใบพัด และกล่องกระสุนได้
ปัจจุบันไทเทเนียมถูกใช้ในการก่อสร้างเครื่องบินทหาร: Douglas X-3 สำหรับผิวหนัง, Republic F-84F, Curtiss-Wright J-65 และ Boeing B-52
ไทเทเนียมยังใช้ในการสร้างเครื่องบินพลเรือน DC-7 บริษัท Douglas ได้เปลี่ยนอลูมิเนียมอัลลอยด์และสแตนเลสเป็นไททาเนียมในการผลิตห้องโดยสารเครื่องยนต์และฉากกั้นไฟ ได้ประสบความสำเร็จในการลดน้ำหนักของโครงสร้างเครื่องบินได้ประมาณ 90 กิโลกรัม ปัจจุบันน้ำหนักของชิ้นส่วนไทเทเนียมในเครื่องบินลำนี้คือ 2% และมีแผนจะเพิ่มตัวเลขนี้เป็น 20% ของน้ำหนักรวมของเครื่องบิน
การใช้ไทเทเนียมทำให้สามารถลดน้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์ได้ แผ่นไทเทเนียมใช้สำหรับพื้นและประตู การลดน้ำหนักของเฮลิคอปเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ (ประมาณ 30 กก.) ทำได้สำเร็จอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนโลหะผสมเหล็กเป็นไททาเนียมเพื่อปกปิดใบพัด
กองทัพเรือ. ความต้านทานการกัดกร่อนของไทเทเนียมและโลหะผสมทำให้เป็นวัสดุที่มีคุณค่าสูงในทะเล กระทรวงกองทัพเรือสหรัฐฯ กำลังดำเนินการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับความต้านทานการกัดกร่อนของไทเทเนียมเมื่อสัมผัสกับก๊าซควัน ไอน้ำ น้ำมัน และน้ำทะเล มีค่าใกล้เคียงกันใน กิจการกองทัพเรือไทเทเนียมยังมีความแข็งแรงจำเพาะสูงอีกด้วย
ความถ่วงจำเพาะต่ำของโลหะ รวมกับความต้านทานการกัดกร่อน เพิ่มความคล่องตัวและระยะของเรือ และยังช่วยลดต้นทุนในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมวัสดุอีกด้วย
การใช้งานไทเทเนียมในการใช้งานทางเรือ ได้แก่ การผลิตท่อไอเสียสำหรับ เครื่องยนต์ดีเซลเรือดำน้ำไดรฟ์ เครื่องมือวัด,ท่อผนังบางสำหรับคอนเดนเซอร์และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่าไทเทเนียมสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของท่อไอเสียได้เช่นเดียวกับโลหะอื่น ๆ เรือดำน้ำ- เมื่อนำไปใช้กับจานเครื่องมือวัดที่ทำงานโดยสัมผัสกับน้ำเกลือ น้ำมันเบนซิน หรือน้ำมัน ไทเทเนียมจะให้ความทนทานที่ดีกว่า กำลังสำรวจความเป็นไปได้ของการใช้ไททาเนียมสำหรับการผลิตท่อแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งจะต้องทนต่อการกัดกร่อนในน้ำทะเลที่ล้างท่อภายนอกและในขณะเดียวกันก็ต้านทานผลกระทบของคอนเดนเสทไอเสียที่ไหลภายในท่อเหล่านั้น กำลังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการผลิตเสาอากาศและส่วนประกอบของการติดตั้งเรดาร์จากไททาเนียมซึ่งจำเป็นต้องทนทานต่อผลกระทบของก๊าซไอเสียและน้ำทะเล ไทเทเนียมยังสามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนต่างๆ เช่น วาล์ว ใบพัด ชิ้นส่วนกังหัน เป็นต้น
ปืนใหญ่. เห็นได้ชัดว่าผู้บริโภคไทเทเนียมรายใหญ่ที่สุดอาจเป็นปืนใหญ่ ซึ่งขณะนี้มีการวิจัยอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับต้นแบบต่างๆ อย่างไรก็ตาม ในด้านนี้ การผลิตเฉพาะชิ้นส่วนแต่ละชิ้นและชิ้นส่วนที่ทำจากไทเทเนียมเท่านั้นที่ได้รับมาตรฐาน การใช้ไททาเนียมอย่างจำกัดมากในปืนใหญ่ แม้ว่าจะมีการวิจัยจำนวนมาก แต่ก็อธิบายได้ด้วยต้นทุนที่สูง
มีการตรวจสอบชิ้นส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ปืนใหญ่จากมุมมองของความเป็นไปได้ที่ไทเทเนียมจะเข้ามาแทนที่วัสดุทั่วไป โดยขึ้นอยู่กับราคาไทเทเนียมที่ลดลง จุดสนใจหลักอยู่ที่ชิ้นส่วนที่การลดน้ำหนักมีความสำคัญ (ชิ้นส่วนที่ถือด้วยมือและขนส่งทางอากาศ)
แผ่นฐานปูนทำจากไทเทเนียมแทนเหล็ก ด้วยการเปลี่ยนใหม่นี้และหลังจากการทำงานใหม่ แทนที่จะใช้แผ่นเหล็กสองซีกที่มีน้ำหนักรวม 22 กก. คุณสามารถสร้างชิ้นส่วนหนึ่งชิ้นที่มีน้ำหนัก 11 กก. ได้ ด้วยการทดแทนนี้ คุณจึงสามารถลดจำนวนลงได้ พนักงานบริการจากสามคนเป็นสองคน กำลังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการใช้ไทเทเนียมเพื่อผลิตตัวจับเปลวไฟของปืน
แท่นยึดปืน ชิ้นส่วนขวางของแคร่ และกระบอกสูบที่ทำจากไททาเนียมอยู่ในระหว่างการทดสอบ ไทเทเนียมสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตขีปนาวุธและขีปนาวุธนำวิถี
การศึกษาครั้งแรกของไทเทเนียมและโลหะผสมแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการผลิตแผ่นเกราะจากพวกเขา จากการศึกษาเหล่านี้ การเปลี่ยนเกราะเหล็ก (หนา 12.7 มม.) เป็นเกราะไททาเนียมที่มีความต้านทานกระสุนปืนเท่ากัน (หนา 16 มม.) ช่วยให้ลดน้ำหนักได้สูงสุดถึง 25%
โลหะผสมไทเทเนียม ปรับปรุงคุณภาพทำให้เราหวังว่าจะสามารถเปลี่ยนแผ่นเหล็กเป็นแผ่นไทเทเนียมที่มีความหนาเท่ากันซึ่งช่วยลดน้ำหนักได้ถึง 44% การใช้งานทางอุตสาหกรรมไทเทเนียมจะให้ความคล่องตัวที่มากขึ้น เพิ่มระยะการขนส่งและความทนทานของอาวุธ ระดับการพัฒนาในปัจจุบัน การขนส่งทางอากาศทำให้เห็นถึงข้อดีของรถหุ้มเกราะเบาและยานพาหนะอื่นๆ ที่ทำจากไททาเนียมอย่างเห็นได้ชัด แผนกปืนใหญ่ตั้งใจที่จะจัดเตรียมหมวกกันน็อค ดาบปลายปืน เครื่องยิงลูกระเบิด และเครื่องพ่นไฟมือที่ทำจากไทเทเนียมให้กับทหารราบในอนาคต โลหะผสมไททาเนียมถูกใช้ครั้งแรกในปืนใหญ่เพื่อสร้างลูกสูบของปืนอัตโนมัติบางชนิด
