stringtranslate.com

Титан

Титан — химический элемент ; его символ Ti , атомный номер 22. Встречающийся в природе только в виде оксида , он может быть восстановлен до блестящего переходного металла серебристого цвета , с низкой плотностью и высокой прочностью, устойчивого к коррозии в морской воде , царской водке и хлоре .

Титан был открыт в Корнуолле , Великобритания , Уильямом Грегором в 1791 году и был назван Мартином Генрихом Клапротом в честь титанов из греческой мифологии . Элемент встречается в ряде минералов , в основном в рутиле и ильмените , которые широко распространены в земной коре и литосфере ; он встречается почти во всех живых существах, а также в водоемах, горных породах и почвах. [10] Металл извлекается из его основных минеральных руд с помощью процессов Кролла и Хантера . [11] Наиболее распространенное соединение, диоксид титана , является популярным фотокатализатором и используется в производстве белых пигментов. [12] Другие соединения включают тетрахлорид титана (TiCl4 ) , компонент дымовых завес и катализаторов ; и трихлорид титана (TiCl3 ) , который используется в качестве катализатора при производстве полипропилена . [10]

Титан может быть сплавлен с железом , алюминием , ванадием и молибденом , среди других элементов. Полученные титановые сплавы прочные, легкие и универсальные, с приложениями, включая аэрокосмическую промышленность ( реактивные двигатели , ракеты и космические корабли ), военную промышленность, промышленные процессы (химия и нефтехимия, опреснительные установки , целлюлоза и бумага ), автомобилестроение, сельское хозяйство (фермерство), спортивные товары, ювелирные изделия и бытовая электроника . [10] Титан также считается одним из самых биосовместимых металлов, что приводит к ряду медицинских применений, включая протезы , ортопедические имплантаты , зубные имплантаты и хирургические инструменты . [13]

Два самых полезных свойства металла — коррозионная стойкость и отношение прочности к плотности , самое высокое среди всех металлических элементов. [14] В нелегированном состоянии титан такой же прочный, как некоторые стали , но менее плотный. [15] Существуют две аллотропные формы [16] и пять встречающихся в природе изотопов этого элемента, от 46 Ti до 50 Ti, причем 48 Ti является наиболее распространенным (73,8%). [17]

Характеристики

Физические свойства

Как металл , титан известен своим высоким отношением прочности к весу . [16] Это прочный металл с низкой плотностью , который является довольно пластичным (особенно в бескислородной среде), [10] блестящим и имеет металлически-белый цвет . [18] Из-за своей относительно высокой температуры плавления (1668 °C или 3034 °F) его иногда описывают как тугоплавкий металл , но это не так. [19] Он парамагнитен и имеет довольно низкую электро- и теплопроводность по сравнению с другими металлами. [10] Титан становится сверхпроводящим при охлаждении ниже своей критической температуры 0,49 К. [20] [21]

Коммерчески чистые (99,2% чистоты) сорта титана имеют предел прочности на растяжение около 434  МПа (63 000  фунтов на квадратный дюйм ), что равно прочности обычных низкосортных стальных сплавов, но они менее плотные. Титан на 60% плотнее алюминия, но более чем в два раза прочнее [15], чем наиболее часто используемый алюминиевый сплав 6061-T6 . Некоторые титановые сплавы (например, Beta C ) достигают предела прочности на растяжение более 1400 МПа (200 000 фунтов на квадратный дюйм). [22] Однако титан теряет прочность при нагревании выше 430 °C (806 °F). [23]

Титан не такой твердый, как некоторые виды термообработанной стали; он немагнитен и плохо проводит тепло и электричество. Обработка требует мер предосторожности, поскольку материал может царапаться, если не использовать острые инструменты и не использовать надлежащие методы охлаждения. Как и стальные конструкции, конструкции из титана имеют предел усталости , который гарантирует долговечность в некоторых применениях. [18]

Металл представляет собой диморфный аллотроп гексагональной плотноупакованной α-формы, которая переходит в объемно-центрированную кубическую (решетчатую) β-форму при 882 °C (1620 °F). [23] [24] Удельная теплоемкость α-формы резко возрастает по мере нагревания до этой температуры перехода, но затем падает и остается довольно постоянной для β-формы независимо от температуры. [23]

Химические свойства

Диаграмма Пурбе для титана в чистой воде, хлорной кислоте или гидроксиде натрия [25]

Подобно алюминию и магнию , поверхность титана и его сплавов немедленно окисляются при контакте с воздухом, образуя тонкий непористый пассивирующий слой, который защищает основной металл от дальнейшего окисления или коррозии. [10] Когда этот защитный слой впервые образуется, его толщина составляет всего 1–2  нм , но он продолжает медленно расти, достигая толщины 25 нм за четыре года. [26] Этот слой придает титану отличную устойчивость к коррозии под воздействием окисляющих кислот, но он растворяется в разбавленной плавиковой кислоте , горячей соляной кислоте и горячей серной кислоте.

Титан способен выдерживать воздействие разбавленных серной и соляной кислот при комнатной температуре, растворов хлоридов и большинства органических кислот. [11] Однако титан разъедается концентрированными кислотами. [27] Титан — очень реактивный металл, который горит на обычном воздухе при температурах ниже точки плавления. Плавление возможно только в инертной атмосфере или вакууме. При температуре 550 °C (1022 °F) он соединяется с хлором. [11] Он также реагирует с другими галогенами и поглощает водород. [12]

Титан легко реагирует с кислородом при 1200 °C (2190 °F) на воздухе и при 610 °C (1130 °F) в чистом кислороде, образуя диоксид титана . [16] Титан является одним из немногих элементов, которые горят в чистом азоте, реагируя при 800 °C (1470 °F) с образованием нитрида титана , который вызывает хрупкость. [28] Из-за своей высокой реакционной способности с кислородом, азотом и многими другими газами титан, который испаряется из нитей , является основой для титановых сублимационных насосов , в которых титан служит поглотителем этих газов, химически связываясь с ними. Такие насосы недорого производят чрезвычайно низкие давления в сверхвысоковакуумных системах.

Происшествие

Титан является девятым по распространенности элементом в земной коре (0,63% по массе ) [29] и седьмым по распространенности металлом. Он присутствует в виде оксидов в большинстве магматических пород , в отложениях, полученных из них, в живых существах и естественных водоемах. [10] [11] Из 801 типа магматических пород, проанализированных Геологической службой США , 784 содержали титан. Его доля в почвах составляет приблизительно 0,5–1,5%. [29]

Распространенными титансодержащими минералами являются анатаз , брукит , ильменит , перовскит , рутил и титанит (сфен). [26] Акаогиит — чрезвычайно редкий минерал, состоящий из диоксида титана. Из этих минералов только рутил и ильменит имеют экономическое значение, но даже их трудно найти в высоких концентрациях. Около 6,0 и 0,7 млн ​​тонн этих минералов было добыто в 2011 году соответственно. [30] Значительные месторождения титансодержащего ильменита существуют в Австралии , Канаде , Китае , Индии , Мозамбике , Новой Зеландии , Норвегии , Сьерра-Леоне , Южной Африке и Украине . [26] Около 210 000 тонн титановой металлической губки было произведено в 2020 году, в основном в Китае (110 000 тонн), Японии (50 000 тонн), России (33 000 тонн) и Казахстане (15 000 тонн). Общие запасы анатаза, ильменита и рутила оцениваются более чем в 2 миллиарда тонн. [30]

Концентрация титана в океане составляет около 4 пикомоляр . При 100 °C концентрация титана в воде оценивается менее чем в 10−7 M при pH 7. Идентичность видов титана в водном растворе остается неизвестной из-за его низкой растворимости и отсутствия чувствительных спектроскопических методов, хотя только степень окисления 4+ является стабильной на воздухе. Нет никаких доказательств биологической роли, хотя известно, что редкие организмы накапливают высокие концентрации титана. [31]

Титан содержится в метеоритах , и он был обнаружен на Солнце и в звездах М-типа [11] (самый холодный тип) с температурой поверхности 3200 °C (5790 °F). [32] Камни , привезенные с Луны во время миссии Аполлон-17, состоят из 12,1% TiO 2 . [11] Самородный титан (чистый металлический) встречается очень редко. [33]

