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Il titanio è un metallo refrattario forte e leggero. Le leghe di titanio sono fondamentali per l'industria aerospaziale ma, grazie alle loro numerose proprietà uniche, vengono utilizzate anche in applicazioni mediche, chimiche e militari, nonché in articoli sportivi.
Densità: 4. 506 / cm3
- Punto di fusione: 3034 ° F (1668 ° C)
- Proprietà:
- Atomic Symbol: Ti
- Numero Atomico: 22 < )
- Punto di ebollizione: 5949 ° F (3287 ° C)
- Caratteristiche:
Le leghe contenenti titanio sono note per la loro elevata resistenza, peso leggero e resistenza alla corrosione eccezionale.
Nonostante sia forte come l'acciaio, il titanio è circa il 40% più leggero del peso, che, insieme alla sua resistenza alla cavitazione ed all'erosione, lo rende un metallo strutturale essenziale per gli ingegneri aerospaziali.
Avere un basso modulo di elasticità significa che il titanio non è anche molto flessibile, ma torna alla sua forma originale dopo la piegatura, con conseguente importanza per la forma delle leghe di memoria.
Storia:
L'utilizzo di metallo in titanio, in qualsiasi forma, si sviluppò solo dopo la seconda guerra mondiale.
Infatti, il titanio non è stato isolato come metallo finché il chimico americano Matthew Hunter non lo ha prodotto riducendo il tetracloruro di titanio (TiCl4) con sodio nel 1910; Un metodo ora noto come il processo Hunter.
La produzione commerciale, tuttavia, non è arrivata solo dopo che William Justin Kroll ha dimostrato che il titanio potrebbe anche essere ridotto dal cloruro con il magnesio negli anni Trenta.
Il processo Kroll rimane il metodo di produzione commerciale più importante fino ad oggi.
Dopo che è stato sviluppato un metodo di produzione conveniente, il primo impiego principale del titanio è stato in aerei militari. Sia i velivoli e i sottomarini militari Sovietici che americani (i sottomarini Soviet Alfa e Mike Class e gli USAF F100 Super Saber e Lockheed A-12) progettati negli anni '50 e '60 hanno cominciato a fare uso di leghe di titanio. All'inizio degli anni '60, le leghe di titanio cominciarono ad essere utilizzate anche dai produttori di aeromobili commerciali.
Il campo medico, in particolare gli impianti dentali e le protesi, si sono svegliati all'utilizzo del titanio dopo che gli studi di Per-Ingvar Brånemark datati agli anni '50 dimostrano che il titanio non innesca risposta immunitaria negativa negli esseri umani, permettendo al metallo di integrarsi nei nostri corpi un processo chiamato
osseointegration . Produzione:
Anche se il titanio è il quarto elemento metallico più comune nella crosta terrestre (dietro l'alluminio, il ferro e il magnesio), la produzione di metallo in titanio è estremamente sensibile alla contaminazione, in particolare dall'ossigeno, sviluppo e costi elevati.
Le principali minerali utilizzate nella produzione primaria del titanio sono l'ilmenite, che rappresenta circa il 90% della produzione e il rutile, che rappresenta il restante 10%.
Circa 6. 3 milioni di tonnellate di concentrato minerale in titanio è stato prodotto nel 2010, anche se solo una piccola frazione (circa il 5%) di concentrato di titanio prodotto ogni anno termina ultimamente in metallo di titanio. Al contrario, la maggior parte viene utilizzata nella produzione di biossido di titanio (TiO2), un pigmento sbiancante utilizzato in vernici, alimenti, medicinali e cosmetici.
Nella prima fase del processo Kroll, l'ossido di titanio viene schiacciato e riscaldato con il carbone da coke in atmosfera di cloro per produrre titanio tetracloruro (TiCl4). Il cloruro viene quindi catturato e inviato attraverso un condensatore, che produce un liquido di cloruro di titanio che è più puro del 99%.
Il tetracloruro di titanio viene quindi inviato direttamente in recipienti contenenti magnesio fuso. Al fine di evitare la contaminazione di ossigeno, questo viene fatto inerte attraverso l'aggiunta di gas argon.
Durante il processo di distillazione che può richiedere alcuni giorni, la vasca viene riscaldata a 1000 ° C. Il magnesio reagisce con il cloruro di titanio, strappando il cloruro e producendo titanio elementare e cloruro di magnesio.
Il titanio fibroso prodotto come risultato è denominato spugna di titanio. Per produrre leghe di titanio e lingotti di titanio ad alta purezza, la spugna di titanio può essere fuso con vari elementi di lega utilizzando fascio di elettroni, arco a plasma o fusione a vuoto.
Nella speranza di ridurre i costi di estrazione del titanio, i processi elettrolitici e altri processi per la produzione di titanio continuano ad essere attivamente ricercati.
Per la sua natura strategica, le statistiche sulla produzione di titanio metallico possono essere difficili da trovare. Tuttavia, si stima che nel 2010 la produzione di spugna titanica mondiale fosse di circa 150.000 tonnellate. I principali paesi produttori sono la Cina, il Giappone, la Russia, il Kazakistan e gli Stati Uniti. I grandi produttori di spugne in titanio includono VSMPO (Russia), Titanium Metals Corp. (USA), RTI Intl. (USA), Fushun Jinming Industria Titanium (Cina), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (Cina) e Osaka Titanium Technology Co. (Giappone).
Applicazioni:
Le leghe metalliche di titanio sono utilizzate principalmente nelle seguenti industrie:
Aerospaziale
- Militari
- Medico
- Chimico
- Articoli sportivi
- Negli ultimi decenni i produttori si sono sempre più rivolti al titanio come componente strutturale chiave. Dai primi usi nei primi anni '60, il contenuto medio di titanio nelle compagnie aeree commerciali di Boeing è aumentato da circa il 2% del peso corporeo a circa il 15%. Altro …
Fonti:
TIMET Video: Il processo Kroll.Disponibile sul sito web dell'Associazione internazionale di titanio: // www. titanio. org
L'US Geological Survey: Titanium. // minerali. USGS. gov / minerali / pub / commodity / titanio /
Vulcan, Tom. 2010.
Titanio: Il Metallo degli Dei . Hardassetinvestor. com. Segui Terence su Google+
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