Где используют титан?
Широко используются титановые сплавы в морском судостроении. Исключительная стойкость титана и его сплавов при воздействии морской воды делает их незаменимыми материалами для обшивки судов, производства деталей насосов, трубопроводов и для других целей морского судостроения.
Главные свойства титана, которые открывают ему большие перспективы в морском судостроении, ― это малая плотность, феноменальная коррозионная стойкость металла в морской воде, стойкость к эрозии и кавитации.
Малая плотность позволяет снижать массу корабля, что повышает его маневренность и дальность хода. Обшитые листами титана корпуса судов никогда не потребуют окраски, так как они десятилетиями не ржавеют и не разрушаются в морской воде. Эрозионная и навигационная стойкость позволят не бояться больших скоростей в морской воде: взвешенные в ней мириады песчинок не повредят титановым рулям, винтам, корпусу. Из титановых сплавов можно изготовлять валы, распорки, опоры, части якоря, выхлопные глушители подлодок.
Глушители из титана значительно экономичнее, долговечнее, прочнее медно-никелевых. На подводных лодках титан используется для изготовления различных деталей палубной арматуры, антенн, приборов, рукояток, постоянно погруженных в морскую воду. Они способны служить вечно, не требуя покрасок и ремонтов. Из титана можно сделать и корпуса подводных лодок сверхглубокого погружения (до 6 км).
Кроме того, слабые магнитные свойства титана и его сплавов позволяют применять их для создания самых разнообразных навигационных приборов, устранять девиацию, т. е. влияние металлических частей корабля на навигационные приборы, уменьшать опасность подрыва на магнитных минах. Не исключена возможность создания из титановых сплавов так называемых немагнитных кораблей, крайне необходимых для геолого-геофизических исследований в открытых океанах.
Наибольшие перспективы в судостроении имеет применение титана в производстве конденсаторных труб, турбинных двигателей и паровых котлов. Увеличение размеров кораблей требует резкого повышения мощности двигателей и размеров котлов.
Загрязнение последних в процессе эксплуатации приводит к замедлению скорости хода или даже к полной остановке судна. Применение конденсаторов из титана практически снимает проблему очистки котлов. Так, на одном из японских танкеров водоизмещением 164 тыс. тонн титановый конденсатор после эффективной эксплуатации в течение почти 5 тыс. часов не обнаружил ни следов коррозии и загрязнения, ни изменений в микроструктуре металла и его механических свойств.
Серьезно обсуждаются проблемы строительства из титана обитаемых батискафов и батисфер для исследования морских глубин. Американские специалисты создали обитаемый батискаф «Алвин» с титановой оболочкой, который может исследовать глубины океана до 4 километров. Действительно, титан с его высочайшей коррозионной стойкостью и способностью выдерживать огромные давления и нагрузки ― наилучший материал для создания глубоководных аппаратов. Не исключено, что в будущем титан будет широко использоваться для строительства обитаемых экспериментальных жилищ под водой, где станут подолгу жить исследователи океанских и морских глубин, разведчики подводных богатств.
Продолжение статьи читайте в февральском номере журнала «Наука и техника» за 2020 год. Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.
В магазине на сайте также можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой
Сферы и области применения титана. Где применяется титан?
Титан – уникальный металл. Свойства этого материала делают его незаменимым во многих сферах человеческой жизни. Титан стал известен более двухсот лет назад и с тех пор не теряет своей популярности. Это один из самых распространённых элементов в периодической таблице Менделеева. Чтобы доказать это, мы подробно рассмотрим сферы и области применения титана.
Свойства и характеристики титана
Титан может похвастаться весьма выгодным набором различных свойств. К ним можно отнести:
Перечисленные свойства титана говорят о том, что его можно применять в самых различных целях. Именно об этом и мы и поговорим более подробно. Сперва, стоит отметить, что титан имеет не только различные свойства и характеристики, но и марки.
Марки титана
Титан имеет достаточно большое количество различных марок. Каждая марка имеет разное содержание химических элементов и примесей, таких как азот, кремний, кислород, железо и другие. Возьмем, к примеру, марки титана ВТ1-0 и ВТ1-00. Титан данных марок используется в технических целях, так как имеет сравнительно небольшую прочность из-за низкого количества примесей в своем составе. То есть состав определенной марки титана влияет на его свойства и качественные показатели.
Где применяют титан?
Первоначально титан использовался преимущественно в военной промышленности, но со временем его стали активно применять и в других сферах, таких как:
К примеру, из титана делают серьги для пирсинга. Их можно использовать для первичных проколов, так как титан не вызывает аллергических реакций.Применение титана в строительстве
Такие свойства как прочность, стойкость к коррозии, химическим веществам, атмосферным осадкам, ультрафиолетовым лучам и другим неблагоприятным факторам внешней среды позволяют использовать титан в строительстве. Титан, как строительный материал, популярен во многих странах мира. Например, в восточных странах титан используют в качестве кровельного материала. Очень часто здания облицовывают титаном из-за его выгодных свойств и в других странах мира. Также титаном облицовывают карнизы, колонны и другие элементы зданий.