Изотопы

Природный титан состоит из пяти стабильных изотопов : 46 Ti, 47 Ti, 48 Ti, 49 Ti и 50 Ti, причем 48 Ti является наиболее распространенным (73,8% естественного содержания ). Было охарактеризовано по крайней мере 21 радиоизотоп , наиболее стабильными из которых являются 44 Ti с периодом полураспада 63 года; 45 Ti, 184,8 минут; 51 Ti, 5,76 минут; и 52 Ti, 1,7 минут. Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 33 секунд, причем большинство из них менее половины секунды. [17]

Изотопы титана имеют атомный вес от39.002  Да ( 39 Ти) до63,999 Да ( 64 Ti). [34] Основной режим распада для изотопов легче 46 Ti — это позитронная эмиссия (за исключением 44 Ti, который подвергается захвату электронов ), приводящая к образованию изотопов скандия , а основной режим для изотопов тяжелее 50 Ti — это бета-эмиссия , приводящая к образованию изотопов ванадия . [17]

Титан становится радиоактивным при бомбардировке дейтронами , испуская в основном позитроны и жесткие гамма-лучи . [11]

Соединения

Спиральное сверло стального цвета со спиральной канавкой золотистого оттенка.
Сверло с покрытием TiN

Степень окисления +4 доминирует в химии титана, [35] но соединения в степени окисления +3 также многочисленны. [36] Обычно титан принимает октаэдрическую координационную геометрию в своих комплексах, [37] [38] но тетраэдрический TiCl 4 является заметным исключением. Из-за своей высокой степени окисления соединения титана(IV) демонстрируют высокую степень ковалентной связи . [35]

Оксиды, сульфиды и алкоксиды

Наиболее важным оксидом является TiO 2 , который существует в трех важных полиморфах : анатаз, брукит и рутил. Все три являются белыми диамагнитными твердыми веществами, хотя образцы минералов могут казаться темными (см. рутил ). Они принимают полимерные структуры, в которых Ti окружен шестью оксидными лигандами, которые связываются с другими центрами Ti. [39]

Термин титанаты обычно относится к соединениям титана(IV), представленным титанатом бария (BaTiO 3 ). Имея структуру перовскита, этот материал проявляет пьезоэлектрические свойства и используется в качестве преобразователя при взаимопревращении звука и электричества . [16] Многие минералы являются титанатами, например, ильменит (FeTiO 3 ). Звездчатые сапфиры и рубины получают свой астеризм (звездообразный блеск) из-за присутствия примесей диоксида титана. [26]

Известны различные восстановленные оксиды ( субоксиды ) титана, в основном восстановленные стехиометрии диоксида титана, полученные методом атмосферного плазменного распыления . Ti 3 O 5 , описанный как разновидность Ti(IV)-Ti(III), представляет собой фиолетовый полупроводник, полученный путем восстановления TiO 2 водородом при высоких температурах, [40] и используется в промышленности, когда поверхности необходимо покрыть парами диоксида титана: он испаряется как чистый TiO, тогда как TiO 2 испаряется как смесь оксидов и осаждает покрытия с переменным показателем преломления. [41] Также известны Ti 2 O 3 , со структурой корунда , и TiO , со структурой каменной соли , хотя часто нестехиометрические . [42]

Алкоксиды титана(IV), полученные путем обработки TiCl4 спиртами , представляют собой бесцветные соединения, которые при реакции с водой превращаются в диоксид. Они используются в промышленности для осаждения твердого TiO2 с помощью золь-гель процесса . Изопропоксид титана используется в синтезе хиральных органических соединений с помощью эпоксидирования Шарплесса . [43]

Титан образует множество сульфидов, но только TiS2 привлек значительный интерес. Он принимает слоистую структуру и использовался в качестве катода при разработке литиевых батарей . Поскольку Ti(IV) является «жестким катионом» , сульфиды титана нестабильны и имеют тенденцию гидролизоваться до оксида с выделением сероводорода . [ 44]

Нитриды и карбиды

Нитрид титана (TiN) — тугоплавкое твердое вещество, обладающее чрезвычайной твердостью, тепло- и электропроводностью и высокой температурой плавления. [45] TiN имеет твердость, эквивалентную сапфиру и карборунду (9,0 по шкале Мооса ), [46] и часто используется для покрытия режущих инструментов, таких как сверла . [47] Он также используется в качестве декоративного покрытия золотистого цвета и в качестве барьерного слоя при производстве полупроводников . [48] Карбид титана (TiC), который также очень тверд, используется в режущих инструментах и ​​покрытиях. [49]

Галогениды

Соединения титана (III) имеют характерный фиолетовый цвет, что иллюстрируется данным водным раствором трихлорида титана .

Тетрахлорид титана (хлорид титана (IV), TiCl 4 [50] ) представляет собой бесцветную летучую жидкость (коммерческие образцы желтоватые), которая на воздухе гидролизуется с эффектным выделением белых облаков. С помощью процесса Кролла TiCl 4 используется для преобразования титановых руд в металлический титан. Тетрахлорид титана также используется для получения диоксида титана, например, для использования в белой краске. [51] Он широко используется в органической химии в качестве кислоты Льюиса , например, в альдольной конденсации Мукаямы . [52] В процессе Ван Аркеля-де Бура тетраиодид титана (TiI 4 ) образуется при производстве металлического титана высокой чистоты. [53]

Титан(III) и титан(II) также образуют стабильные хлориды. Ярким примером является хлорид титана(III) (TiCl3 ) , который используется в качестве катализатора для производства полиолефинов (см. катализатор Циглера-Натта ) и восстановителя в органической химии. [54]

Металлоорганические комплексы

В связи с важной ролью соединений титана как катализатора полимеризации , интенсивно изучаются соединения со связями Ti-C. Наиболее распространенным органотитано-комплексом является дихлорид титаноцена ((C 5 H 5 ) 2 TiCl 2 ). Родственные соединения включают реагент Теббе и реагент Петазиса . Титан образует карбонильные комплексы , например (C 5 H 5 ) 2 Ti(CO) 2 . [55]

Исследования противораковой терапии

После успеха химиотерапии на основе платины , комплексы титана(IV) были одними из первых неплатиновых соединений, которые были протестированы для лечения рака. Преимущество соединений титана заключается в их высокой эффективности и низкой токсичности in vivo . [56] В биологических средах гидролиз приводит к безопасному и инертному диоксиду титана. Несмотря на эти преимущества, первые соединения-кандидаты не прошли клинические испытания из-за недостаточного соотношения эффективности к токсичности и сложностей с формулировкой. [56] Дальнейшие разработки привели к созданию потенциально эффективных, селективных и стабильных препаратов на основе титана. [56]

История

Гравированное изображение профиля мужчины среднего возраста с высоким лбом. Человек одет в пальто и шейный платок.
Мартин Генрих Клапрот назвал титан в честь титанов из греческой мифологии .

Титан был открыт в 1791 году священнослужителем и геологом Уильямом Грегором как включение минерала в Корнуолле , Великобритания. [57] Грегор узнал о наличии нового элемента в ильмените [12] , когда он нашел черный песок у ручья и заметил, что песок притягивается магнитом . [ 57] Анализируя песок, он определил наличие двух оксидов металлов: оксида железа (объясняющего притяжение к магниту) и 45,25% белого металлического оксида, который он не мог идентифицировать. [29] Поняв, что неопознанный оксид содержит металл, который не соответствует ни одному известному элементу, в 1791 году Грегор сообщил о своих открытиях как в немецких, так и во французских научных журналах: Crell's Annalen и Observations et Mémoires sur la Physique . [57] [58] [59] Он назвал этот оксид манакканитом . [60]

Примерно в то же время Франц-Йозеф Мюллер фон Райхенштейн получил похожее вещество, но не смог его идентифицировать. [12] Оксид был независимо заново открыт в 1795 году прусским химиком Мартином Генрихом Клапротом в рутиле из Бойника (немецкое название Баймочка), деревни в Венгрии (ныне Бойнички в Словакии). [57] [b] Клапрот обнаружил, что он содержит новый элемент, и назвал его в честь титанов греческой мифологии . [32] Услышав о более раннем открытии Грегора, он получил образец манакканита и подтвердил, что он содержит титан. [62]