ขนส่ง. ประโยชน์หลายประการของการใช้ไทเทเนียมในรถหุ้มเกราะก็นำไปใช้กับยานพาหนะได้เช่นกัน
การเปลี่ยนวัสดุโครงสร้างที่ใช้ในปัจจุบันโดยองค์กรวิศวกรรมการขนส่งด้วยไททาเนียมควรนำไปสู่การลดการใช้เชื้อเพลิง เพิ่มความสามารถในการบรรทุก เพิ่มขีดจำกัดความล้าของชิ้นส่วนของกลไกข้อเหวี่ยง ฯลฯ ทางรถไฟการลดน้ำหนักที่ตายแล้วเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การลดน้ำหนักรวมของลูกกลิ้งที่ลดลงอย่างมากเนื่องจากการใช้ไทเทเนียมจะช่วยให้ประหยัดแรงฉุด ลดขนาดของวารสารและกล่องเพลา
น้ำหนักก็มีความสำคัญเช่นกันสำหรับรถลากจูง ยานพาหนะ- ในกรณีนี้ การเปลี่ยนเหล็กเป็นไททาเนียมในการผลิตเพลาและล้อจะช่วยเพิ่มความสามารถในการบรรทุกสินค้าอีกด้วย
ความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยการลดราคาของไทเทเนียมจาก 15 เป็น 2-3 ดอลลาร์ต่อปอนด์ของผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปไทเทเนียม
อุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ ในการผลิตอุปกรณ์สำหรับอุตสาหกรรมเคมี ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะเป็นสิ่งสำคัญที่สุด การลดน้ำหนักและเพิ่มความแข็งแรงของอุปกรณ์ก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน ตามหลักเหตุผลแล้ว ควรสันนิษฐานว่าไทเทเนียมสามารถให้ประโยชน์หลายประการในการผลิตอุปกรณ์สำหรับการขนส่งกรด ด่าง และเกลืออนินทรีย์ ความเป็นไปได้เพิ่มเติมสำหรับการใช้ไททาเนียมจะเปิดขึ้นในการผลิตอุปกรณ์ เช่น ถัง เสา ตัวกรอง และกระบอกสูบแรงดันสูงทุกชนิด
การใช้ท่อไทเทเนียมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของคอยล์ทำความร้อนในหม้อนึ่งความดันและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในห้องปฏิบัติการ การบังคับใช้ไทเทเนียมสำหรับการผลิตกระบอกสูบซึ่งก๊าซและของเหลวถูกเก็บภายใต้ความกดดันเป็นเวลานานนั้นแสดงให้เห็นได้จากการใช้หลอดแก้วที่หนักกว่าสำหรับการวิเคราะห์ระดับจุลภาคของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ (แสดงในส่วนบนของภาพ) เนื่องจากความหนาของผนังบางและความถ่วงจำเพาะต่ำ จึงทำให้สามารถชั่งน้ำหนักท่อนี้ได้เมื่อมีความไวมากขึ้น เครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ขนาดที่เล็กกว่า ในกรณีนี้ การผสมผสานระหว่างความเบาและความต้านทานการกัดกร่อนช่วยเพิ่มความแม่นยำของการวิเคราะห์ทางเคมี
การใช้งานอื่นๆ แนะนำให้ใช้ไทเทเนียมในอุตสาหกรรมอาหาร น้ำมัน และไฟฟ้า รวมถึงการผลิตเครื่องมือผ่าตัดและในการผ่าตัดด้วย
โต๊ะเตรียมอาหารและโต๊ะนึ่งทำจากไทเทเนียมมีคุณภาพเหนือกว่าผลิตภัณฑ์เหล็ก
ในแหล่งขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ การต่อสู้กับการกัดกร่อนถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้นการใช้ไทเทเนียมจะทำให้สามารถเปลี่ยนแท่งอุปกรณ์ที่สึกกร่อนได้น้อยลง ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาและสำหรับการผลิตท่อส่งน้ำมันเป็นที่พึงปรารถนาที่จะใช้ไทเทเนียมซึ่งยังคงคุณสมบัติทางกลที่อุณหภูมิสูงและมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี
ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า ไทเทเนียมสามารถใช้เป็นสายเคเบิลหุ้มเกราะได้ เนื่องจากมีความแข็งแรงจำเพาะที่ดี มีความต้านทานไฟฟ้าสูง และมีคุณสมบัติไม่เป็นแม่เหล็ก
อุตสาหกรรมต่างๆ เริ่มใช้ตัวยึดแบบใดแบบหนึ่งที่ทำจากไททาเนียม การใช้ไทเทเนียมเพิ่มเติมนั้นเป็นไปได้สำหรับการผลิตเครื่องมือผ่าตัด สาเหตุหลักมาจากความต้านทานการกัดกร่อน เครื่องมือไทเทเนียมมีความเหนือกว่าเครื่องมือผ่าตัดทั่วไปในเรื่องนี้เมื่อต้องผ่านการต้มหรือนึ่งฆ่าเชื้อซ้ำๆ
ในด้านการผ่าตัด ไทเทเนียมได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหนือกว่าไวทัลเลี่ยมและสเตนเลส การมีอยู่ของไทเทเนียมในร่างกายค่อนข้างเป็นที่ยอมรับ แผ่นไทเทเนียมและสกรูสำหรับยึดกระดูกอยู่ในร่างกายของสัตว์เป็นเวลาหลายเดือน และกระดูกก็ขยายตัวเป็นเกลียวของเกลียวและเข้าไปในรูของแผ่น
ข้อดีของไทเทเนียมก็คือเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อก่อตัวบนจาน
ประมาณครึ่งหนึ่งของผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมที่ผลิตในโลกมักจะถูกส่งไปยังอุตสาหกรรมอากาศยานพลเรือน แต่การลดลงหลังจากเหตุการณ์โศกนาฏกรรมที่รู้จักกันดีทำให้ผู้เข้าร่วมในอุตสาหกรรมจำนวนมากมองหาพื้นที่ใหม่ๆ ในการใช้ไทเทเนียม เนื้อหานี้เป็นส่วนแรกของการคัดเลือกสิ่งพิมพ์ในสื่อโลหะวิทยาต่างประเทศที่อุทิศให้กับโอกาสของไทเทเนียมใน สภาพที่ทันสมัย- ตามการประมาณการของหนึ่งในผู้ผลิตไทเทเนียมชั้นนำของอเมริกา RT1 จากปริมาณการผลิตไทเทเนียมทั้งหมดในระดับโลกที่ระดับ 50-60,000 ตันต่อปี ส่วนการบินและอวกาศมีการบริโภคมากถึง 40 รายการ การใช้งานทางอุตสาหกรรมและ การสมัครบัญชีสำหรับ 34 และพื้นที่ทหารบัญชีสำหรับ 16 และประมาณ 