Koja je vrsta metala titanijum?

Titanijum je element prelaznog metala u periodnom sistemu, sa atomskim brojem 22 i simbolom Ti. Kategoriziran je kao vatrostalni metal, što znači da ima visoku tačku topljenja i da je otporan na toplinu i habanje.Titanijumima jedinstvenu kombinaciju čvrstoće, niske gustine i otpornosti na koroziju što ga čini važnim konstrukcijskim metalom.

U periodnom sistemu, titan pripada grupi 4 zajedno sa drugim prelaznim metalima uključujući cirkonijum, hafnij i renijum. Ima četiri prirodna izotopa. Elektronska konfiguracija je [Ar] 4s2 3d2. Titanijum ima atomski radijus od 176 pm, atomsku težinu od 47,9 g/mol i gustinu od 4,5 g/cm3.

Da li je titan metalni metal?

Da, titanijum je sjajan prelazni metal sa definitivnim metalnim svojstvima:

Odličan je provodnik toplote i struje, kao i drugi metalni elementi. Električna provodljivost je oko 2 posto IACS (International Annealed Copper Standard).

Ima tipičan srebrno-sivi metalik izgled kada je poliran, iako može biti tamno siv do crn u zavisnosti od površinske oksidacije.

Titan je savitljiv i duktilan, što mu omogućava da se kuje, valja, uvlači u žicu i mašinski obrađuje u različite oblike.

Dobro prijanja na druge metale kada je zavaren ili lemljen. Možda je potrebno ukloniti oksidni sloj prije spajanja.

Titanijumske legure značajno se stvrdnjavaju tokom obrade hladne deformacije kao što je oblikovanje lima, slično drugim metalnim materijalima.

U obliku praha,metal titanijumpokazuje sinterabilnost tokom tehnika metalurgije praha kao što je vruće izostatičko prešanje.

Dakle, titanijum pokazuje sve karakteristike pravog metalnog elementa, iako sa nekim jedinstvenim atributima u poređenju sa drugim prelaznim metalima. Zauzima važno mjesto u periodnom sistemu između reaktivnih metala i plemenitih metala.

Da li je titan tvrd ili mekan metal?

Na Mohsovoj skali tvrdoće, komercijalno čisti titanijum ima oko 6, što ga kvalifikuje kao tvrdi metal. U legiranim oblicima, titanijum može dostići tvrdoću od preko 400 HV po Vickersovoj skali, približavajući se nivoima tvrdoće mnogo težih metala poput čelika.

Neke ključne činjenice o tvrdoći titanijuma:

Heksagonalna zbijena kristalna struktura titanijuma doprinosi relativno visokoj tvrdoći za lagani metal.

Dodaci legure poput aluminija, vanadijuma i molibdena dodatno povećavaju tvrdoću kroz čvrstu otopinu i ojačanje precipitacijom.

Efekti stvrdnjavanja tokom rada na hladnom stvaraju skok tvrdoće blizu površine proizvoda od titanijuma.

Procesi termičke obrade kao što je starenje mogu se koristiti za selektivno stvrdnjavanje legura titanijuma manipulacijom faznih transformacija.

U prosjeku, legure titana su oko dva puta tvrđe od aluminijskih legura, ali nešto mekše od legura na bazi željeza poput čelika.

Dakle, iako nije na vrhuncu tvrdoće, titan posjeduje dovoljnu tvrdoću za primjenu u konstrukcijskom inženjerstvu, dok i dalje održava dobru duktilnost i žilavost – poželjnu kombinaciju.

Od čega je napravljen titanijum?

Metalni titan se sastoji samo od atoma titanijuma. Ima atomsku težinu od 47,9 amu i atomski broj 22. Neke ključne činjenice o sastavu metala titanijuma:

U svom čistom obliku, komercijalni titanijum sadrži 99.5-99.9% atoma titana po težini. Kiseonik, azot, ugljenik i gvožđe čine ostatak.

Legura sadrži druge elemente kao što su aluminijum, vanadijum, molibden i hrom koji se dodaju radi poboljšanja svojstava.

Titanijum ima pet prirodnih izotopa, ali samo su Ti-48 i Ti{1}} komercijalno važni. Ti-48 čini 73 posto, dok Ti-50 čini 5,5 posto.

Postoji pet alotropnih kristalnih oblika titanijuma, ali heksagonalno zbijena alfa faza je stabilna na sobnoj temperaturi.

Tokom topljenja, čisti titanijum se transformiše iz HCP alfa strukture u BCC beta fazu više temperature na 1668 stepeni F (825 stepeni).

Legirajući elementi poput molibdena, vanadijuma i hroma stabilizuju beta fazu, omogućavajući joj da postoji na sobnoj temperaturi.

Dakle, u suštini, komercijalno čisti metal titanijuma sastoji se pretežno od atoma titanijuma u heksagonalnom rasporedu. Razredi legure prilagođavaju mikrostrukturu i svojstva dodavanjem drugih metalnih elemenata.

Da li je titanijum jak metal?

Da, titanijum je izuzetno jak metal u odnosu na njegovu malu gustinu. Na bazi čvrstoće prema težini, legure titana postižu čvrstoću uporedivu sa čelikom srednjeg ugljika, ali su skoro 50 posto lakši.

Neke ključne činjenice o snazi ​​titanijuma:

Komercijalno čisti titanijum ima nivoe zatezne čvrstoće oko 63,000 psi. Legure to značajno povećavaju na 160,000 psi ili više.

Krajnja vlačna čvrstoća titanijumskih legura je veća od legura aluminijuma, legura magnezijuma i legura bakra.

Titanijum održava svoju visoku čvrstoću na povišenim temperaturama mnogo bolje od drugih lakih legura poput aluminijuma.

Kada se koristi za strukturne delove, titanijum omogućava veću nosivost i uštedu goriva u poređenju sa težim metalnim alternativama.

Čvrstoća titanijumskih legura može se prilagoditi procesima termičke obrade, omogućavajući inženjeru materijala da dizajnira optimalnu ravnotežu.

Dakle, titan se jasno svrstava među najjače u klasi lakih konstrukcijskih metala. Njegova jedinstvena svojstva omogućavaju povećanje performansi u kritičnim aplikacijama kao što su avioni, projektili i turbine za proizvodnju energije.

Reference:

C. Leyens i M. Peters, ur. (2003). Titanijum i legure titana. Wiley-VCH.

M. Niinomi, ur. (2008). Metali za biomedicinske uređaje. Woodhead Publishing.

M. Donachie Jr. (2000). Titanijum: Tehnički vodič. ASM International.

G. Lütjering i J. Williams (2007). Titanijum. Springer Science & Business Media.

ASM priručnik, tom 2 - Svojstva i izbor: legure obojenih metala i materijali posebne namjene (1990). ASM International.