Известные в настоящее время процессы извлечения титана из различных руд трудоемки и дороги; невозможно восстановить руду путем нагревания с углеродом (как при выплавке железа), поскольку титан соединяется с углеродом, образуя карбид титана. [57] Чистый металлический титан (99,9%) был впервые получен в 1910 году Мэтью А. Хантером в Политехническом институте Ренсселера путем нагревания TiCl4 с натрием при 700–800 °C (1292–1472 °F) под большим давлением [63] в периодическом процессе, известном как процесс Хантера . [11] Металлический титан не использовался за пределами лаборатории до 1932 года, когда Уильям Джастин Кролл получил его путем восстановления тетрахлорида титана (TiCl4 ) кальцием . [ 64] Восемь лет спустя он усовершенствовал этот процесс с помощью магния и натрия в том, что стало известно как процесс Кролла. [64] Хотя исследования продолжают искать более дешевые и эффективные пути, такие как процесс FFC Cambridge , процесс Кролла по-прежнему в основном используется для коммерческого производства. [11] [12]

Титановая «губка», изготовленная по методу Кролла

Титан очень высокой чистоты был получен в небольших количествах, когда Антон Эдуард ван Аркель и Ян Хендрик де Бур в 1925 году открыли йодидный процесс, реагируя с йодом и разлагая образовавшиеся пары над горячей нитью накаливания до чистого металла. [65]

В 1950-х и 1960-х годах Советский Союз был пионером в использовании титана в военных целях и на подводных лодках [63] ( классы «Альфа» и «Майк» ) [66] в рамках программ, связанных с холодной войной. [67] Начиная с начала 1950-х годов титан стал широко использоваться в военной авиации, особенно в высокопроизводительных реактивных самолетах, начиная с таких самолетов, как F-100 Super Sabre и Lockheed A-12 и SR-71 . [68]

На протяжении всего периода холодной войны правительство США считало титан стратегическим материалом , и большой запас титановой губки (пористая форма чистого металла) поддерживался Национальным центром запасов обороны , пока запасы не были рассредоточены в 2000-х годах. [69] По состоянию на 2021 год четырьмя ведущими производителями титановой губки были Китай (52%), Япония (24%), Россия (16%) и Казахстан (7%). [30]

Производство

Небольшая кучка однородных черных зерен диаметром менее 1 мм.
Титан (минеральный концентрат)
Основные изделия из титана: пластины, трубы, прутки и порошок

Процессы обогащения полезных ископаемых

Процессы очистки

процесс Хантера

Процесс Хантера был первым промышленным процессом для получения чистого металлического титана. Он был изобретен в 1910 году Мэтью А. Хантером , химиком, родившимся в Новой Зеландии и работавшим в Соединенных Штатах. [71] Процесс включает восстановление тетрахлорида титана (TiCl 4 ) натрием (Na) в реакторе периодического действия с инертной атмосферой при температуре 1000 °C. Затем разбавленная соляная кислота используется для выщелачивания соли из продукта. [72]

TiCl 4 (г) + 4 Na(л) → 4 NaCl(л) + Ti(т)

процесс Кролла

Обработка титанового металла происходит в четыре основных этапа: преобразование титановой руды в «губку», пористую форму; плавка губки или губки с лигатурой для формирования слитка; первичное изготовление, где слиток преобразуется в обычные прокатные изделия, такие как заготовки , прутки, пластины , листы , полосы и трубы ; и вторичное изготовление готовых форм из прокатных изделий. [73]

Поскольку его нельзя легко получить путем восстановления диоксида титана, [18] металлический титан получают путем восстановления тетрахлорида титана (TiCl4 ) металлическим магнием в процессе Кролла. Сложность этого серийного производства в процессе Кролла объясняет относительно высокую рыночную стоимость титана, [74] несмотря на то, что процесс Кролла менее затратен, чем процесс Хантера. [63] Для получения TiCl4 , необходимого для процесса Кролла, диоксид подвергают карботермическому восстановлению в присутствии хлора . В этом процессе газообразный хлор пропускают над раскаленной смесью рутила или ильменита в присутствии углерода. После тщательной очистки фракционной перегонкой TiCl4 восстанавливают расплавленным магнием при температуре 800 °C ( 1470 °F) в атмосфере аргона . [16]

Процесс Аркеля-Бура

Процесс Ван Аркеля–де Бура был первым полупромышленным процессом получения чистого титана. Он включает термическое разложение тетраиодида титана .

процесс Армстронга

Титановый порошок производится с использованием поточного процесса производства, известного как процесс Армстронга [75] , который похож на процесс Хантера для пакетного производства . Поток газа тетрахлорида титана добавляется к потоку расплавленного натрия; продукты (соль хлорида натрия и частицы титана) фильтруются от излишков натрия. Затем титан отделяется от соли промывкой водой. И натрий, и хлор перерабатываются для производства и переработки большего количества тетрахлорида титана. [76]

Опытные установки

Методы электролитического производства металлического Ti из TiO 2 с использованием расплавленных солевых электролитов были исследованы и испытаны в лабораторных и небольших пилотных масштабах. Ведущий автор беспристрастного обзора, опубликованного в 2017 году, считал свой собственный процесс «готовым к масштабированию». [77] Обзор 2023 года «обсуждает электрохимические принципы, используемые при восстановлении металлов из водных растворов и расплавленных солевых электролитов», причем особое внимание уделяется титану. В то время как некоторые металлы, такие как никель и медь, могут быть очищены электролизом при комнатной температуре, титан должен находиться в расплавленном состоянии, и «существует большая вероятность воздействия расплавленного титана на огнеупорную футеровку». [78] Чжан и др. в своей работе «Перспективы термохимических и электрохимических процессов для производства металлического титана» в 2017 году пришли к выводу, что «несмотря на то, что в отрасли существует сильная заинтересованность в поиске лучшего метода производства металлического титана, и большое количество новых концепций и усовершенствований было исследовано в лабораторных условиях или даже в масштабах пилотных установок, на сегодняшний день не существует нового процесса, который мог бы заменить процесс Кролла в коммерческих целях». [79]

В процессе магнезиотермического восстановления с участием водорода (HAMR) используется дигидрид титана .

Изготовление

Рыночная цена титана

Вся сварка титана должна выполняться в инертной атмосфере аргона или гелия , чтобы защитить его от загрязнения атмосферными газами (кислородом, азотом и водородом). [23] Загрязнение вызывает различные состояния, такие как охрупчивание , которые снижают целостность сварных швов и приводят к разрушению соединений. [80]

Титан очень трудно паять напрямую, поэтому паяемый металл или сплав, такой как сталь, покрывают титаном перед пайкой. [81] Титан можно обрабатывать на том же оборудовании и теми же процессами, что и нержавеющую сталь . [23]

Титановые сплавы

Обычные титановые сплавы изготавливаются методом восстановления. Например, восстанавливаются купротитан (рутил с добавлением меди ), ферроуглеродистый титан (ильменит, восстановленный коксом в электропечи) и манганотитан (рутил с марганцем или оксидами марганца). [82]

Около пятидесяти марок титановых сплавов разработаны и в настоящее время используются, хотя только пара десятков легкодоступны в продаже. [83] ASTM International признает 31 марку титанового металла и сплавов, из которых марки с первой по четвертую являются коммерчески чистыми (нелегированными). Эти четыре марки различаются по пределу прочности на разрыв в зависимости от содержания кислорода, причем марка 1 является наиболее пластичной (самая низкая прочность на разрыв при содержании кислорода 0,18%), а марка 4 — наименее пластичной (самая высокая прочность на разрыв при содержании кислорода 0,40%). [26] Остальные марки представляют собой сплавы, каждая из которых разработана для определенных свойств пластичности, прочности, твердости, электрического сопротивления, сопротивления ползучести , удельной коррозионной стойкости и их комбинаций. [84]

В дополнение к спецификациям ASTM, титановые сплавы также производятся в соответствии со спецификациями аэрокосмической и военной промышленности (SAE-AMS, MIL-T), стандартами ISO и спецификациями, характерными для конкретных стран, а также фирменными спецификациями конечного пользователя для аэрокосмической, военной, медицинской и промышленной отраслей. [85]

Формовка и ковка

Коммерчески чистый плоский продукт (лист, пластина) может быть легко сформирован, но обработка должна учитывать тенденцию металла к пружинению . Это особенно верно для некоторых высокопрочных сплавов. [86] [87] Воздействие кислорода воздуха при повышенных температурах, используемых при ковке, приводит к образованию хрупкого богатого кислородом металлического поверхностного слоя, называемого « альфа-корпус », который ухудшает усталостные свойства, поэтому его необходимо удалять фрезерованием, травлением или электрохимической обработкой. [88] Обработка титана очень сложна, [89] [90] [91] и может включать сварку трением , [92] криоковку, [93] и вакуумную дуговую переплавку .