10 เกิดจากการใช้ไทเทเนียมในสินค้าอุปโภคบริโภค การใช้งานในอุตสาหกรรมของไทเทเนียมรวมถึงกระบวนการทางเคมี พลังงาน น้ำมันและก๊าซ และโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำทะเล การใช้งานทางทหารที่ไม่ใช่การบินรวมถึงการใช้ปืนใหญ่และยานรบเป็นหลัก ภาคส่วนที่มีการใช้ไทเทเนียมในปริมาณมาก ได้แก่ ยานยนต์ สถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง สินค้ากีฬา และเครื่องประดับ แท่งไทเทเนียมเกือบทั้งหมดผลิตในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และ CIS - ยุโรปคิดเป็นเพียง 3.6 ของปริมาณทั่วโลก ตลาดระดับภูมิภาคการใช้ไทเทเนียมในขั้นสุดท้ายนั้นแตกต่างกันไปอย่างมาก ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดของความเป็นเอกลักษณ์คือญี่ปุ่น ซึ่งภาคการบินพลเรือนคิดเป็นเพียง 2-3 เท่านั้น ในขณะที่ใช้ 30 ของปริมาณการใช้ไทเทเนียมทั้งหมดในอุปกรณ์และองค์ประกอบโครงสร้างของโรงงานเคมี ประมาณ 20% ของความต้องการทั้งหมดในญี่ปุ่นมาจากพลังงานนิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงแข็ง ส่วนที่เหลือมาจากสถาปัตยกรรม การแพทย์ และการกีฬา ภาพที่ตรงกันข้ามนั้นพบเห็นได้ในสหรัฐอเมริกาและยุโรปโดยเฉพาะ คุ้มค่ามากมีการบริโภคในภาคการบินและอวกาศ 60-75 และ 50-60 สำหรับแต่ละภูมิภาค ตามลำดับ ในสหรัฐอเมริกา ตลาดปลายทางที่แข็งแกร่งแต่เดิมได้แก่ เคมีภัณฑ์ อุปกรณ์การแพทย์ อุปกรณ์อุตสาหกรรมขณะที่ในยุโรปส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดตกอยู่ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซและอุตสาหกรรมก่อสร้าง การพึ่งพาอย่างมากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศถือเป็นข้อกังวลมายาวนานสำหรับอุตสาหกรรมไทเทเนียม ซึ่งกำลังพยายามขยายการใช้งานของไทเทเนียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงการชะลอตัวของการบินพลเรือนทั่วโลกในปัจจุบัน ตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาในไตรมาสแรกของปี 2546 มีการนำเข้าฟองน้ำไทเทเนียมลดลงอย่างมีนัยสำคัญ - เพียง 1,319 ตันซึ่งน้อยกว่า 62 ตัน 3,431 ตันในช่วงเวลาเดียวกันของปี 2545 ตามที่ John Barber ผู้อำนวยการฝ่ายพัฒนาตลาดสำหรับผู้ผลิตไทเทเนียมรายใหญ่และซัพพลายเออร์ Tipe ของสหรัฐอเมริกา ภาคการบินและอวกาศจะเป็นหนึ่งในตลาดชั้นนำสำหรับไทเทเนียมเสมอ แต่เราต้องก้าวข้ามความท้าทายและตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุตสาหกรรมของเราจะไม่เป็นไปตามวงจรของ การเติบโตและการลดลงในภาคการบินและอวกาศ ผู้ผลิตชั้นนำของอุตสาหกรรมไทเทเนียมบางรายมองเห็นโอกาสที่เพิ่มขึ้นแล้ว ตลาดที่มีอยู่ซึ่งหนึ่งในนั้นคือตลาดอุปกรณ์และวัสดุสำหรับงานใต้น้ำ Martin Proko ผู้จัดการฝ่ายขายและการจัดจำหน่ายของ RT1 กล่าวไว้ว่า ไทเทเนียมถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานและใต้ทะเลมาเป็นเวลานานแล้ว นับตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 แต่ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา พื้นที่เหล่านี้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและมีการเติบโตที่สอดคล้องกัน ในตลาดเฉพาะกลุ่ม ในส่วนใต้ทะเล การเติบโตส่วนใหญ่ได้รับแรงผลักดันจากการขุดเจาะที่ระดับความลึกมากขึ้น โดยที่ไทเทเนียมเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุด วงจรชีวิตใต้น้ำของมันคือห้าสิบปี ซึ่งเป็นระยะเวลาปกติของโครงการใต้น้ำ พื้นที่ที่การใช้ไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นได้แสดงไว้ข้างต้นแล้ว ตามที่ Bob Funnell ผู้จัดการฝ่ายขายของ Howmet Ti-Cast ชี้ให้เห็น สถานะปัจจุบันของตลาดสามารถมองเห็นได้จากการเพิ่มโอกาสในด้านใหม่ๆ เช่น ชิ้นส่วนที่หมุนได้สำหรับเทอร์โบชาร์จเจอร์ของรถบรรทุก จรวด และปั๊ม
หนึ่งในโครงการปัจจุบันของเราคือการพัฒนาระบบปืนใหญ่เบา BAE Novitzer XM777 ที่มีลำกล้อง 155 มม. Howmet จะจัดหาโครงสร้างการหล่อไทเทเนียม 17 รายการจากทั้งหมด 28 รายการสำหรับการติดตั้งปืนแต่ละอัน ซึ่งคาดว่าจะเริ่มส่งมอบให้กับหน่วย USMC ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2547 ด้วยน้ำหนักปืนรวม 9,800 ปอนด์ หรือประมาณ 4.44 ตัน ไทเทเนียมมีน้ำหนักประมาณ 2,600 ปอนด์ หรือประมาณ 1.18 ตัน โดยใช้โลหะผสม 6A14U ที่มีการหล่อจำนวนมาก Frank Hrster ผู้จัดการระบบสนับสนุนการยิงของ BAE 8u81et8 กล่าว ระบบ XM777 นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทดแทนระบบ M198 Hovitzer ในปัจจุบัน ซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 17,000 ปอนด์ (ประมาณ 7.71 ตัน) มีการวางแผนการผลิตจำนวนมากในช่วงปีพ.ศ. 2549 ถึง พ.