تیتان در پایان قرن هجدهم توسط دانشمندان مستقلی از انگلستان و آلمان کشف شد. در جدول تناوبی عناصر D.I. مندلیف در گروه 4 با عدد اتمی 22 قرار داشت. برای مدت طولانی، دانشمندان هیچ چشم اندازی را برای تیتانیوم نمی دیدند، زیرا بسیار شکننده بود. اما در سال 1925، دانشمندان هلندی I. de Boer و A. Van Arkel توانستند تیتانیوم خالص را در آزمایشگاه به دست آورند که به یک پیشرفت واقعی در تمام صنایع تبدیل شد.
خواص تیتانیوم
معلوم شد که تیتانیوم خالص فوق العاده تکنولوژیکی است. دارای شکل پذیری، چگالی کم، استحکام ویژه بالا، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام در مواجهه با دماهای بالا است. تیتانیوم دو برابر فولاد و شش برابر قوی تر است. تیتانیوم در هوانوردی مافوق صوت ضروری است. از این گذشته ، در ارتفاع 20 کیلومتری سرعتی ایجاد می کند که سه بار از سرعت صوت بیشتر می شود. در این حالت دمای بدنه هواپیما تا 300 درجه سانتی گراد گرم می شود. فقط آلیاژهای تیتانیوم می توانند چنین شرایطی را تحمل کنند.
براده های تیتانیوم خطر آتش سوزی هستند و گرد و غبار تیتانیوم به طور کلی می تواند منفجر شود. در هنگام انفجار، نقطه اشتعال می تواند به 400 درجه سانتیگراد برسد.
بادوام ترین روی این سیاره
تیتانیوم آنقدر سبک و قوی است که از آلیاژهای آن برای ساخت بدنه هواپیما و زیردریایی ها، زره بدن و زره تانک و همچنین در فناوری هسته ای استفاده می شود. یکی دیگر از خواص قابل توجه این فلز اثر غیرفعال آن بر بافت زنده است. فقط از استئوپروتز ساخته می شود. برخی از ترکیبات تیتانیوم برای ساخت استفاده می شود سنگ های نیمه قیمتیو جواهرات
صنایع شیمیایی نیز تیتانیوم را نادیده نگرفته است. در بسیاری از محیط های تهاجمی، فلز خوردگی نمی کند. دی اکسید تیتانیوم برای ساخت رنگ سفید، در تولید پلاستیک و کاغذ و به عنوان یک رنگ استفاده می شود افزودنی های مواد غذایی E171.
در مقیاس سختی فلز، تیتانیوم پس از فلزات پلاتین و تنگستن در رتبه دوم قرار دارد.
توزیع و سهام
تیتانیوم یک فلز نسبتا رایج است. در این شاخص در رتبه دهم قرار دارد. پوسته زمین حاوی حدود 0.57 درصد تیتانیوم است. بر این لحظهدانشمندان بیش از صد ماده معدنی حاوی فلز را می شناسند. ذخایر آن تقریباً در سراسر جهان پراکنده است. استخراج تیتانیوم در چین، آفریقای جنوبی، روسیه، اوکراین، هند و ژاپن انجام می شود.
پیش رفتن
چندین سال است که دانشمندان در حال انجام تحقیقاتی بر روی فلز جدیدی هستند که به آن "فلز مایع" می گفتند. این اختراع ادعا می کند که جدیدترین و بادوام ترین فلز روی این سیاره است. اما هنوز به صورت جامد به دست نیامده است.
استحکام و چگالی یکی از مشخصه های اصلی همه در حال حاضر شناخته شده است عناصر شیمیایی. قوی ترین فلز در جهان دارای خواص شگفت انگیزی است و با موفقیت در طیف گسترده ای از بخش های زندگی انسان استفاده می شود.
قوی ترین فلز در جهان تیتانیوم است. دانشمندان بلافاصله پس از کشف این عنصر در پایان قرن 18 به این نظر نرسیدند. در ابتدا، تیتانیوم کاملا شکننده به نظر می رسید، اما در سال 1925 این ماده به شکل خالص خود جدا شد که به یک احساس واقعی تبدیل شد.
این فلز دارای استحکام بسیار بالا، اما در عین حال چگالی نسبتا کم است. 2 برابر قوی تر از آهن است. بسیاری از مردم تعجب می کنند که چرا فولاد چنین عنوان افتخاری را دریافت نکرده است؟ اما در واقع فلز نیست. این فقط یک آلیاژ بر پایه آهن و کربن است.
تیتانیوم عملا هرگز به شکل خالص خود استفاده نمی شود. کارشناسان یاد گرفته اند که آن را با سایر عناصر ترکیب کنند تا هزینه مواد را کاهش دهند و مهمترین ویژگی های آن را افزایش دهند.