Приложения

Цилиндр титановый качества "2-й сорт"

Титан используется в стали в качестве легирующего элемента ( ферротитан ) для уменьшения размера зерна и как раскислитель , а в нержавеющей стали для уменьшения содержания углерода. [10] Титан часто легируют алюминием (для измельчения размера зерна), ванадием , медью (для закалки), железом , марганцем , молибденом и другими металлами. [94] Титановые прокатные изделия (листы, пластины, прутки, проволока, поковки, отливки) находят применение в промышленности, аэрокосмической отрасли, рекреации и на развивающихся рынках. Порошкообразный титан используется в пиротехнике как источник ярко горящих частиц. [95]

Пигменты, добавки и покрытия

Часовое стекло на черной поверхности с небольшим количеством белого порошка
Диоксид титана — наиболее часто используемое соединение титана.

Около 95% всей титановой руды направляется на переработку в диоксид титана ( TiO
2), интенсивно белый постоянный пигмент, используемый в красках, бумаге, зубной пасте и пластмассах. [30] Он также используется в цементе, драгоценных камнях и в качестве оптического глушителя в бумаге. [96]

TiO
2Пигмент химически инертен, устойчив к выцветанию на солнце и очень непрозрачен: он придает чистый и блестящий белый цвет коричневым или серым химикатам, которые образуют большинство бытовых пластиков. [12] В природе это соединение встречается в минералах анатаз, брукит и рутил. [10] Краска, изготовленная с использованием диоксида титана, хорошо переносит суровые температуры и морскую среду. [12] Чистый диоксид титана имеет очень высокий показатель преломления и оптическую дисперсию выше, чем у алмаза . [11] Диоксид титана используется в солнцезащитных кремах, поскольку он отражает и поглощает ультрафиолетовый свет . [18]

Аэрокосмическая и морская промышленность

Lockheed A-12 , первый самолет, изготовленный на 93% из титана

Поскольку титановые сплавы имеют высокое отношение предела прочности к плотности, [16] высокую коррозионную стойкость , [11] усталостную стойкость, высокую трещиностойкость, [97] и способность выдерживать умеренно высокие температуры без ползучести, они используются в самолетах, броневых покрытиях, военных кораблях, космических аппаратах и ​​ракетах. [11] [12] Для этих целей титан легируют алюминием, цирконием, никелем, [98] ванадием и другими элементами для производства различных компонентов, включая критически важные структурные детали, шасси , противопожарные экраны , выхлопные трубы (вертолеты) и гидравлические системы. Фактически, около двух третей всего произведенного титанового металла используется в авиационных двигателях и рамах. [99] Титановый сплав 6AL-4V составляет почти 50% всех сплавов, используемых в авиационных приложениях. [100]

Lockheed A-12 и SR-71 «Blackbird» были двумя из первых каркасов самолетов, где использовался титан, что проложило путь для гораздо более широкого использования в современных военных и коммерческих самолетах. Большое количество титановых прокатных изделий используется в производстве многих самолетов, таких как (следующие значения представляют собой количество использованных сырых прокатных изделий, только часть из них попадает в готовый самолет): 116 метрических тонн используются в Boeing 787 , 77 в Airbus A380 , 59 в Boeing 777 , 45 в Boeing 747 , 32 в Airbus A340 , 18 в Boeing 737 , 18 в Airbus A330 и 12 в Airbus A320 . [101] В авиационных двигателях титан используется для роторов, лопаток компрессора, компонентов гидравлической системы и гондол . [102] [103] Раннее использование в реактивных двигателях было на самолете Orenda Iroquois в 1950-х годах. [ необходим лучший источник ] [104]

Поскольку титан устойчив к коррозии в морской воде, его используют для изготовления гребных валов, такелажа, теплообменников в опреснительных установках , [11] нагревателей-охладителей для аквариумов с соленой водой, лески и поводка, а также ножей водолазов. Титан используется в корпусах и компонентах океанских разведывательных и контрольных устройств для науки и военных. В бывшем Советском Союзе были разработаны методы изготовления подводных лодок с корпусами из титановых сплавов, [105] ковки титана в огромных вакуумных трубках. [98]

Промышленный

Титановые пломбировочные штампы

Сварные титановые трубы и технологическое оборудование (теплообменники, резервуары, технологические сосуды, клапаны) используются в химической и нефтехимической промышленности в первую очередь для коррозионной стойкости. Определенные сплавы используются в нефтяных и газовых скважинах и в гидрометаллургии никеля из-за их высокой прочности (например, титановый бета-C сплав), коррозионной стойкости или того и другого. Целлюлозно -бумажная промышленность использует титан в технологическом оборудовании, подвергающемся воздействию агрессивных сред, таких как гипохлорит натрия или влажный хлорный газ (в отбеливании). [106] Другие области применения включают ультразвуковую сварку , пайку волной припоя , [107] и распыляемые мишени. [108]

Тетрахлорид титана (TiCl 4 ), бесцветная жидкость, играет важную роль в качестве промежуточного продукта в процессе получения TiO 2 , а также используется для производства катализатора Циглера-Натта. Тетрахлорид титана также используется для иридизации стекла и, поскольку он сильно дымит во влажном воздухе, его используют для изготовления дымовых завес. [18]

Потребительские и архитектурные

Динамик высокочастотного динамика с мембраной диаметром 25 мм, изготовленной из титана; из корпуса динамика JBL TI 5000 , ок.  1997 г.

Титановый металл используется в автомобильной промышленности, особенно в гонках на автомобилях и мотоциклах, где решающее значение имеют малый вес, высокая прочность и жесткость. [109] (стр. 141) Этот металл, как правило, слишком дорог для массового потребительского рынка, хотя некоторые последние модели Corvette выпускались с титановыми выхлопными трубами, [110] а в двигателе Corvette Z06 с наддувом LT4 используются легкие, цельные титановые впускные клапаны для большей прочности и устойчивости к нагреву. [111]

Титан используется во многих спортивных товарах: теннисных ракетках, клюшках для гольфа, клюшках для лакросса; решетках для шлемов для крикета, хоккея, лакросса и футбола, а также рамах и компонентах велосипедов. Хотя титановые велосипеды не являются основным материалом для производства велосипедов, их использовали гоночные команды и любители велоспорта . [112]

Титановые сплавы используются в оправах для очков, которые довольно дороги, но очень прочны, долговечны, легки и не вызывают кожной аллергии. Титан является распространенным материалом для походной посуды и столовых приборов. Хотя они дороже традиционных стальных или алюминиевых альтернатив, титановые изделия могут быть значительно легче без ущерба для прочности. Кузнецы предпочитают титановые подковы стальным, потому что они легче и долговечнее. [113]

Титановая облицовка музея Гуггенхайма Фрэнка Гери в Бильбао

Титан иногда использовался в архитектуре. 42,5-метровый (139 футов) памятник Юрию Гагарину , первому человеку, совершившему полет в космос ( 55°42′29.7″N 37°34′57.2″E / 55.708250°N 37.582556°E / 55.708250; 37.582556 ), а также 110-метровый (360 футов) памятник Покорителям космоса на крыше Музея космонавтов в Москве изготовлены из титана из-за привлекательного цвета металла и ассоциации с ракетной техникой. [114] [115] Музей Гуггенхайма в Бильбао и Библиотека Миллениум Серритоса были первыми зданиями в Европе и Северной Америке, соответственно, которые были обшиты титановыми панелями. [99] Титановая обшивка использовалась в здании Фредерика К. Гамильтона в Денвере, штат Колорадо. [116]

