Titanas: nuo mitologinio pavadinimo iki pramoninio metalo

Ankstyvas identifikavimas ir pradiniai sunkumai

Ištirtas Klaproto mineralas buvo menachanitas, gautas iš Kornvalio, Anglijos. Britų dvasininkas ir geologas mėgėjas Williamas Gregoras prieš kelerius metus aptiko tą patį elementą identiškame minerale ir paskelbė savo pastebėjimus. Todėl kreditą už atradimą dalijasi jiedu. Gregoras apie tai pranešė pirmasis; Klaprothas suteikė vardą.

Abu pripažino atradę kažką naujo. Sunkumai kilo tame, kas po to. Titanas lengvai reaguoja su deguonimi ir azotu, kai yra veikiamas aukštoje temperatūroje. Ankstyvieji bandymai išlydyti arba sumažinti metalą nuolat gamino užterštą, trapią medžiagą. Daugiau nei šimtmetį titanas išliko laboratoriniu įdomumu. Jo stiprumas ir mažas tankis buvo suprantami, tačiau praktinio gamybos būdo nebuvo.

Gyvybingo gamybos metodo sukūrimas

Liuksemburge{0}}gimęs JAV dirbantis metalurgas Williamas Justinas Krollas išsprendė šią problemą 1940 m. Jis sukūrė procesą, kurio metu magnis buvo naudojamas titano tetrachloridui redukuoti, chemiškai pašalinant chlorą, kad gautų metalinį titaną. Metodas buvo lėtas, brangus ir pareikalavo daug energijos sąnaudų. Vis dėlto tai veikė, ir tai viską pakeitė.

„Kroll“ požiūris išlieka titano gamybos pagrindu iki šiol. Visuotinai vadinamas Kroll procesu, jis ir toliau dominuoja pramoninėje titano kempinės - tarpinėje formoje, kuri vėliau lydoma, rafinuojama ir pagaminama į plokštę, strypą, vielą, vamzdelį ir lakštą.

Istorinis kontekstas paspartino priėmimą. Antrasis pasaulinis karas ir ankstyvasis Šaltojo karo laikotarpis sukėlė didelę medžiagų, kuriose yra didelis stiprumas, mažas svoris ir atsparumas ekstremalioms eksploatacinėms aplinkoms -, ypač reaktyviniuose varikliuose ir lėktuvų korpusuose, paklausa. Titanas atitiko šiuos reikalavimus. JAV karinės investicijos lėmė gamybos mastelį per visą šeštąjį dešimtmetį.

Išsiplėtimas už kosmoso ribų

Aviacijos ir kosmoso pramonė suteikė titano pirmąjį pagrindinį panaudojimą pramonėje. Lockheed A-12 žvalgybinis lėktuvas, SR-71 Blackbird pirmtakas, buvo vienas iš pirmųjų konstrukcijų, kurių lėktuvo korpuse buvo daug titano. Pats SR-71 buvo pagamintas maždaug 85% iš titano lydinio. Tai buvo struktūrinė būtinybė: esant darbo greičiui, aerodinaminė trintis įkaitino orlaivio odą daugiau nei 300 laipsnių.

Vėliau tai buvo taikoma cheminiam apdorojimui -, kur titano atsparumas korozijai pasirodė labai vertingas - energijos gamybai, gėlinimui ir medicininių implantų gamybai. Metalas yra biologiškai suderinamas; žmogaus organizmas paprastai neatmeta titano implantų arba neigiamai į juos nereaguoja. Vėliau atsirado vartotojų prašymų, įskaitant sporto įrangą ir papuošalus.

Kinija į titano sektorių atėjo vėliau, tačiau sparčiai plėtėsi. Baoji, esanti Shaanxi provincijoje, tapo nacionaliniu gamybos centru nuo septintojo dešimtmečio. Šiuo metu Kinija pagamina daugiau nei pusę pasaulio titano produkcijos, o Baoji pramoninė bazė tebėra glaudžiai susijusi su metalu.

Dabartinė būsena ir „Outlook“.

Titanas nebėra toks nepraktiškas smalsumas, koks buvo anksčiau. Gamybos sąnaudos gerokai sumažėjo, nors „Kroll“ procesas iš esmės tebėra paketinis-ir daug energijos reikalaujantis{2}}. Tikimasi, kad alternatyvių metodų -, įskaitant FFC Kembridžo procesą ir įvairius elektrolizės metodus -, tyrimai ateinančiais metais dar labiau sumažins išlaidas.

Pagrindiniai titano pranašumai nepasikeitė. Mažo tankio, didelio konstrukcinio stiprumo, atsparumo korozijai ir biologinio suderinamumo derinys tarp metalų yra nedažnas. Nė viena pakaitinė medžiaga neatitiktų visų šių savybių vienu metu. Kadangi pramonės šakoms ir toliau reikia lengvesnių, patvaresnių ir efektyvesnių medžiagų, titano naudojimas toliau plečiasi - nuo aviacijos ir medicinos iki architektūros, automobilių inžinerijos, plataus vartojimo elektronikos ir kitų sektorių.