ศ. 2553 โดยเริ่มแรกมีกำหนดการส่งมอบในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และอิตาลี แต่โครงการนี้อาจขยายออกไปเพื่อจัดหาประเทศสมาชิก NATO John Barber แห่ง Timet ชี้ให้เห็นตัวอย่างดังกล่าว อุปกรณ์ทางทหารในการออกแบบที่ใช้ไทเทเนียมในปริมาณมากคือรถถัง Abram และยานรบแบรดลีย์ เป็นเวลาสองปีแล้วที่โครงการร่วมของ NATO สหรัฐอเมริกา และบริเตนใหญ่กำลังดำเนินการเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของการใช้ไทเทเนียมในอาวุธและระบบป้องกัน ตามที่ระบุไว้มากกว่าหนึ่งครั้ง ไทเทเนียมเหมาะมากสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์อย่างไรก็ตามส่วนแบ่งของทิศทางนี้ค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว - ประมาณ 1 ของปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ทั้งหมดหรือ 500 ตันต่อปีตามข้อมูลของอิตาลี บริษัท Poggipolini ผู้ผลิตส่วนประกอบและชิ้นส่วนไทเทเนียมสำหรับรถ Formula-1 และรถจักรยานยนต์สำหรับแข่งขัน Daniele Stoppolini หัวหน้าฝ่ายวิจัยและพัฒนาของบริษัทนี้ เชื่อว่าความต้องการไทเทเนียมในตลาดนี้ในปัจจุบันอยู่ที่ระดับ 500 ตัน โดยมีการใช้วัสดุนี้อย่างมากในการออกแบบวาล์ว สปริง ท่อไอเสีย ระบบเพลาส่งกำลัง โบลท์ อาจเพิ่มขึ้นได้เกือบไม่ถึง 16,000 ตันต่อปี เขากล่าวเสริมว่าบริษัทของเขาเพิ่งเริ่มพัฒนาการผลิตโบลต์ไทเทเนียมแบบอัตโนมัติเพื่อลดต้นทุนการผลิต ในความเห็นของเขา ปัจจัยจำกัดเนื่องจากการที่การใช้ไทเทเนียมไม่ได้ขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์คือความไม่แน่นอนของอุปสงค์และความไม่แน่นอนในการจัดหาวัตถุดิบ ในเวลาเดียวกัน ไทเทเนียมยังคงมีศักยภาพสูงในอุตสาหกรรมยานยนต์ ซึ่งผสมผสานคุณลักษณะด้านน้ำหนักและความแข็งแกร่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคอยล์สปริงและระบบไอเสียจากก๊าซไอเสีย น่าเสียดายที่เมื่อ ตลาดอเมริกาการใช้ไทเทเนียมอย่างแพร่หลายในระบบเหล่านี้สังเกตได้เฉพาะในรุ่นกึ่งสปอร์ตที่ค่อนข้างพิเศษอย่าง Chevrolet-Corvette Z06 ซึ่งไม่มีทางอ้างสิทธิ์ในบทบาทของรถยนต์มวลชนได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความท้าทายอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการประหยัดเชื้อเพลิงและความต้านทานการกัดกร่อน แนวโน้มของไทเทเนียมในพื้นที่นี้จึงยังคงอยู่ สำหรับการอนุมัติในตลาดที่ไม่ใช่การบินและอวกาศและการทหาร กิจการร่วมค้า UNITI ได้ถูกสร้างขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ในชื่อของบริษัท โดยใช้คำว่า unity - unity และ Ti ซึ่งเป็นการกำหนดไทเทเนียมในตารางธาตุ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของบริษัทชั้นนำของโลก ผู้ผลิตไทเทเนียม - American Allegheny Technologies และ VSMPO-Avisma ของรัสเซีย ในฐานะประธานของบริษัทใหม่ Karl Moulton กล่าวว่า ตลาดเหล่านี้ถูกแยกออกโดยเจตนา - เราตั้งใจที่จะทำ บริษัทใหม่ซัพพลายเออร์ชั้นนำในอุตสาหกรรมที่ใช้ชิ้นส่วนและส่วนประกอบไทเทเนียม โดยหลักๆ คือปิโตรเคมีและพลังงาน นอกจากนี้ เรายังตั้งใจที่จะทำการตลาดอย่างจริงจังในด้านอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำทะเล ยานพาหนะ สินค้าอุปโภคบริโภค และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันเชื่อว่าโรงงานผลิตของเราส่งเสริมซึ่งกันและกันอย่างดี - VSMPO มีความสามารถที่โดดเด่นสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย Allegheny มีประเพณีที่ยอดเยี่ยมในการผลิตผลิตภัณฑ์แผ่นรีดไทเทเนียมแบบเย็นและแบบร้อน ผลิตภัณฑ์ของ UNITI คาดว่าจะมีส่วนแบ่งในตลาดไทเทเนียมทั่วโลกที่ 45 ล้านปอนด์ หรือประมาณ 20,411 ตัน ตลาดอุปกรณ์ทางการแพทย์ถือได้ว่าเป็นตลาดที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง - จากข้อมูลของ English Titanium International Group ปริมาณไทเทเนียมทั่วโลกทั่วโลกในการปลูกถ่ายและขาเทียมต่างๆ อยู่ที่ประมาณ 1,000 ตัน และตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นตามความเป็นไปได้ของการผ่าตัดเพื่อทดแทน ข้อต่อของมนุษย์หลังเกิดอุบัติเหตุหรืออุบัติเหตุเพิ่มขึ้น นอกจากข้อดีที่ชัดเจนของความยืดหยุ่น ความแข็งแรง และความเบาแล้ว ไทเทเนียมยังเข้ากันได้สูงกับร่างกายในแง่ทางชีวภาพ เนื่องจากไม่มีการกัดกร่อนต่อเนื้อเยื่อและของเหลวในร่างกายมนุษย์ สมาคมทันตกรรมแห่งสหรัฐอเมริกา (American Dental Association) ระบุว่า การใช้ฟันปลอมและรากฟันเทียมเพิ่มขึ้นอย่างมาก เพิ่มขึ้นสามเท่าในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ตามข้อมูลของสมาคมทันตกรรมอเมริกัน ซึ่งส่วนใหญ่เนื่องมาจากลักษณะของไทเทเนียม แม้ว่าการใช้ไทเทเนียมในสถาปัตยกรรมจะมีมายาวนานกว่า 25 ปีแล้ว แต่การใช้ไทเทเนียมอย่างแพร่หลายในพื้นที่นี้เพิ่งเริ่มต้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเท่านั้น การขยายสนามบินอาบูดาบีในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ซึ่งมีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2549 จะใช้ไทเทเนียมมากถึง 1.5 ล้านปอนด์หรือประมาณ 680 ตัน โครงการสถาปัตยกรรมและการก่อสร้างที่แตกต่างกันจำนวนมากที่ใช้ไทเทเนียมได้รับการวางแผนที่จะดำเนินการไม่เพียง แต่ในประเทศที่พัฒนาแล้วของสหรัฐอเมริกา, แคนาดา, บริเตนใหญ่, เยอรมนี, สวิตเซอร์แลนด์, เบลเยียม, สิงคโปร์ แต่ยังรวมถึงในอียิปต์และเปรูด้วย