Из-за превосходной прочности и легкости титана по сравнению с другими металлами (сталь, нержавеющая сталь и алюминий), а также из-за недавних достижений в области металлообработки, его использование стало более распространенным в производстве огнестрельного оружия. Основные области применения включают рамки пистолетов и револьверные цилиндры. По тем же причинам он используется в корпусе некоторых ноутбуков (например, в PowerBook G4 от Apple ). [117] [118]

В 2023 году Apple выпустила iPhone 15 Pro , в котором используется титановый корпус. [119]

Некоторые высококачественные легкие и устойчивые к коррозии инструменты, такие как лопаты, рукоятки ножей и фонарики, изготавливаются из титана или титановых сплавов. [118]

Ювелирные изделия

Соотношение между напряжением и цветом для анодированного титана

Из-за своей прочности титан стал более популярным для дизайнерских украшений (в частности, титановых колец ). [113] Его инертность делает его хорошим выбором для людей с аллергией или тех, кто будет носить украшения в таких местах, как бассейны. Титан также сплавляют с золотом для получения сплава, который может продаваться как 24-каратное золото, потому что 1% легированного Ti недостаточно, чтобы требовать меньшей пробы. Полученный сплав имеет примерно такую ​​же твердость, как 14-каратное золото, и более долговечен, чем чистое 24-каратное золото. [120]

Прочность титана, его малый вес, а также устойчивость к вмятинам и коррозии делают его пригодным для корпусов часов . [113] Некоторые художники работают с титаном для создания скульптур, декоративных предметов и мебели. [121]

Титан может быть анодирован для изменения толщины поверхностного оксидного слоя, вызывая оптические интерференционные полосы и множество ярких цветов. [122] Благодаря этой окраске и химической инертности титан является популярным металлом для пирсинга . [123]

Титан используется в небольших количествах в специальных нециркуляционных монетах и ​​медалях. В 1999 году Гибралтар выпустил первую в мире титановую монету к празднованию тысячелетия. [124] Gold Coast Titans , австралийская команда регбийной лиги, награждает своего игрока года медалью из чистого титана. [125]

Медицинский

Поскольку титан биосовместим (нетоксичен и не отторгается организмом), он имеет множество медицинских применений, включая хирургические инструменты и имплантаты, такие как бедренные шары и гнезда ( замена суставов ) и зубные имплантаты , которые могут оставаться на месте до 20 лет. [57] Титан часто легируют примерно 4% алюминия или 6% Al и 4% ванадия. [126]

Медицинские винты и пластины, используемые для восстановления переломов запястья. Масштаб в сантиметрах.

Титан обладает присущей ему способностью к остеоинтеграции , что позволяет использовать его в зубных имплантатах , которые могут прослужить более 30 лет. Это свойство также полезно для ортопедических имплантатов. [57] Они выигрывают от более низкого модуля упругости титана ( модуля Юнга ), чтобы более точно соответствовать модулю упругости кости, которую такие устройства предназначены для восстановления. В результате скелетные нагрузки более равномерно распределяются между костью и имплантатом, что приводит к снижению частоты деградации кости из-за экранирования напряжения и перипротезных переломов кости, которые происходят на границах ортопедических имплантатов. Однако жесткость титановых сплавов по-прежнему более чем в два раза превышает жесткость кости, поэтому прилегающая кость несет значительно меньшую нагрузку и может разрушаться. [127] [128]

Поскольку титан не является ферромагнитным , пациентов с титановыми имплантатами можно безопасно обследовать с помощью магнитно-резонансной томографии (удобно для долгосрочных имплантатов). Подготовка титана к имплантации в организм включает в себя воздействие на него высокотемпературной плазменной дуги, которая удаляет поверхностные атомы, обнажая свежий титан, который мгновенно окисляется. [57]

Современные достижения в области аддитивных технологий производства увеличили потенциал использования титана в ортопедических имплантатах. [129] Сложные конструкции каркасов имплантатов могут быть напечатаны на 3D-принтере с использованием титановых сплавов, что позволяет применять их более индивидуально для каждого пациента и повышает остеоинтеграцию имплантатов. [130]

Титан используется для хирургических инструментов, используемых в хирургии под контролем изображений , а также для инвалидных кресел, костылей и любых других изделий, где желательны высокая прочность и малый вес. [131]

Наночастицы диоксида титана широко используются в электронике, а также для доставки фармацевтических препаратов и косметики. [132]

Хранилище ядерных отходов

Из-за своей коррозионной стойкости контейнеры из титана были изучены для долгосрочного хранения ядерных отходов. Контейнеры, которые прослужат более 100 000 лет, считаются возможными при производственных условиях, которые минимизируют дефекты материала. [133] Титановый «капельный щит» также может быть установлен над контейнерами других типов для повышения их долговечности. [134]

Меры предосторожности

Титан нетоксичен даже в больших дозах и не играет никакой естественной роли в организме человека . [32] По оценкам, ежедневно человек потребляет около 0,8 миллиграмма титана, но большая его часть проходит через него, не всасываясь в ткани. [32] Однако иногда он биоаккумулируется в тканях, содержащих кремний . Одно исследование указывает на возможную связь между титаном и синдромом желтых ногтей . [135]

В виде порошка или металлической стружки титановый металл представляет значительную пожароопасность, а при нагревании на воздухе — опасность взрыва. [136] Вода и углекислый газ неэффективны для тушения титанового пожара; вместо них следует использовать сухие порошковые огнетушащие вещества класса D. [12]

При использовании в производстве или обращении с хлором титан не следует подвергать воздействию сухого хлорного газа, поскольку это может привести к возгоранию титана и хлора. [137]

Титан может загореться, когда свежая, неокисленная поверхность вступает в контакт с жидким кислородом . [138]

Функция в растениях

Темно-зеленые зубчатые эллиптические листья крапивы
Крапива содержит до 80 частей на миллион титана. [32]

Неизвестный механизм в растениях может использовать титан для стимуляции производства углеводов и поощрения роста. Это может объяснить, почему большинство растений содержат около 1 части на миллион (ppm) титана, пищевые растения содержат около 2 ppm, а хвощ и крапива содержат до 80 ppm. [32]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Тепловое расширение анизотропно : коэффициенты для каждой оси кристалла равны (при 20 °C): α a  = 9,48 × 10−6 /К,  α  c =10,06 × 10−6 / К, а α среднее = α V /3 = 9,68 × 10−6 / К.
  2. ^ "Diesem zufolge будет ich den Namen für die gegenwärtige metallische Substanz, gleichergestalt wie bei dem Uranium Geschehen, aus der Mythologie, und zwar von den Ursöhnen der Erde, den Titanen, entlehnen, und benenne также diese neue Metallgeschlecht: Titanium; ... « [61] (стр. 244) [В силу этого я выведу название нынешнего металлического вещества — как это произошло аналогичным образом в случае с ураном — из мифологии, а именно от первых сыновей Земли, Титанов, и, таким образом, [Я] называю этот новый вид металла: «титан»; ... ]