Этот цветной металл, на протяжении многих лет, зарекомендовал себя как надежный и долговечный материал. Сферы и области применения титана очень обширны и благодаря своим уникальным свойствам, данный металл называют «металлом будущего». Нет и капли сомнения, что титан не утратит своей популярность даже через много лет.
Использование металлического титана и диоксида титана
Самолет-разведчик ЦРУ А-12: Фотография сверхзвукового разведывательного самолета ЦРУ А-12 под названием «Титановый гусь», готовящегося к дозаправке на большой высоте. Название подходит, так как многие его детали сделаны из титана. Изображение Центрального разведывательного управления.
Что такое титан?
Титан — это серебристый металл, прочный, устойчивый к коррозии и инертный. Это девятый по распространенности элемент в земной коре. Вместо того, чтобы встречаться в крупных месторождениях, небольшое количество титана встречается почти в каждой породе.
Титан является важным компонентом небольшого числа минералов. Около 90% титана в земной коре содержится в ильмените, минерале, о котором большинство людей никогда не слышали. Это оксид железа и титана с химическим составом FeTiO 3 . Остальной приповерхностный титан Земли находится в таких минералах, как анатаз, брукит, лейкоксен, перовскит, рутил и сфен.
РЕКЛАМА
Nitinol 60: Nitinol 60 представляет собой сплав, содержащий 60 процентов никеля и 40 процентов титана. Обычно для изготовления подшипников используется нержавеющая сталь, поскольку она твердая, но нержавеющая сталь подвержена коррозии. Нитинол 60 решил проблему коррозии без потери прочности и не вступал в реакцию со смазкой для подшипников. Изображение НАСА.
Использование металлического титана
Титан — знакомый металл. Многие знают, что он используется в ювелирных изделиях, протезах, теннисных ракетках, вратарских масках, ножницах, велосипедных рамах, хирургических инструментах, мобильных телефонах и других высокопроизводительных продуктах. Титан так же прочен, как сталь, но весит примерно в два раза меньше. Он в два раза прочнее алюминия, но всего на 60% тяжелее.
Титан сочетается с железом, алюминием, ванадием, никелем, молибденом и другими металлами для получения высокоэффективных сплавов.
Титановые авиационные детали: Металлический титан и его сплавы обеспечивают получение высокопрочных, легких, коррозионно-стойких деталей для авиационных двигателей, органов управления и конструкционных компонентов. Этот НАСА F-16XL имеет титановую перчатку для исследований ламинарного потока, покрывающую часть его левого крыла. Изображение НАСА Джима Росса.
Белая краска: Большая часть белой краски, используемой сегодня, содержит диоксид титана в качестве пигмента. Это придает краске яркий белый цвет, который остается стойким, с непрозрачностью, которую можно покрыть одним слоем, и яркостью, отражающей свет. Когда краска высыхает, на вашей стене остается минеральное покрытие — диоксид титана. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Okea.
Что такое диоксид титана?
Диоксид титана представляет собой яркий белый непрозрачный материал с химическим составом TiO 9.
0011 2 . Его получают путем окисления ильменита или других минералов титана при высоких температурах. Затем его измельчают в мелкий порошок, необходимый для многих целей.
В форме диоксида титана используется примерно в десять раз больше титана, чем в металлическом титане. Большинство людей никогда не слышали об использовании титана в такой форме. Это связано с тем, что диоксид титана является ингредиентом продуктов, а не основным материалом.
Полировальные пасты: Порошок диоксида титана тщательно классифицируется по размеру частиц и продается в качестве полироли для гранильных и металлических работ. Изображение представляет собой только что открытую бочку каменного тумблера с густой белой пеной полироли.
Использование диоксида титана
Титан чаще всего используется в качестве отбеливающего, осветляющего и непрозрачного агента. Высококачественные белые краски обычно содержат значительное количество диоксида титана, который имеет название пигмента «титановые белила».
Диоксид титана увеличивает белизну краски и ее отражательную способность. Когда вы входите в комнату и включаете свет, краска обладает высокой отражающей способностью и делает комнату ярче, потому что больше света отражается от окрашенных поверхностей. Диоксид титана также увеличивает непрозрачность краски, позволяя во многих случаях покрывать одним слоем то, что находится ниже.