ส่วนตลาดสินค้าอุปโภคบริโภคในปัจจุบันเป็นส่วนที่เติบโตเร็วที่สุดของตลาดไทเทเนียม ในขณะที่ 10 ปีที่แล้วกลุ่มนี้มีเพียง 1-2 ของตลาดไทเทเนียม แต่ปัจจุบันเติบโตขึ้นเป็น 8-10 ของตลาด โดยรวมแล้วการบริโภคไทเทเนียมในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่าของอัตราของตลาดไทเทเนียมโดยรวม การใช้ไทเทเนียมในกีฬามีอายุการใช้งานยาวนานที่สุดและเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของการใช้ไทเทเนียมในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภค สาเหตุที่ทำให้ความนิยมใช้ไทเทเนียมคือ อุปกรณ์กีฬา เป็นเรื่องง่าย - ช่วยให้ได้อัตราส่วนน้ำหนักต่อความแข็งแรงที่เหนือกว่าโลหะอื่นๆ การใช้ไทเทเนียมในจักรยานเริ่มขึ้นเมื่อประมาณ 25-30 ปีที่แล้ว และถือเป็นการใช้ไทเทเนียมครั้งแรกในอุปกรณ์กีฬา ท่อหลักที่ใช้คือโลหะผสม Ti3Al-2.5V ASTM เกรด 9 ชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม ได้แก่ เบรก เฟือง และสปริงเบาะนั่ง การใช้ไทเทเนียมในการผลิตไม้กอล์ฟเริ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 80 และต้นทศวรรษที่ 90 โดยผู้ผลิตไม้กอล์ฟในญี่ปุ่น จนถึงปี 1994-1995 การใช้ไทเทเนียมนี้แทบไม่เป็นที่รู้จักในสหรัฐอเมริกาและยุโรป สิ่งนี้เปลี่ยนไปเมื่อคัลลาเวย์เปิดตัว Ruger Titanium ที่ผลิตพัตเตอร์ไทเทเนียมชื่อ Great Big Bertha เนื่องจากคุณประโยชน์ที่ชัดเจนและด้วยความช่วยเหลือจากการตลาดที่คิดมาอย่างดีของคัลลาเวย์ ไม้กอล์ฟไทเทเนียมจึงได้รับความนิยมอย่างมากในทันที ในช่วงเวลาสั้นๆ ไม้กอล์ฟไทเทเนียมได้เปลี่ยนจากการเป็นอุปกรณ์พิเศษและมีราคาแพงสำหรับนักกอล์ฟกลุ่มเล็กๆ มาเป็นไม้กอล์ฟที่ใช้กันอย่างแพร่หลายโดยนักกอล์ฟส่วนใหญ่ในขณะที่ยังคงมีราคาแพงกว่าไม้กอล์ฟเหล็ก ในความคิดของฉันฉันต้องการอ้างอิงถึงแนวโน้มหลักในการพัฒนาตลาดกอล์ฟซึ่งเปลี่ยนจากเทคโนโลยีขั้นสูงไปสู่การผลิตจำนวนมากในระยะเวลาอันสั้น 4-5 ปีตามเส้นทางของอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่มีแรงงานสูง ต้นทุนเช่นการผลิตเสื้อผ้า ของเล่น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การผลิตไม้กอล์ฟได้เข้าสู่ประเทศที่มีแรงงานถูกที่สุดเป็นอันดับแรกไปยังไต้หวัน จากนั้นไปที่จีน และตอนนี้โรงงานกำลังถูกสร้างขึ้นในประเทศที่มีแรงงานถูกกว่าเช่นเวียดนามและ ไททาเนียมของประเทศไทยถูกใช้สำหรับไดรเวอร์อย่างแน่นอน โดยคุณภาพที่เหนือกว่านั้นให้ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนและปรับราคาให้สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ไทเทเนียมยังไม่พบว่ามีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในไม้กอล์ฟรุ่นต่อๆ ไป เนื่องจากต้นทุนที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญยังไม่สอดคล้องกับการปรับปรุงการเล่นที่สอดคล้องกัน ปัจจุบัน ไดรเวอร์ส่วนใหญ่ผลิตด้วยหน้าไม้ตีปลอมแปลง หน้าไม้ตีหรือหน้าไม้หล่อ และ a เมื่อเร็ว ๆ นี้สมาคมกอล์ฟมืออาชีพ ROA ได้อนุญาตให้เพิ่มขีดจำกัดบนของสิ่งที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์การคืน ซึ่งผู้ผลิตไม้กอล์ฟทุกรายจะพยายามเพิ่มคุณสมบัติของสปริงของพื้นผิวไม้กอล์ฟ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องลดความหนาของพื้นผิวกระแทกและใช้โลหะผสมที่แข็งแกร่งกว่าเช่น SP700, 15-3-3-3 และ VT-23 ตอนนี้เรามาดูการใช้ไทเทเนียมและโลหะผสมกับอุปกรณ์กีฬาอื่นๆ กัน ท่อสำหรับจักรยานแข่งและชิ้นส่วนอื่นๆ ทำจากโลหะผสม ASTM เกรด 9 Ti3Al-2.5V มีการใช้แผ่นไทเทเนียมจำนวนมากอย่างน่าประหลาดใจในการผลิตมีดดำน้ำ ผู้ผลิตส่วนใหญ่ใช้โลหะผสม Ti6Al-4V แต่โลหะผสมนี้ไม่ได้ให้ความทนทานของคมตัดเท่ากับโลหะผสมอื่นที่แข็งแกร่งกว่า ผู้ผลิตบางรายเปลี่ยนมาใช้โลหะผสม VT23
ราคาขายปลีกของมีดดำน้ำไทเทเนียมอยู่ที่ประมาณ 70-80 เหรียญสหรัฐ เกือกม้าไทเทเนียมหล่อช่วยลดน้ำหนักได้มากเมื่อเทียบกับเหล็ก ในขณะที่ยังคงให้ความแข็งแกร่งที่จำเป็น น่าเสียดายที่การใช้ไทเทเนียมนี้ไม่ประสบผลสำเร็จเพราะเกือกม้าไทเทเนียมจุดประกายและทำให้ม้าหวาดกลัว น้อยคนนักที่จะตกลงที่จะใช้เกือกม้าไทเทเนียมหลังจากประสบการณ์ครั้งแรกที่ไม่ประสบความสำเร็จ บริษัท Titanium Beach ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองนิวพอร์ตบีช รัฐแคลิฟอร์เนีย นิวพอร์ตบีช รัฐแคลิฟอร์เนีย ได้พัฒนาใบมีดสเก็ตที่ทำจากโลหะผสม Ti6Al-4V น่าเสียดายที่ความทนทานของขอบใบมีดก็เป็นปัญหาอีกครั้งที่นี่ ฉันคิดว่าผลิตภัณฑ์นี้มีโอกาสคงอยู่ได้หากผู้ผลิตใช้โลหะผสมที่แข็งแกร่งกว่า เช่น 15-3-3-3 หรือ VT-23 ไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปีนเขาและเดินป่า สำหรับสิ่งของเกือบทั้งหมดที่นักปีนเขาและนักปีนเขาพกติดตัวไปในขวดเป้สะพายหลัง ถ้วยราคาขายปลีก 20-30 ดอลลาร์ ชุดทำอาหารราคาขายปลีกประมาณ 50 ดอลลาร์ เครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร ส่วนใหญ่ทำจากไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์เกรด 1 2. ตัวอย่างอื่นๆ ของอุปกรณ์ปีนเขาและเดินป่า ได้แก่ เตาขนาดกะทัดรัด เสาเต็นท์และที่ยึด ขวานน้ำแข็ง และสว่านเจาะน้ำแข็ง ผู้ผลิตปืนเพิ่งเริ่มผลิตปืนพกไทเทเนียมสำหรับทั้งการยิงกีฬาและการบังคับใช้กฎหมาย
เครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นตลาดที่ค่อนข้างใหม่และเติบโตอย่างรวดเร็วสำหรับไทเทเนียม ในหลายกรณี การใช้ไทเทเนียมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไม่เพียงแต่ได้รับแรงผลักดันจากคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปลักษณ์ที่น่าดึงดูดของผลิตภัณฑ์ด้วย ไทเทเนียมเกรด 1 บริสุทธิ์เชิงพาณิชย์ใช้ในการผลิตเคสแล็ปท็อป โทรศัพท์มือถือ, โทรทัศน์พลาสมาจอแบน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ การใช้ไทเทเนียมในการผลิตลำโพงให้คุณสมบัติทางเสียงที่ดีกว่า เนื่องจากไทเทเนียมมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับเหล็ก ส่งผลให้มีความไวต่อเสียงเพิ่มขึ้น นาฬิกาไทเทเนียมซึ่งผู้ผลิตในญี่ปุ่นเปิดตัวสู่ตลาดเป็นครั้งแรก ปัจจุบันเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมสำหรับผู้บริโภคที่มีราคาไม่แพงและเป็นที่ยอมรับมากที่สุด การบริโภคไทเทเนียมทั่วโลกในการผลิตเครื่องประดับร่างกายแบบดั้งเดิมและที่เรียกว่าเครื่องประดับร่างกายวัดได้หลายสิบตัน คุณสามารถเห็นแหวนแต่งงานไทเทเนียมได้มากขึ้น และแน่นอนว่าผู้ที่สวมเครื่องประดับบนร่างกายก็จำเป็นต้องใช้ไทเทเนียมเท่านั้น ไทเทเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์ยึดและข้อต่อทางทะเล ซึ่งการผสมผสานระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงสูงเป็นสิ่งสำคัญมาก Atlas Ti ซึ่งตั้งอยู่ในลอสแอนเจลิส ผลิตผลิตภัณฑ์เหล่านี้มากมายจากโลหะผสม VTZ-1 การใช้ไทเทเนียมในการผลิตเครื่องมือเริ่มขึ้นครั้งแรกในสหภาพโซเวียตในช่วงต้นทศวรรษที่ 80 เมื่อได้รับคำแนะนำจากรัฐบาล จึงมีการผลิตเครื่องมือที่มีน้ำหนักเบาและสะดวกสบายเพื่อทำให้การทำงานของคนงานง่ายขึ้น โรงงานแปรรูปโลหะ Verkhne-Saldinskoe ยักษ์ใหญ่ด้านการผลิตไทเทเนียมของสหภาพโซเวียต สมาคมการผลิตในเวลานั้น บริษัทได้ผลิตพลั่วไทเทเนียม เครื่องถอนตะปู ชะแลง ขวาน และกุญแจ
ต่อมาผู้ผลิตเครื่องมือในญี่ปุ่นและอเมริกาเริ่มใช้ไทเทเนียมในผลิตภัณฑ์ของตน ไม่นานมานี้ VSMPO ได้ทำสัญญากับ Boeing สำหรับการจัดหาแผ่นไทเทเนียม สัญญานี้มีประโยชน์อย่างมากต่อการพัฒนาการผลิตไทเทเนียมในรัสเซียอย่างไม่ต้องสงสัย ไทเทเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์มานานหลายปี ข้อดีคือมีความแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อน และที่สำคัญ บางคนแพ้นิกเกิลซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของสแตนเลส ในขณะที่ไม่มีใครแพ้ไททาเนียม โลหะผสมที่ใช้คือไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์และ Ti6-4Eli ไทเทเนียมใช้ในการผลิตเครื่องมือผ่าตัด อุปกรณ์เทียมทั้งภายในและภายนอก รวมถึงเครื่องมือที่สำคัญ เช่น ลิ้นหัวใจ ไม้ค้ำยันและเก้าอี้รถเข็นทำจากไทเทเนียม การใช้ไทเทเนียมในงานศิลปะย้อนกลับไปในปี 1967 เมื่อมีการสร้างอนุสาวรีย์ไทเทเนียมแห่งแรกในมอสโก
ปัจจุบัน อนุสาวรีย์และอาคารไทเทเนียมจำนวนมากได้ถูกสร้างขึ้นในเกือบทุกทวีป รวมถึงอาคารที่มีชื่อเสียง เช่น พิพิธภัณฑ์กุกเกนไฮม์ ซึ่งสร้างโดยสถาปนิก Frank Gehry ในเมืองบิลเบา วัสดุนี้ได้รับความนิยมอย่างมากในหมู่ศิลปินในด้านสี รูปลักษณ์ ความแข็งแรง และความทนทานต่อการกัดกร่อน ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ไทเทเนียมจึงถูกนำมาใช้ในของที่ระลึกและเครื่องประดับเครื่องแต่งกาย ซึ่งประสบความสำเร็จในการแข่งขันกับโลหะมีค่า เช่น เงินและแม้แต่ทองคำ ดังที่ได้กล่าวไว้ในสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับไทเทเนียมฉบับหนึ่ง ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ขัดขวางการพัฒนาไทเทเนียมในวงกว้าง ตลาดมีต้นทุนสูง ตามที่ Martin Proko จาก RTi ตั้งข้อสังเกต ราคาเฉลี่ยของฟองน้ำไทเทเนียมในสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 3.80 ต่อปอนด์ ในรัสเซีย 3.20 ต่อปอนด์ นอกจากนี้ ราคาโลหะยังขึ้นอยู่กับลักษณะของวัฏจักรของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเชิงพาณิชย์เป็นอย่างมาก Markus Holz กรรมการผู้จัดการของ German Deutshe Titan กล่าวว่า การพัฒนาหลายโครงการสามารถเร่งตัวได้อย่างรวดเร็วหากสามารถหาวิธีลดต้นทุนในการผลิตและการแปรรูปไทเทเนียม เทคโนโลยีการแปรรูปเศษเหล็ก และการถลุงแร่ได้ ตัวแทนจาก British Titanium ตกลงว่าการขยายตัวของผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมกำลังถูกขัดขวางเนื่องจากต้นทุนการผลิตที่สูง และจำเป็นต้องมีการปรับปรุงหลายอย่างก่อนที่จะสามารถนำไทเทเนียมไปสู่การผลิตจำนวนมากได้ เทคโนโลยีที่ทันสมัย.