Ссылки

  1. ^ "титан". Lexico UK English Dictionary . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 20 декабря 2019 года.
  2. ^ "Стандартные атомные веса: Титан". CIAAW . 1993.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 мая 2022 г.). "Стандартные атомные веса элементов 2021 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ ab Arblaster, John W. (2018). Избранные значения кристаллографических свойств элементов . Materials Park, Ohio: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  5. ^ abc Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Jilek, Robert E.; Tripepi, Giovanna; Urnezius, Eugenijus; Brennessel, William W.; Young, Victor G. Jr.; Ellis, John E. (2007). "Нольвалентные комплексы титана и серы. Новые производные дитиокарбаматаTi(CO) 6 :[Ti(CO) 4 (S 2 CNR 2 )] -". Химическое сообщество (25): 2639–2641. doi : 10.1039/B700808B. PMID  17579764.
  7. ^ Андерссон, Н.; и др. (2003). "Спектры излучения TiH и TiD вблизи 938 нм". J. Chem. Phys . 118 (8): 10543. Bibcode : 2003JChPh.118.3543A. doi : 10.1063/1.1539848.
  8. ^ Уист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  9. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  10. ^ abcdefghi "Титан". Encyclopaedia Britannica . 2006. Получено 19 января 2022 г.
  11. ^ abcdefghijklm Lide, DR, ред. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86-е изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  12. ^ abcdefghi Кребс, Роберт Э. (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство (2-е изд.). Вестпорт, Коннектикут : Greenwood Press. ISBN 978-0-313-33438-2.
  13. ^ Медицина, Токио; Университет, Стоматология (24 мая 2022 г.). «Изучение того, что придает титановым имплантатам их замечательную биосовместимость». Phys.org . Получено 2 мая 2024 г. .
  14. ^ Доначи 1988, стр. 11
  15. ^ ab Barksdale 1968, стр. 738
  16. ^ abcdef "Титан" . Колумбийская энциклопедия (6-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета . 2000–2006. ISBN 978-0-7876-5015-5.
  17. ^ abc Barbalace, Kenneth L. (2006). "Периодическая таблица элементов: Ti – Titanium" . Получено 26 декабря 2006 г. .
  18. ^ abcde Stwertka, Albert (1998). «Титан». Руководство по элементам (пересмотренное издание). Oxford University Press . стр. 81–82. ISBN 978-0-19-508083-4.
  19. ^ «Является ли титан тугоплавким металлом». Изготовление специальных металлов . 3 августа 2021 г.
  20. ^ Стил, MC; Хайн, RA (1953). «Сверхпроводимость титана». Phys. Rev. 92 ( 2): 243–247. Bibcode :1953PhRv...92..243S. doi :10.1103/PhysRev.92.243.
  21. ^ Thiemann, M.; et al. (2018). "Полная электродинамика сверхпроводника БКШ с энергетическими шкалами мкэВ: микроволновая спектроскопия на титане при температурах мК". Phys. Rev. B. 97 ( 21): 214516. arXiv : 1803.02736 . Bibcode : 2018PhRvB..97u4516T. doi : 10.1103/PhysRevB.97.214516. S2CID  54891002.
  22. ^ Донахи 1988, Приложение J, Таблица J.2.
  23. ^ abcde Барксдейл 1968, с. 734
  24. ^ Шмидт, ФФ; Вуд, Р.А. (1965). ТЕРМООБРАБОТКА ТИТАНА И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ (PDF) (ТЕХНИЧЕСКИЙ МЕМОРАНДУМ X-53445 ред.). ЦЕНТР КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ ДЖОРДЖА К. МАРШАЛЛА: НАСА.
  25. ^ Puigdomenech, Ignasi (2004) База данных химического равновесия Hydra/Medusa и программное обеспечение для построения графиков, Королевский технологический институт KTH.
  26. ^ abcde Эмсли 2001, стр. 453
  27. ^ Casillas, N.; Charlebois, S.; Smyrl, WH; White, HS (1994). «Питтинговая коррозия титана» (PDF) . J. Electrochem. Soc . 141 (3): 636–642. Bibcode : 1994JElS..141..636C. doi : 10.1149/1.2054783. Архивировано (PDF) из оригинала 27 августа 2020 г.
  28. ^ Форрест, АЛ (1981). «Влияние химии металлов на поведение титана в промышленных применениях». Промышленное применение титана и циркония . стр. 112.
  29. ^ abc Barksdale 1968, стр. 732
  30. ^ abcde "Титан". Информация о минералах USGS . Геологическая служба США (USGS).
  31. ^ Бюттнер, К. М.; Валентайн, А. М. (2012). «Бионеорганическая химия титана». Chemical Reviews . 112 (3): 1863–81. doi :10.1021/cr1002886. PMID  22074443.
  32. ^ abcdef Эмсли 2001, стр. 451
  33. ^ Титан. Mindat
  34. ^ Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, Ф.Г.; Хуан, В.Дж.; Наими, С.; Сюй, Х. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Chinese Physics C. 41 ( 3): 030003-1–030003-442. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  35. ^ ab Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 958
  36. ^ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 970
  37. ^ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 960
  38. ^ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 967
  39. ^ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 961
  40. ^ Лю, Ган; Хуан, Вань-Ся; И, Юн (26 июня 2013 г.). «Подготовка и оптические свойства хранения порошка λTi 3 O 5 ». Журнал неорганических материалов . 28 (4): 425–430. doi :10.3724/SP.J.1077.2013.12309 (неактивен 25 мая 2024 г.).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на май 2024 г. ( ссылка )
  41. ^ Бонарди, Антонио; Пюльхофер, Герд; Германуц, Стефан; Сантанжело, Андреа (2014). «Новое решение для покрытия зеркал в γ -черенковской астрономии». Экспериментальная астрономия . 38 (1–2): 1–9. arXiv : 1406.0622 . Bibcode :2014ExA....38....1B. doi :10.1007/s10686-014-9398-x. S2CID  119213226.
  42. ↑ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 962.
  43. ^ Рамон, Диего Х.; Юс, Мигель (2006). «На арене энантиоселективного синтеза лавровый венок носят комплексы титана». Chem. Rev. 106 ( 6): 2126–2308. doi :10.1021/cr040698p. PMID  16771446.
  44. ^ Маккелви, М. Дж.; Глаунсингер, В. С. (1995). «Дисульфид титана». Неорганические синтезы . Т. 30. С. 28–32. doi :10.1002/9780470132616.ch7. ISBN 978-0-470-13261-6.
  45. ^ Саха, Нареш (1992). «Химия окисления нитрида титана: исследование рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии». Журнал прикладной физики . 72 (7): 3072–3079. Bibcode : 1992JAP....72.3072S. doi : 10.1063/1.351465.
  46. ^ Шуберт, Э. Ф. "Шкала твердости, введенная Фридрихом Моосом" (PDF) . Образовательные ресурсы. Трой, Нью-Йорк: Политехнический институт Ренсселера . Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2010 г.
  47. ^ Труини, Джозеф (май 1988). «Сверла». Popular Mechanics . Т. 165, № 5. С. 91. ISSN  0032-4558.
  48. ^ Балига, Б. Джайант (2005). Силовые устройства из карбида кремния. World Scientific. стр. 91. ISBN 978-981-256-605-8.
  49. ^ "Информация о продукте из карбида титана". HC Starck. Архивировано из оригинала 22 сентября 2017 г. Получено 16 ноября 2015 г.
  50. ^ Seong, S.; Younossi, O.; Goldsmith, BW (2009). Титан: промышленная база, ценовые тенденции и технологические инициативы (отчет). Rand Corporation. стр. 10. ISBN 978-0-8330-4575-1.
  51. ^ Джонсон, Ричард В. (1998). Справочник по динамике жидкости. Springer. С. 38–21. ISBN 978-3-540-64612-9.
  52. ^ Коутс, Роберт М.; Пакетт, Лео А. (2000). Справочник по реагентам для органического синтеза. John Wiley and Sons. стр. 93. ISBN 978-0-470-85625-3.
