Einführung in Titan
Was Titan ist und seine Entwicklungsgeschichte wurden im vorherigen Artikel erläutert. 1948 stellte das amerikanische Unternehmen DuPont Titanschwämme im Magnesiumverfahren her – dies markierte den Beginn der industriellen Produktion von Titanschwämmen. Titanlegierungen finden aufgrund ihrer hohen Festigkeit, guten Korrosionsbeständigkeit und hohen Hitzebeständigkeit in verschiedenen Bereichen breite Anwendung.
Titan ist in der Erdkruste reichlich vorhanden und steht an neunter Stelle der häufigsten Elemente, deutlich häufiger als gängige Metalle wie Kupfer, Zink und Zinn. Titan findet sich in vielen Gesteinen, insbesondere in Sand und Ton.
Eigenschaften von Titan
● Niedrige 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 – damit ist es der beste Metallwerkstoff.
● Hohe thermische Beständigkeit. Die Einsatztemperatur liegt um mehrere hundert Grad höher als die von Aluminiumlegierungen, und es kann über einen längeren Zeitraum bei 450-500 °C eingesetzt werden.
● Gute Korrosionsbeständigkeit. Beständig gegen Säure-, Laugen- und atmosphärische Korrosion, mit besonders hoher Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.
● Gute Tieftemperatureigenschaften. Die Titanlegierung TA7 weist nur sehr wenige interstitielle Elemente auf und behält bei -253 °C eine gewisse Plastizität.
● Chemisch aktiv. Bei hohen Temperaturen chemisch aktiv, reagiert es 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 auch in sehr starken Magnetfeldern nicht magnetisiert wird, ungiftig ist und eine gute Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe und Blut aufweist, weshalb es in der Medizin eingesetzt wird.
● Die Wärmeleitfähigkeit und der Elastizitätsmodul sind gering. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa ein Viertel der von Nickel, ein Fünftel der von Eisen und ein Vierzehntel der von Aluminium. Die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen ist etwa 50 % niedriger als die von Titan. Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen beträgt etwa die Hälfte desjenigen von Stahl.
Industrielle Anwendungen von Titan und Titanlegierungen
1Titanwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt
Titanlegierungen weisen hervorragende Eigenschaften wie geringe Dichte und hohe spezifische Festigkeit auf und sind daher ein ideales Material für Luft- und Raumfahrtkonstruktionen. In der Luft- und Raumfahrt werden Titanlegierungen beispielsweise zur Herstellung von Rumpfisolierungen, Luftkanälen, Leitwerken, Druckbehältern, Treibstofftanks, Befestigungselementen und Raketenhüllen verwendet.
2. Anwendungen im maritimen Sektor.
Titan ist ein chemisch aktives Element mit starker Affinität zu Sauerstoff. An der Luft reagiert es mit Sauerstoff und bildet einen dichten, schützenden TiO₂-Film auf der Oberfläche, der die Titanlegierung vor äußeren Einflüssen schützt. Titanlegierungen weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf und sind in Säuren, Laugen und oxidierenden Medien chemisch stabil. Ihre Korrosionsbeständigkeit ist besser als die von herkömmlichen Edelstählen und den meisten Nichteisenmetallen und sogar mit der von Platin vergleichbar. Titanlegierungen finden breite Anwendung im Schiffbau, insbesondere in den USA und Russland, und die Forschung auf diesem Gebiet ist weltweit führend.
3. Anwendungen in der chemischen Industrie
TITAN IN DER INDUSTRIE
Titan zeichnet sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus und ist einer der wichtigsten Konstruktionswerkstoffe für korrosive Medien wie die Chemie. Der Einsatz von Titanlegierungen anstelle von Edelstahl, Nickelbasislegierungen und anderen seltenen Metallen kann die Betriebskosten effektiv senken, die Lebensdauer von Anlagen verlängern, die Produktqualität verbessern und Energie sparen. In der chinesischen Chemieindustrie werden Titanlegierungen hauptsächlich für Destillationstürme, Reaktoren, Druckbehälter, Wärmetauscher, Filter, Messgeräte, Turbinenschaufeln, Pumpen, Ventile, Rohrleitungen, Elektroden für die Chloralkali-Produktion usw. verwendet.
Anwendungen von Titan und Titanlegierungen im Leben
1. Anwendungen im medizinischen Marketing
Titanwerkstoffe für den Medizinmarkt
Titan ist ein idealer Metallwerkstoff für medizinische Anwendungen und zeichnet sich durch gute Biokompatibilität aus. Es findet breite Anwendung in orthopädischen Implantaten, Medizinprodukten, Prothesen, künstlichen Organen usw. Auch im Alltag erfreuen sich Titanprodukte wie Töpfe, Pfannen, Besteck und Thermoskannen zunehmender Beliebtheit.
3. Anwendungen in der Schmuckindustrie
Titan in der Schmuckherstellung
Im Vergleich zu Edelmetallen wie Gold und Platin bietet Titan als neues Schmuckmaterial nicht nur einen absoluten Preisvorteil, sondern auch weitere Vorteile.
① Geringes Gewicht, die Dichte der Titanlegierung beträgt 27 % der Dichte von Gold.
②Titan besitzt eine gute Korrosionsbeständigkeit.
③ Gute Biokompatibilität.
④Titan kann eingefärbt werden.
⑤ Titan besitzt eine hohe Härte und lässt sich nicht leicht verformen.
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Veröffentlichungsdatum: 18. Juli 2022