РЕКЛАМА
В течение почти 2000 лет «свинцовые белила» были важным пигментом, используемым в белой краске. В 1904 году производитель красок Sherwin-Williams сообщил об опасности красок, содержащих свинец. С этого времени производители красок начали отказываться от свинцовых пигментов, и наиболее подходящей заменой стал титановый пигмент. Сегодня большая часть производимой белой краски содержит диоксид титана в качестве пигмента.
Диоксид титана впрессовывается в волокна высококачественной бумаги для улучшения ее белизны, яркости и текстуры. Его добавляют в обезжиренное молоко, чтобы улучшить его белизну и непрозрачность.
По той же причине его добавляют в зубную пасту, резину, пластик, косметику, солнцезащитный крем и многие продукты питания. Эти материалы используются почти каждым человеком на Земле почти каждый день. Мало кто осознает, какую роль в них играет титан. Его можно использовать в продуктах питания, косметике и других продуктах, потребляемых людьми, поскольку он инертен.
Порошок диоксида титана также сортируется по размеру частиц для использования в качестве полировочного состава. Используется для полировки драгоценных камней, металлов и других материалов. Часто он менее эффективен, чем другие полироли, но когда он эффективен, он может обеспечить экономию средств.
Тяжелый минеральный песок: Неглубокие раскопки в Фолли-Бич, Южная Каролина, обнажают тонкие слои тяжелых минеральных песков. Большая часть ильменита, добываемого сегодня, происходит из песков с высокой концентрацией минералов. Фотография Карлтона Берна, Геологическая служба США.
РЕКЛАМА
Откуда взялся титан?
Большая часть титана в мире производится путем добычи тяжелых минеральных песков.
Эти пески залегают вниз по уклону от обнаженных массивов магматических пород, таких как габбро, норит и анортозит. Эти породы содержат титансодержащие минералы, такие как ильменит, анатаз, брукит, лейкоксен, перовскит, рутил и сфен.
Когда эти породы разрушаются в результате выветривания, минералы титана оказываются одними из самых стойких. Они концентрируются в результате выветривания и переносятся вниз по течению в виде песчинок и ила. В конце концов, они откладываются в виде песка вдоль береговой линии континента. Здесь их обычно выкапывают или добывают. Добыча полезных ископаемых также ведется во внутренних районах, где минералы титана откладывались в периоды, когда уровень моря был выше, чем мы знаем сегодня.
Эти тяжелые минеральные пески могут содержать несколько процентов по весу ильменита и других минералов титана. После добычи песок поступает на обогатительную фабрику, где извлекаются титаносодержащие минералы. Одновременно могут быть извлечены и другие ценные полезные ископаемые.
Титан в речных отложениях и почвах: Карта, показывающая изобилие титана в форме диоксида титана в речных отложениях и почвах части востока Соединенных Штатов. Богатая титаном зона, соответствующая физико-географической провинции Вирджиния-Блу-Ридж, показывает значения более 3% по весу диоксида титана, Геологическая служба США.
Производство титана в США
Соединенные Штаты используют больше титановых минералов, чем производят в настоящее время, что делает их нетто-импортером титана. У атлантического побережья Флориды было проведено ограниченное количество дноуглубительных работ. Там береговые отложения драгируются и перерабатываются для удаления тяжелых минеральных песков. Ильменит является основным титансодержащим минералом, добытым в результате этой деятельности.
Добыча полезных ископаемых на суше велась во многих местах Вирджинии.
Там в физико-географической провинции Блю-Ридж в результате эрозии обнажено ильменитосодержащее тело анортозитов. Отложения, полученные в результате этой эрозии, могут локально содержать несколько процентов тяжелых минералов по весу, причем ильменит является основным минералом, содержащим титан. Эти отложения были выкопаны и обработаны для удаления из них тяжелых минералов. Район, где ведется эта добыча, соответствует богатым титаном речным отложениям и почвам, отобранным, проанализированным и нанесенным на карту Национальной геохимической службой (см. Прилагаемую карту).
Для удовлетворения своих потребностей в титане Соединенные Штаты импортируют концентраты титановых минералов. Ведущими производителями титана являются: Австралия, Канада, Китай, Япония, Кения, Мадагаскар, Мозамбик, Норвегия, Россия, Саудовская Аравия, Сенегал, Сьерра-Леоне и Южная Африка.
| Другие металлы |
Найдите другие темы на Geology.
com:
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
6 Основные области применения титана
6 Основные области применения титана
5 комментариев админ
просмотров сообщений: 26,695
Титан является важным тугоплавким металлом . Титановый сплав обладает низкой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошей коррозионной стойкостью, низкой теплопроводностью, нетоксичностью и немагнитностью, свариваемостью, хорошей биосовместимостью и сильным декором поверхности. Многие страны мира признали важность материалов из титановых сплавов. В этой статье мы рассмотрим 6 основных областей применения титана.
Использование титана
1. Использование титана в аэрокосмической области В западных странах, таких как США, 60% титановых материалов используются в аэрокосмической области.