  53. ^ Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 965
  54. ^ Гундерсен, Лиз-Лотте; Вставай, Фруде; Ундхейм, Кьель; Мендес Андино, Хосе (2007). «Хлорид титана (III)». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rt120.pub2. ISBN 978-0-471-93623-7.
  55. ^ Хартвиг, Дж. Ф. (2010). Органопереходная металлическая химия, от связывания до катализа . Нью-Йорк, Нью-Йорк: University Science Books. ISBN 978-1-891389-53-5.
  56. ^ abc Tshuva, Edit Y.; Miller, Maya (2018). "Глава 8. Координационные комплексы титана(IV) для противораковой терапии". В Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisinger, Eva; Sigel, Roland KO (ред.). Металло-препараты: разработка и действие противораковых агентов . Ионы металлов в науках о жизни. Том 18. Берлин, Германия: de Gruyter GmbH. стр. 219–250. doi :10.1515/9783110470734-014. ISBN 978-3-11-047073-4. PMID  29394027.
  57. ^ abcdefgh Эмсли 2001, стр. 452
  58. ^ Грегор, Уильям (1791). «Beobachtungen und Versuche über den Menakanit, einen in Cornwall gefundenen Magneticischen Sand» [Наблюдения и эксперименты относительно менакканита [т. е. ильменита], магнитного песка, найденного в Корнуолле]. Chemische Annalen (на немецком языке). 1 : стр. 40–54, 103–119.
  59. ^ Грегор, Уильям (1791). «Sur le menakanite, espèce de sable attirable par l'aimant, trouvé dans laпровинция Корнуй» [О менакканите, разновидности магнитного песка, найденном в графстве Корнуолл]. Observations et Mémoires sur la Physique (на французском языке). 39 : 72–78, 152–160.
  60. ^ Хабаши, Фатхи (январь 2001 г.). «Историческое введение в тугоплавкие металлы». Обзор переработки минералов и извлечения металлов . 22 (1): 25–53. Bibcode : 2001MPEMR..22...25H. doi : 10.1080/08827509808962488. S2CID  100370649.
  61. ^ Клапрот, Мартин Генрих (1795). «Химическое исследование так называемого венгерского красного турмалина [рутила]». Beiträge zur chemischen Kenntniss der Mineralkörper [Вклад в химические знания о минеральных веществах] . 1 . Берлин, Германия: Генрих Август Роттманн: 233–244.
  62. ^ Двадцать пять лет новостей о титане: краткий и своевременный отчет о титане и его переработке (Отчет). Suisman Titanium Corporation. 1995. стр. 37 – через Университет штата Пенсильвания / Google Books.
  63. ^ abc Roza 2008, стр. 9
  64. ^ ab Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 955
  65. ^ ван Аркель, AE ; де Бур, Дж. Х. (1925). «Получение чистого титана, циркония, гафния и металлического тория». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 148 : 345–50. дои : 10.1002/zaac.19251480133.
  66. ^ Янко, Евгений (2006). «Подводные лодки: общие сведения». Омская выставка вооружений и военный парад ВТТВ, АО. Архивировано из оригинала 6 апреля 2016 года . Получено 2 февраля 2015 года .
  67. ^ "ВСМПО сильнее, чем когда-либо" (PDF) . Stainless Steel World . KCI Publishing BV Июль–август 2001. С. 16–19. Архивировано из оригинала (PDF) 5 октября 2006 г. Получено 2 января 2007 г.
  68. ^ Джаспер, Адам, ред. (2020). Архитектура и антропология . Тейлор и Фрэнсис. стр. 42. ISBN 978-1-351-10627-6.
  69. ^ Defense National Stockpile Center (2008). Отчет Конгрессу о стратегических и критических материалах. Операции в рамках Закона о стратегических и критических материалах в период с октября 2007 г. по сентябрь 2008 г. (PDF) (Отчет). Министерство обороны США . стр. 3304. Архивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2010 г.
  70. ^ "Приложение к процессу диоксида титана - сульфат" (PDF) . Ametek. Barben Analytical. 2015.
  71. ^ MA Hunter "Металлический титан" J. Am. Chem. Soc. 1910, стр. 330–336. doi :10.1021/ja01921a006
  72. ^ Шашке, Карл (2014). «Процесс Хантера». Словарь химической инженерии . Oxford University Press. doi : 10.1093/acref/9780199651450.001.0001. ISBN 978-0-19-965145-0.
  73. ^ Доначи 1988, Гл. 4
  74. ^ Барксдейл 1968, стр. 733
  75. ^ Роза 2008, стр. 25
  76. ^ "Титан". The Essential Chemical Industry онлайн . CIEC Promoting Science. Йорк, Великобритания: Университет Йорка . 15 января 2015 г.
  77. ^ Фрей, Дерек; Швандт, Карстен (2017). «Аспекты применения электрохимии для извлечения титана и его применения». Materials Transactions . 58 (3): 306–312. doi :10.2320/matertrans.MK201619. ISSN  1345-9678.
  78. ^ Шамсуддин, Мохаммад; Сон, Хонг Йонг (2023). «Роль электрохимических процессов в извлечении металлов и сплавов — обзор». Переработка полезных ископаемых и извлекаемая металлургия: Труды Институтов горного дела и металлургии . 132 (3–4): 193–209. Bibcode : 2023MPEM..132..193S. doi : 10.1080/25726641.2023.2255368.
  79. ^ Чжан, Ин; Фан, Чжиган Зак; Сан, Пей; Чжэн, Шили; Ся, Ян; Фри, Майкл (2017). «Перспективы термохимических и электрохимических процессов для производства металлического титана». JOM . 69 (10): 1861–1868. Bibcode :2017JOM....69j1861Z. doi :10.1007/s11837-017-2481-9.
  80. ^ Энгель, Абрахам Л.; Хубер, Р. В.; Лейн, И. Р. (1955). Дуговая сварка титана . Министерство внутренних дел США, Горное бюро.
  81. ^ Льюис, У. Дж.; Фолкнер, Г. Э.; Риппель, П. Дж. (1956). Отчет о пайке и пайке титана. Лаборатория металлургии титана, Институт Баттель-Мемориал.
  82. ^ "Titanium". Microsoft Encarta . 2005. Архивировано из оригинала 27 октября 2006. Получено 29 декабря 2006 .
  83. ^ Доначи 1988, с. 16, Приложение J
  84. ^ "Том 02.04: Цветные металлы". Ежегодник стандартов ASTM. Западный Коншохокен, Пенсильвания : ASTM International . 2006. раздел 2. ISBN 978-0-8031-4086-8. "Том 13.01: Медицинские приборы; Экстренная медицинская помощь". Ежегодник стандартов ASTM . West Conshohocken, PA : ASTM International . 1998. Разделы 2 и 13. ISBN 978-0-8031-2452-3.
  85. ↑ Donachie 1988, стр. 13–16, Приложения H и J.
  86. ^ AWS G2.4/G2.4M:2007 Руководство по сварке плавлением титана и титановых сплавов. Майами: Американское общество сварки. 2006. Архивировано из оригинала 10 декабря 2010 г.
  87. ^ Справочник по проектированию и изготовлению титановых изделий для промышленного применения. Даллас: Titanium Metals Corporation. 1997. Архивировано из оригинала 9 февраля 2009 г.
  88. ^ Чен, Джордж З.; Фрей, Дерек Дж.; Фартинг, Том В. (2001). «Катодная деоксигенация альфа-частицы титана и сплавов в расплавленном хлориде кальция». Metall. Mater. Trans. B. 32 ( 6): 1041. doi :10.1007/s11663-001-0093-8. S2CID  95616531.
  89. ^ «Производство титана и титановых сплавов | Total Materia».
  90. ^ "Процесс ковки титанового сплава". Titanium Info Group. 24 июля 2020 г.
  91. ^ «ТИТАН ДЛЯ ТРЕБОВАТЕЛЬНЫХ РЫНКОВ от слитков до готовых деталей» (PDF) . Aubert & Duval. Июнь 2021 г.
  92. ^ «Линейная сварка трением: решение для титановых поковок».
  93. ^ «Сверххолодная ковка делает титан прочным и пластичным». 21 октября 2021 г.
  94. ^ Хампель, Клиффорд А. (1968). Энциклопедия химических элементов . Ван Ностранд Рейнхольд. стр. 738. ISBN 978-0-442-15598-8.
  95. ^ Мочелла, Крис; Конклинг, Джон А. (2019). Химия пиротехники . CRC Press. стр. 86. ISBN 978-1-351-62656-9.
  96. ^ Смук, Гэри А. (2002). Справочник для технологов целлюлозно-бумажной промышленности (3-е изд.). Angus Wilde Publications. стр. 223. ISBN 978-0-9694628-5-9.