ขั้นตอนหนึ่งในทิศทางนี้คือการพัฒนากระบวนการที่เรียกว่า FFC ซึ่งเป็นกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ใหม่สำหรับการผลิตโลหะไทเทเนียมและโลหะผสม ซึ่งมีต้นทุนลดลงอย่างมาก จากข้อมูลของ Daniele Stoppolini กลยุทธ์โดยรวมในอุตสาหกรรมไทเทเนียมจำเป็นต้องมีการพัฒนาโลหะผสมที่เหมาะสมที่สุด เทคโนโลยีการผลิตสำหรับตลาดใหม่แต่ละแห่ง และการประยุกต์ใช้ไทเทเนียม
แหล่งที่มา
วิกิพีเดีย – สารานุกรมเสรี วิกิพีเดีย
metotech.ru - เมโทเทคนิค
housetop.ru - เฮาส์ท็อป
atomsteel.com – เทคโนโลยีอะตอม
domremstroy.ru - โดมเรมสตรอย
คำนิยาม
ไทเทเนียม- องค์ประกอบที่ยี่สิบสองของตารางธาตุ การกำหนด - Ti จากภาษาละติน "ไทเทเนียม" ตั้งอยู่ในสมัยที่ 4 กลุ่ม IVB หมายถึงโลหะ ประจุนิวเคลียร์คือ 22
ไทเทเนียมเป็นเรื่องธรรมดามากในธรรมชาติ ปริมาณไทเทเนียมในเปลือกโลกคือ 0.6% (น้ำหนัก) เช่น สูงกว่าปริมาณโลหะที่แพร่หลายในเทคโนโลยี เช่น ทองแดง ตะกั่ว และสังกะสี
ไทเทเนียมเป็นโลหะสีขาวเงิน (รูปที่ 1) ในรูปของสารธรรมดา หมายถึงโลหะเบา วัสดุทนไฟ ความหนาแน่น - 4.50 ก./ซม.3 จุดหลอมเหลวและจุดเดือดอยู่ที่ 1668 o C และ 3330 o C ตามลำดับ ทนต่อการกัดกร่อนในอากาศที่อุณหภูมิปกติซึ่งอธิบายได้จากการมีฟิล์มป้องกันองค์ประกอบ TiO 2 อยู่บนพื้นผิว
ข้าว. 1. ไททัน รูปร่าง.
มวลอะตอมและโมเลกุลของไทเทเนียม
น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของสาร(M r) คือตัวเลขที่แสดงจำนวนครั้งที่มวลของโมเลกุลที่กำหนดมากกว่า 1/12 มวลของอะตอมคาร์บอน และ มวลอะตอมสัมพัทธ์ของธาตุ(A r) - จำนวนมวลเฉลี่ยของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 1/12 ของมวลอะตอมคาร์บอน
เนื่องจากไทเทเนียมในสถานะอิสระมีอยู่ในรูปของโมเลกุล Ti monatomic ค่าของมวลอะตอมและโมเลกุลจึงตรงกัน มีค่าเท่ากับ 47.867.
ไอโซโทปของไทเทเนียม
เป็นที่ทราบกันว่าโดยธรรมชาติแล้วไทเทเนียมสามารถพบได้ในรูปของไอโซโทปเสถียร 5 ชนิด ได้แก่ 46 Ti, 47 Ti, 48 Ti, 49 Ti และ 50 Ti เลขมวลคือ 46, 47, 48, 49 และ 50 ตามลำดับ นิวเคลียสของอะตอมของไอโซโทปไทเทเนียม 46 Ti ประกอบด้วยโปรตอนยี่สิบสองตัวและนิวตรอนยี่สิบสี่ตัว และไอโซโทปที่เหลือจะแตกต่างจากจำนวนนิวตรอนเท่านั้น
มีไอโซโทปไทเทเนียมเทียมที่มีเลขมวลตั้งแต่ 38 ถึง 64 ซึ่งไอโซโทปที่เสถียรที่สุดคือ 44 Ti ซึ่งมีครึ่งชีวิต 60 ปี เช่นเดียวกับไอโซโทปนิวเคลียร์สองตัว
ไอออนไทเทเนียม
ที่ระดับพลังงานภายนอกของอะตอมไทเทเนียมจะมีอิเล็กตรอน 4 ตัว ซึ่งได้แก่ เวเลนซ์:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .
จากปฏิกิริยาทางเคมี ไทเทเนียมจึงปล่อยเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกไป เช่น เป็นผู้บริจาคและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก:
Ti 0 -2e → Ti 2+ ;
Ti 0 -3e → Ti 3+ ;
Ti 0 -4e → Ti 4+
โมเลกุลไทเทเนียมและอะตอม
ในสถานะอิสระ ไทเทเนียมมีอยู่ในรูปของโมเลกุล Ti ที่มีอะตอมเดี่ยว ต่อไปนี้เป็นคุณสมบัติบางประการที่แสดงถึงอะตอมและโมเลกุลของไทเทเนียม:
โลหะผสมไทเทเนียม
คุณสมบัติหลักของไทเทเนียมซึ่งมีส่วนช่วยในการใช้อย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีสมัยใหม่คือความต้านทานความร้อนสูงของทั้งไทเทเนียมเองและโลหะผสมกับอลูมิเนียมและโลหะอื่น ๆ นอกจากนี้โลหะผสมเหล่านี้ยังทนความร้อน - ทนทานต่อการรักษาคุณสมบัติทางกลสูงที่อุณหภูมิสูง ทั้งหมดนี้ทำให้โลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุที่มีคุณค่ามากสำหรับการผลิตเครื่องบินและจรวด
ที่อุณหภูมิสูง ไทเทเนียมจะรวมตัวกับฮาโลเจน ออกซิเจน ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้โลหะผสมไทเทเนียม-เหล็ก (เฟอร์โรไททาเนียม) เป็นสารเติมแต่งให้กับเหล็ก
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
ตัวอย่างที่ 1
ตัวอย่างที่ 2
| ออกกำลังกาย | คำนวณปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการลดไทเทเนียม (IV) คลอไรด์ หนัก 47.5 กรัม ด้วยแมกนีเซียม สมการอุณหเคมีของปฏิกิริยามีรูปแบบดังนี้: |
| สารละลาย | ให้เราเขียนสมการอุณหเคมีของปฏิกิริยาอีกครั้ง: TiCl 4 + 2Mg = Ti + 2MgCl 2 =477 กิโลจูล ตามสมการปฏิกิริยา ไททาเนียม (IV) คลอไรด์ 1 โมลและแมกนีเซียม 2 โมลเข้าไป ลองคำนวณมวลของไทเทเนียม (IV) คลอไรด์โดยใช้สมการนั่นคือ มวลทางทฤษฎี (มวลโมลาร์ - 190 กรัม/โมล): ม. ทฤษฎี (TiCl 4) = n (TiCl 4) × M (TiCl 4); ม. ทฤษฎี (TiCl 4) = 1 × 190 = 190 กรัม มาสร้างสัดส่วนกัน: m prac (TiCl 4)/ m theor (TiCl 4) = Q prac / ทฤษฎี Q จากนั้น ปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการลดไทเทเนียม (IV) คลอไรด์ด้วยแมกนีเซียมจะเท่ากับ: Q prac = ทฤษฎี Q × m prac (TiCl 4)/ m ทฤษฎี; คิวแพรค = 477 × 47.5/ 190 = 119.25 กิโลจูล |
| คำตอบ | ปริมาณความร้อน 119.25 กิโลจูล |
ไทเทเนียม (Ti) เป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม IV ของตารางธาตุของ D. I. Mendeleev ซีเรียลนัมเบอร์ 22 น้ำหนักอะตอม 47.90. ประกอบด้วยไอโซโทปเสถียร 5 ชนิด ยังได้รับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมอีกด้วย
