Uloga metala

Titanijum(Ti) je prelazni metal u Grupi 4 (podgrupa titanijuma) Perioda 4 Periodnog sistema, sa simbolom Ti, atomskim brojem 22 i relativnom atomskom masom 47,867. Titanijum je tvrd, sjajan, srebrno-bijeli metal koji postoji u heksagonalnoj i kubičnoj fazi. Ima relativnu gustinu od 4.506, tačku topljenja od 1.668 stepeni i tačku ključanja od 3.287 stepeni. Njegova otpornost je 42 × 10⁻⁸ Ω·m (na 20 stepeni). U prirodi se prvenstveno javlja kao rutil, perovskit i ilmenit. Spužvasti titan se proizvodi redukcijom titanijum tetrahlorida magnezijumom na visokim temperaturama, a titanijumski ingoti se zatim dobijaju topljenjem sunđera metodom električnog luka.

Titanijum poseduje izuzetna svojstva koja su dovela do njegove široke upotrebe. Njegova glavna primena uključuje: vazduhoplovstvo, brodogradnju, hemijsku i petrohemijsku industriju, transport, odbranu, pomorstvo, proizvodnju električne energije, građevinarstvo, metalurgiju, medicinske uređaje, sportsku opremu, robu široke potrošnje i laku industriju.

Čisti titan se rijetko koristi u praktičnim primjenama zbog svoje niske čvrstoće, što ga čini neprikladnim kao konstrukcijski materijal. Stoga se legure titana uglavnom koriste u praktičnim primjenama. Tečni titanijum može da rastvori skoro sve metale, tako da može da formira legure sa širokim spektrom metala; aluminijum je primarni legirajući element u legurama titana. Prisustvo nečistoća u titanijumu ima značajan uticaj na njegova mehanička svojstva; posebno, međuprostorne nečistoće (kiseonik, azot i ugljenik) mogu u velikoj meri povećati čvrstoću titanijuma dok značajno smanjuju njegovu duktilnost. Odlična mehanička svojstva titanijumskih legura kao strukturnih materijala postižu se strogom kontrolom odgovarajućih nivoa nečistoća ili dodatkom legirajućih elemenata.

Legure titanijuma se mogu klasifikovati prema primeni u legure-otporne na toplotu, legure visoke-legure, legure otporne na koroziju-(kao što su titan-molibden i titan{4}}legure paladija), nisko-legure{5}}legura specijalne namene6} i titanijum-gvožđe materijali za skladištenje vodonika i legure sa memorijom oblika titanijum-nikla).

Proces topljenja legura titanijuma sličan je onom za titanijum, osim što je dodavanje različitih legirajućih elemenata rastopljenom titanijumu pažljivo kontrolisano. Trenutno, zapadne zemlje kao što su Sjedinjene Američke Države i Japan koriste nove tehnologije topljenja legura titanijuma, uključujući peći sa hladnim ognjištem elektronskim snopom i peći sa hladnim ložištem plazme. Peći sa hladnim ložištem s elektronskim snopom uspješno se primjenjuju na topljenje čistog titanijuma i legura GR5, dok je tehnologija plazma snopa najefikasnija metoda za topljenje legura titanijuma složenog sastava. Rusija je razvila tehnologiju topljenja sličnu peći sa hladnom-ognjištem, poznatu kao "crustlaconsg{6}{5}}slaconsg{5} topljenje." Osim toga, tehnologija hladnog-taljenja u loncima je doživjela značajan napredak posljednjih godina. Kada se kombinuje sa procesom centrifugalnog livenja za precizno livenje titanijumskih odlivaka, trenutno se proizvodi druga-generacija hladne-peći za topljenje u lončiću. Ova peć će značajno povećati kapacitet topljenja, skratiti vrijeme topljenja, omogućiti potpuno suspendirano topljenje i eliminirati stvaranje metalne kore.

Drugi ključni faktor koji ograničava široku upotrebu titanijumskih legura je da njihova niska toplotna provodljivost, visoka tvrdoća, nizak modul elastičnosti i hemijska reaktivnost na visokim temperaturama otežava njihovu mašinsku obradu, kovanje i zavarivanje. Tehnički izazovi povezani sa legurama nikla i titanijuma-i rezultirajući visokim troškovima-otežavaju njihovu upotrebu u velikim razmjerima; međutim, njihov raspon odličnih svojstava jednostavno je previše privlačan za poboljšanje performansi oružja i vojne opreme.

Povećana upotreba titanijumskih legura u sektoru vazduhoplovstva nije posledica samo njihovih inherentnih odličnih svojstava, već, što je još važnije, brzog napretka u tehnologijama preciznog oblikovanja. Pojava tehnologije preciznog livenja za velike, monolitne i složene komponente od legura titanijuma otvorila je nove puteve za proširenje upotrebe titanijumskih legura u trupu aviona i motorima aviona. F-22 ekstenzivno koristi precizne-izlivene komponente od legure titanijuma (ukupno 54) u kućištu aktuatora vertikalnog repnog kormila i drugim kritičnim područjima nosivosti, što čini približno 7,1% ukupne težine konstrukcije.

Titanium metal Titanium Sheet factory