  97. ^ Моисеев, Валентин Н. (2006). Титановые сплавы: российские самолеты и аэрокосмические применения. Taylor and Francis, LLC. стр. 196. ISBN 978-0-8493-3273-9.
  98. ^ ab Kramer, Andrew E. (5 июля 2013 г.). «Титан играет важную роль для Boeing и России». The New York Times . Получено 6 июля 2013 г.
  99. ^ ab Emsley 2001, стр. 454
  100. ^ Доначи 1988, стр. 13
  101. ^ Froes, FH, ред. (2015). Физическая металлургия титана, обработка и применение . ASM International . стр. 7. ISBN 978-1-62708-080-4.
  102. ^ "Титан в аэрокосмической промышленности – Титан". 10 апреля 2024 г. Получено 8 мая 2024 г.
  103. ^ "Металлический титан (Ti) / Губка / Титановый порошок" (PDF) . www.lb7.uscourts.gov . Получено 8 мая 2024 г. .
  104. ^ "Ирокез". Flight Global (архив) . 1957. стр. 412. Архивировано из оригинала 13 декабря 2009 года.
  105. ^ "Unraveling a Cold War Mystery" (PDF) . ЦРУ . 2007 . Получено 8 мая 2024 .
  106. ↑ Доначи 1988, стр. 11–16.
  107. ^ Клефиш, Э. В., ред. (1981). Промышленное применение титана и циркония. West Conshohocken, PA: ASTM International . ISBN 978-0-8031-0745-8.
  108. ^ Bunshah, Rointan F., ред. (2001). "глава 8". Справочник по твердым покрытиям . Норвич, Нью-Йорк: William Andrew Inc. ISBN 978-0-8155-1438-1.
  109. ^ Фунатани, К. (9–12 октября 2000 г.). «Последние тенденции в модификации поверхности легких металлов § Технологии композитов с металлической матрицей». В Фунатани, Киёси; Тоттен, Джордж Э. (ред.). Термообработка, международный ... Симпозиум по остаточным напряжениям в отрасли термообработки . 20-я конференция ASM Heat Treating Society. Том 1 и 2. Сент-Луис, Миссури: ASM International (опубликовано в 2001 г.). стр. 138–144, в частности 141. ISBN 978-0-87170-727-7.
  110. ^ "Titanium exhausts". National Corvette Museum. 2006. Архивировано из оригинала 3 января 2013 года . Получено 26 декабря 2006 года .
  111. ^ "Компактная силовая установка: внутри двигателя LT4 Corvette Z06 650 л. с. с наддувом V-8 объемом 6,2 л. обеспечивает мощность мирового класса в более эффективной упаковке". media.gm.com (пресс-релиз). General Motors . 20 августа 2014 г.
  112. ^ Дэвис, Джозеф Р. (1998). Справочник по металлам . ASM International . стр. 584. ISBN 978-0-87170-654-6– через Интернет-архив (archive.org).
  113. ^ abc Donachie 1988, стр. 11, 255.
  114. ^ Майк Грантман (2004). Прокладывая путь: ранняя история космических аппаратов и ракетной техники. Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. стр. 457. ISBN 978-1-56347-705-8.
  115. ^ Lütjering, Gerd; Williams, James Case (12 июня 2007 г.). "Appearance Related Applications". Titanium . Springer. ISBN 978-3-540-71397-5.
  116. ^ "Денверский музей искусств, здание Фредерика К. Гамильтона". SPG Media. 2006. Получено 26 декабря 2006 .
  117. ^ "Apple PowerBook G4 400 (Original – Ti) Specs". everymac.com . Получено 8 августа 2009 .
  118. ^ ab Qian, Ma; Niinomi, Mitsuo (2019). Реальное использование титана . Elsevier Science. стр. 7–8. ISBN 978-0-12-815820-3.
  119. ^ "Apple анонсирует модели iPhone 15 Pro с титановым корпусом". CNET . Получено 19 сентября 2023 г. .
  120. ^ Гафнер, Г. (1989). «Разработка 990-го золота-титана: его производство, использование и свойства» (PDF) . Gold Bulletin . 22 (4): 112–122. doi : 10.1007/BF03214709 . S2CID  114336550. Архивировано из оригинала (PDF) 29 ноября 2010 г.
  121. ^ "Изобразительное искусство и функциональные работы из титана и других земных элементов". Архивировано из оригинала 13 мая 2008 года . Получено 8 августа 2009 года .
  122. ^ Alwitt, Robert S. (2002). "Electrochemistry Encyclopedia". Chemical Engineering Department, Case Western Reserve University, США Архивировано из оригинала 2 июля 2008 года . Получено 30 декабря 2006 года .
  123. ^ «Безопасность пирсинга». doctorgoodskin.com . 1 августа 2006 г.
  124. ^ "World Firsts". Британский монетный двор Pobjoy. Архивировано из оригинала 26 февраля 2015 года . Получено 11 ноября 2017 года .
  125. ↑ Turgeon, Luke (20 сентября 2007 г.). «Titanium Titan: Broughton immortalised». The Gold Coast Bulletin . Архивировано из оригинала 28 сентября 2013 г.
  126. ^ "Ортопедические металлические сплавы". Totaljoints.info . Получено 27 сентября 2010 г. .
  127. ^ "Титановая пена заменяет травмированные кости". Research News . 1 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала 4 сентября 2010 г. Получено 27 сентября 2010 г.
  128. ^ Лавин, Марк С. (11 января 2018 г.). Виньери, Саша; Смит, Джесси (ред.). «Не стесняйтесь титана». Science . 359 (6372): 173.6–174. Bibcode :2018Sci...359..173L. doi : 10.1126/science.359.6372.173-f .
  129. ^ Harun, WSW; Manam, NS; Kamariah, MSIN; Sharif, S.; Zulkifly, AH; Ahmad, I.; Miura, H. (2018). «Обзор методов производства порошковых добавок для биомедицинских приложений Ti-6al-4v» (PDF) . Powder Technology . 331 : 74–97. doi :10.1016/j.powtec.2018.03.010.
  130. ^ Тревизан, Франческо; Калиньяно, Флавиана; Аверса, Альберта; Маркезе, Джулио; Ломбарди, Марианджела; Биамино, Сара; Угуэс, Даниэле; Манфреди, Диего (2017). «Аддитивное производство титановых сплавов в биомедицинской области: процессы, свойства и применение». Журнал прикладных биоматериалов и функциональных материалов . 16 (2): 57–67. doi : 10.5301/jabfm.5000371 . PMID  28967051. S2CID  27827821.
  131. ^ Цянь, Ма; Нииноми, Мицуо (2019). Реальное использование титана . Эльзевир Наука. стр. 51, 128. ISBN. 978-0-12-815820-3.
  132. ^ Пинсино, Аннализа; Руссо, Роберта; Бонавентура, Роза; Брунелли, Андреа; Маркомини, Антонио; Матранга, Валерия (28 сентября 2015 г.). «Наночастицы диоксида титана стимулируют фагоцитарную активность иммунных клеток морского ежа, включающую сигнальный путь, опосредованный TLR/p38 MAPK». Scientific Reports . 5 : 14492. Bibcode :2015NatSR...514492P. doi :10.1038/srep14492. PMC 4585977 . PMID  26412401. 
  133. ^ Shoesmith, DW; Noel, JJ; Hardie, D.; Ikeda, BM (2000). «Поглощение водорода и эксплуатационные характеристики титановых контейнеров для ядерных отходов». Corrosion Reviews . 18 (4–5): 331–360. doi :10.1515/CORRREV.2000.18.4-5.331. S2CID  137825823.
  134. ^ Картер, Л. Дж.; Пигфорд, Т. Дж. (2005). «Доказательство безопасности в Юкка-Маунтин». Science . 310 (5747): 447–448. doi :10.1126/science.1112786. PMID  16239463. S2CID  128447596.
  135. ^ Берглунд, Фредрик; Карлмарк, Бьорн (октябрь 2011 г.). «Титан, синусит и синдром желтого ногтя». Biological Trace Element Research . 143 (1): 1–7. Bibcode : 2011BTER..143....1B. doi : 10.1007/s12011-010-8828-5. PMC 3176400. PMID  20809268 . 
  136. ^ Cotell, Catherine Mary; Sprague, JA; Smidt, FA (1994). ASM Handbook: Surface Engineering (10-е изд.). ASM International . стр. 836. ISBN 978-0-87170-384-2.
  137. ^ Ассоциация сжатых газов (1999). Справочник по сжатым газам (4-е изд.). Springer. стр. 323. ISBN 978-0-412-78230-5.
  138. ^ Соломон, Роберт Э. (2002). Руководство по проверке пожарной безопасности и безопасности жизнедеятельности. Национальная ассоциация по предотвращению пожаров (8-е изд.). Jones & Bartlett Publishers. стр. 45. ISBN 978-0-87765-472-8.

Библиография

Внешние ссылки