Einführung in Titan
Was Titan ist und wie seine Entwicklungsgeschichte aussieht, wurde im vorherigen Artikel erläutert. 1948 produzierte das amerikanische Unternehmen DuPont Titanschwämme nach dem Magnesiumverfahren – dies markierte den Beginn der industriellen Produktion von Titanschwämmen. Titanlegierungen finden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, guten Korrosionsbeständigkeit und hohen Hitzebeständigkeit breite Anwendung in verschiedenen Bereichen.
Titan ist in der Erdkruste reichlich vorhanden und steht an neunter Stelle, deutlich vor gewöhnlichen Metallen wie Kupfer, Zink und Zinn. Titan kommt in vielen Gesteinen vor, insbesondere in Sand und Ton.
Eigenschaften von Titan
● Geringe Dichte. Titanmetall hat eine Dichte von 4,51 g/cm³.
● Hohe Festigkeit. 1,3-mal fester als Aluminiumlegierungen, 1,6-mal fester als Magnesiumlegierungen und 3,5-mal fester als Edelstahl, was es zum besten Metall macht.
● Hohe thermische Festigkeit. Die Einsatztemperatur liegt mehrere hundert Grad über der von Aluminiumlegierungen und kann lange Zeit bei 450–500 °C betrieben werden.
● Gute Korrosionsbeständigkeit. Beständig gegen Säure-, Alkali- und atmosphärische Korrosion, mit besonders starker Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungskorrosion.
● Gute Leistung bei niedrigen Temperaturen. Die Titanlegierung TA7 hat sehr wenige Zwischengitterelemente und behält bei -253 °C ein gewisses Maß an Plastizität.
● Chemisch aktiv. Es ist bei hohen Temperaturen chemisch aktiv und reagiert leicht mit Wasserstoff, Sauerstoff und anderen gasförmigen Verunreinigungen in der Luft und bildet eine gehärtete Schicht.
● Nicht magnetisch und ungiftig. Titan ist ein nicht magnetisches Metall, das in sehr großen Magnetfeldern nicht magnetisiert wird, ungiftig ist und eine gute Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe und Blut aufweist, weshalb es in der Medizin verwendet wird.
● Die Wärmeleitfähigkeit ist gering und der Elastizitätsmodul ist gering. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 1/4 der von Nickel, 1/5 der von Eisen und 1/14 der von Aluminium. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen ist etwa 50 % niedriger als die von Titan. Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen beträgt etwa die Hälfte des Elastizitätsmoduls von Stahl.
Industrielle Anwendungen von Titan und Titanlegierungen
1. Titanwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt
Titanlegierungen zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften wie geringe Dichte und hohe spezifische Festigkeit aus und eignen sich daher ideal für Luft- und Raumfahrtstrukturen. In der Luft- und Raumfahrt werden Titanlegierungen zur Herstellung von Rumpfisolationsplatten, Luftkanälen, Heckflossen, Druckbehältern, Kraftstofftanks, Befestigungselementen, Raketengehäusen usw. verwendet.
2. Anwendungen im Marinebereich.
Titan ist ein chemisch aktives Element mit einer starken Affinität zu Sauerstoff. An der Luft reagiert es mit Sauerstoff und bildet einen dichten TiO₂-Schutzfilm auf der Oberfläche, der die Titanlegierung vor äußeren Einflüssen schützt. Titanlegierungen weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und sind chemisch stabil gegenüber Säuren, Laugen und oxidierenden Medien. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist besser als die von bestehenden Edelstählen und den meisten Nichteisenmetallen und sogar vergleichbar mit Platin. Titanlegierungen werden häufig in Schiffen eingesetzt, insbesondere in den USA und Russland. Die Forschung an Titanlegierungen ist weltweit deutlich vorangeschritten.
3. Anwendungen in der chemischen Industrie
TITAN IN DER INDUSTRIE ANWENDUNG
Titan weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und ist einer der wichtigsten Konstruktionswerkstoffe in korrosiven Medien wie Chemikalien. Die Verwendung von Titanlegierungen anstelle von Edelstahl, Nickellegierungen und anderen seltenen Metallen kann die Betriebskosten effektiv senken, die Lebensdauer von Geräten verlängern, die Produktqualität verbessern und Energie sparen. Titanlegierungen werden in der chemischen Industrie Chinas hauptsächlich in Destillationstürmen, Reaktoren, Druckbehältern, Wärmetauschern, Filtern, Messgeräten, Turbinenschaufeln, Pumpen, Ventilen, Rohrleitungen, Elektroden für die Chloralkaliproduktion usw. eingesetzt.
Anwendungen von Titan und Titanlegierungen im Leben
1.Anwendungen im Medizinmarketing
Titanmaterialien für den medizinischen Markt
Titan ist ein ideales Metall für medizinische Anwendungen und weist eine gute Biokompatibilität auf. Es wird häufig in medizinischen orthopädischen Implantaten, medizinischen Geräten, Prothesen oder künstlichen Organen usw. verwendet. Im Alltag erfreuen sich Titantöpfe, Pfannen, Besteck und Thermoskannen zunehmender Beliebtheit.
3. Anwendungen in der Schmuckindustrie
Titan in Schmuck verwendet
Gegenüber Edelmetallen wie Gold und Platin hat Titan als neues Schmuckmaterial nicht nur einen absoluten Preisvorteil, sondern weist auch weitere Vorteile auf.
① Geringes Gewicht, die Dichte der Titanlegierung beträgt 27 % der von Gold.
②Titan hat eine gute Korrosionsbeständigkeit.
③Gute Biokompatibilität.
④Titan kann gefärbt werden.
⑤ Titan hat eine hohe Härte und verformt sich nicht leicht.
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Veröffentlichungszeit: 18. Juli 2022