Однако с быстрым развитием азиатской аэрокосмической отрасли в последние годы потребление титана в аэрокосмической области соответственно возрастет. С глобальной точки зрения авиационная промышленность играет решающую роль на рынке титана.
В 2011 году мировое производство титана достигло 148 000 тонн, из них около 64 тысяч тонн титана для гражданской авиации. Будущий глобальный экономический рост по-прежнему будет иметь огромный спрос на воздушный транспорт. По оценкам, спрос на новые самолеты в ближайшие 20 лет составит около 30 000 единиц.
Использование титана
В то же время потребность в титане для новых самолетов выше, чем для старых самолетов. Ожидается, что средняя потребность в титане для коммерческих самолетов в течение 20 лет достигнет 40 тонн на самолет. Исходя из этого расчета, мировая потребность в титане в секторе коммерческой авиации в ближайшие 20 лет составит около 1,2 млн тонн.
Кроме того, в связи с глобальной геополитической ситуацией, глобальные военные расходы различных стран увеличились, также ожидается новый спрос на титан в сфере военной авиации.
Снижение расхода топлива и выбросов вредных газов стало одной из основных движущих сил и направлений технического прогресса в автомобильной промышленности. Исследования показывают, что на каждые 10% снижения массы автомобиля можно сэкономить расход топлива на 8%-10%, а выбросы выхлопных газов можно уменьшить на 10%.
С точки зрения вождения, характеристики ускорения улучшаются после облегчения автомобиля, а также улучшаются стабильность управления автомобилем, шум и вибрация. С точки зрения безопасности при столкновении после облегчения автомобиля инерция при столкновении мала, а тормозной путь сокращается.
Использование титана
Предпочтительным способом снижения веса автомобилей является замена традиционных автомобильных материалов, таких как сталь, на высокопрочные легкие материалы, такие как алюминий , магний и титан.
3.
Использование титана в медицинской промышленности Титан имеет широкий спектр применений в области медицины. Титан близок к человеческим костям, обладает хорошей биосовместимостью с тканями человека и не имеет побочных токсических эффектов. Имплантаты человека – это специальные функциональные материалы, тесно связанные с жизнью и здоровьем человека.
Преимущества использования титана по сравнению с другими металлическими материалами и титановые сплавы в основном следующие: легкий вес, низкий модуль упругости, немагнитность, нетоксичность, коррозионная стойкость, высокая прочность и хорошая ударная вязкость.
Использование титана
Количество титанового сплава в хирургических имплантатах увеличивается со скоростью 5%-7% в год. Сотни металлических деталей из титана и титановых сплавов , таких как головка бедренной кости, тазобедренный сустав, плечевая кость, череп, коленный сустав, локтевой сустав, плечевой сустав, пястно-фаланговый сустав, крепежные винты и т.
д., были пересажены в организм человека. и добился хорошего эффекта.
Титан обладает отличной коррозионной стойкостью и широко используется во многих отраслях народного хозяйства. Особенно в химическом производстве титан используется вместо нержавеющей стали, сплавов на основе никеля и других редких металлов в качестве коррозионностойких материалов.
Это имеет большое значение для увеличения производства, улучшения качества продукции, продления срока службы оборудования, снижения потребления, снижения потребления энергии, снижения затрат, предотвращения загрязнения, улучшения условий труда и повышения производительности труда.
Титан стал одним из основных антикоррозионных материалов в химическом оборудовании и закрепил свой статус коррозионной стойкости в химическом оборудовании. Как идеальный материал для химического оборудования, титан также привлекает все больше и больше внимания технических специалистов.
Применение титана
После многих лет продвижения титан и его сплавы широко используются в химическом производстве в качестве превосходного коррозионно-стойкого конструкционного материала. В настоящее время применение титанового оборудования расширилось от производства кальцинированной соды и каустической соды до производства хлората, хлорида аммония, мочевины, органического синтеза, красителей, неорганических солей, пестицидов, синтетических волокон, удобрений и тонкой химической промышленности.
5. Использование титана в морской техникеС развитием науки и техники и истощением ресурсов на суше на повестку дня были поставлены вопросы развития человека и использования океана.
Титан обладает превосходной коррозионной стойкостью к морской воде и широко используется в опреснении морской воды, на кораблях, в морской тепловой энергетике и при добыче подводных ресурсов.
Использование титана
Благодаря характеристикам титана и титановых сплавов они имеют уникальные преимущества при применении на кораблях и морском оборудовании, поэтому они широко используются в атомных подводных лодках, глубоководных аппаратах, ледоколах атомной энергии, судах на подводных крыльях, судах на воздушной подушке , тральщики и гребные винты, трубопроводы забортной воды, конденсаторы, теплообменники и т.