ในปี ค.ศ. 1791 นักเคมีชาวอังกฤษ W. Gregor ค้นพบ "โลก" ใหม่ในทรายจากเมืองเมนากัน (อังกฤษ คอร์นวอลล์) ซึ่งเขาเรียกว่าเมนาคาน ในปี พ.ศ. 2338 เอ็ม. แคลโรต์ นักเคมีชาวเยอรมัน ค้นพบโลกที่ยังไม่มีใครรู้จักในแร่รูไทล์ ซึ่งเป็นโลหะที่เขาเรียกว่าไททัน [ในภาษากรีก ตำนานไททันส์เป็นลูกของดาวยูเรนัส (สวรรค์) และไกอา (โลก)] ในปี พ.ศ. 2340 Klaproth ได้พิสูจน์ตัวตนของดินแดนแห่งนี้ด้วยสิ่งที่ค้นพบโดย W. Gregor ไทเทเนียมบริสุทธิ์ถูกแยกออกในปี 1910 โดยนักเคมีชาวอเมริกัน Hunter โดยการลดไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ด้วยโซเดียมในระเบิดเหล็ก
อยู่ในธรรมชาติ
ไทเทเนียมเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ โดยมีปริมาณอยู่ในเปลือกโลกอยู่ที่ 0.6% (โดยน้ำหนัก) พบส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ TiO 2 ไดออกไซด์หรือสารประกอบ - ไททาเนต เป็นที่รู้กันว่ามีแร่ธาตุมากกว่า 60 ชนิดที่มีไททาเนียม นอกจากนี้ยังพบได้ในสิ่งมีชีวิตในดิน สัตว์ และพืชอีกด้วย อิลเมไนต์ FeTiO 3 และ รูไทล์ TiO 2 ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตไทเทเนียม การถลุงตะกรันมีความสำคัญในฐานะแหล่งไทเทเนียม ไทเทเนียมแม่เหล็กและยังไม่สิ้นสุด
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี
ไทเทเนียมมีอยู่ในสองสถานะ: อสัณฐาน - ผงสีเทาเข้ม ความหนาแน่น 3.392-3.395 g/cm3 และผลึก ความหนาแน่น 4.5 g/cm3 สำหรับไททาเนียมแบบผลึก มีการดัดแปลงสองครั้งโดยมีจุดเปลี่ยนที่ 885° (ต่ำกว่า 885° เป็นรูปทรงหกเหลี่ยมที่มั่นคง ด้านบน - หนึ่งลูกบาศก์หนึ่ง) t° pl ประมาณ 1680°; t° ก้อนที่สูงกว่า 3000° ไทเทเนียมดูดซับก๊าซ (ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน) อย่างกระตือรือร้น ซึ่งทำให้เปราะบางมาก โลหะทางเทคนิคสามารถขึ้นรูปร้อนได้ โลหะบริสุทธิ์อย่างแน่นอนสามารถรีดได้ในความเย็น ในอากาศที่อุณหภูมิปกติ ไทเทเนียมจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อถูกความร้อน จะก่อให้เกิดส่วนผสมของ Ti 2 O 3 ออกไซด์และ TiN ไนไตรด์ ในกระแสออกซิเจนที่ความร้อนสีแดง ออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็น TiO 2 ไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิสูงจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ซิลิคอน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ ฯลฯ ทนทานต่อน้ำทะเล กรดไนตริก คลอรีนเปียก กรดอินทรีย์ และด่างแก่ มันละลายในกรดซัลฟิวริก ไฮโดรคลอริก และไฮโดรฟลูออริก เหมาะที่สุดในส่วนผสมของ HF และ HNO 3 การเติมตัวออกซิไดซ์ลงในกรดจะช่วยปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนที่อุณหภูมิห้อง ไทเทเนียมเฮไลด์แบบ Quadrivalent ยกเว้น TiCl 4 - ร่างกายที่เป็นผลึกละลายได้และระเหยได้ในสารละลายในน้ำจะถูกไฮโดรไลซ์ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนซึ่งโพแทสเซียมฟลูออโรไททาเนต K 2 TiF 6 มีความสำคัญในด้านเทคโนโลยีและการปฏิบัติเชิงวิเคราะห์ TiC คาร์ไบด์และ TiN ไนไตรด์เป็นสารคล้ายโลหะซึ่งมีความแข็งสูง (ไทเทเนียมคาร์ไบด์แข็งกว่าคาร์บอรันดัม) การหักเหของแสง (TiC, t° pl = 3140°; TiN, t° pl = 3200°) และการนำไฟฟ้าที่ดี .
องค์ประกอบทางเคมีหมายเลข 22 ไทเทเนียม.
สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของไทเทเนียมคือ 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2
หมายเลขซีเรียลของไทเทเนียมในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี D.I. Mendeleev - 22 หมายเลของค์ประกอบบ่งบอกถึงประจุของสนามดังนั้นไทเทเนียมจึงมีประจุนิวเคลียร์ +22 และมีมวลนิวเคลียร์ 47.87 ไททันอยู่ในยุคที่สี่ ในกลุ่มย่อยรอง หมายเลขงวดระบุจำนวนชั้นอิเล็กทรอนิกส์ หมายเลขกลุ่มระบุจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน กลุ่มย่อยด้านข้างระบุว่าไทเทเนียมอยู่ในองค์ประกอบ d
ไทเทเนียมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัวอยู่ในวงโคจร s ของชั้นนอก และมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัวอยู่เหนือวงโคจร d ของชั้นนอก
ตัวเลขควอนตัมสำหรับเวเลนซ์อิเล็กตรอนแต่ละตัว:
4s4sด้วยฮาโลเจนและไฮโดรเจน Ti(IV) จะเกิดสารประกอบประเภท TiX 4 ซึ่งมีการผสมพันธุ์ประเภท sp 3 → q 4
ไทเทเนียมเป็นโลหะ เป็นองค์ประกอบแรกของกลุ่ม d ค่าที่เสถียรและพบได้บ่อยที่สุดคือ Ti +4 นอกจากนี้ยังมีสารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่า เช่น Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3 แต่สารประกอบเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายโดยอากาศ น้ำ หรือรีเอเจนต์อื่นๆ จนถึง Ti +4 การเอาอิเล็กตรอน 4 ตัวออกต้องใช้พลังงานมาก ดังนั้น Ti +4 ไอออนจึงไม่มีอยู่จริง และสารประกอบ Ti(IV) มักจะเกี่ยวข้องกับพันธะที่มีลักษณะเป็นโควาเลนต์ โดยธรรมชาติแล้ว Ti(IV) จะคล้ายกันในบางประเด็นกับธาตุ –Si, Ge, Sn และ Pb โดยเฉพาะ Sn