آلیاژهای تیتانیوم به دلیل استحکام و سبکی فوق‌العاده در پزشکی کاربرد دارند. صنایع نظامی، مهندسی مکانیک، طلا و جواهر. به عنوان مثال، از آن برای ساخت ابزار جراحی، پروتز و حتی دریچه های قلب استفاده می شود. این فلز عملا در معرض خوردگی نیست. این ملک ارزش بالایی دارد. متخصصان دریافتند که بیماران به پروتزهای تیتانیوم حساسیت ندارند، بنابراین در برخی از زمینههای پزشکی فقط از آلیاژهای مبتنی بر این عنصر استفاده می‌شود. این ماده در تولید پروتزهای ارتوپدی کاربرد فراوانی دارد.
تیتانیوم در ساخت بدنه زیردریایی ها و همچنین در صنعت فضایی استفاده می شود. برخی از قطعات اتومبیل های مسابقه ای از آلیاژ تیتانیوم ساخته شده اند. در این مورد، بسیار مهم است که خودرو نه تنها بادوام باشد، بلکه نسبتاً سبک باشد. کاهش وزن تاثیر مثبتی بر توانایی شتاب گیری تا سرعت های بالا دارد.
از آلیاژهای تیتانیوم در صنعت ساختمان استفاده می شود. محصولات تزئینی مختلفی از آنها ساخته می شود: ناودان، فلاشینگ، پشته های سقف. جواهرات از تیتانیوم ساخته شده اند. این محصولات به عنوان جواهرات گران قیمت طبقه بندی می شوند، اما بسیاری از آنها به سادگی زرق و برق دار به نظر می رسند و از دست نمی روند ظاهربرای چندین سال مطالعاتی انجام شد که به لطف آنها می توان ثابت کرد که فلز توصیف شده برای سلامت انسان کاملاً ایمن است.
تیتانیوم عنصر کمیاب نیست و در روسیه، هند، ژاپن، آفریقای جنوبی و اوکراین استخراج می شود. از نظر شیوع در بین تمام فلزات رتبه دهم را دارد. این تاثیر بسیار مثبتی روی هزینه آن دارد. آلیاژهای تیتانیوم را می توان با قیمت نسبتاً پایین خریداری کرد که بسیار مهم است، زیرا در برخی صنایع به مقدار زیاد از آن استفاده می شود. و قیمت کمترین نقش را در هنگام انتخاب ماده ایفا می کند.
قوی ترین فلز در جهان تیتانیوم است. ابزار، تجهیزات پزشکی و همچنین برخی از قطعات خودروها، زیردریایی ها و هواپیماها از آن ساخته می شود. آلیاژهای مبتنی بر آن به دلیل توانایی خود در مقاومت در برابر خوردگی و حفظ خواص خود برای مدت طولانی مشهور هستند.
مردم در دوران باستان شروع به استفاده از فلز کردند. در دسترس ترین فلز در طبیعت و قابل پردازش مس است. محصولات مسی به شکل ظروف خانگی توسط باستان شناسان در حفاری سکونتگاه های باستانی یافت می شود. با رشد پیشرفت تکنولوژی، انسان یاد گرفت که از فلزات مختلف آلیاژهایی بسازد که در ساخت وسایل خانه و سلاح برای او مفید بود. اینگونه بود که قوی ترین فلز جهان ظاهر شد.
تیتانیوم
این فلز نقره ای و سفید غیرعادی زیبا تقریباً به طور همزمان در پایان قرن 18 توسط دو دانشمند - W. Gregory انگلیسی و M. Klaproth آلمانی کشف شد. طبق یک نسخه، تیتانیوم نام خود را به افتخار شخصیت های اسطوره های یونان باستان، تیتان های قدرتمند دریافت کرد، بر اساس دیگری - از تیتانیا، ملکه پری از اساطیر آلمانی - به دلیل سبکی آن. با این حال، در آن زمان هیچ استفاده ای برای آن یافت نشد.
سپس در سال 1925، فیزیکدانان هلندی توانستند تیتانیوم خالص را جدا کنند و مزایای فراوان آن را کشف کنند. این - عملکرد بالاقابلیت ساخت، استحکام خاص و مقاومت در برابر خوردگی، استحکام بسیار بالا در دمای بالا. همچنین مقاومت ضد خوردگی بالایی دارد. این عملکرد خارق العاده بلافاصله مهندسان و طراحان را به خود جلب کرد.
در سال 1940 دانشمند کرول با استفاده از روش حرارتی منیزیم تیتانیوم خالص به دست آورد و از آن زمان این روش اصلی ترین روش بوده است. قوی ترین فلز روی زمین در بسیاری از نقاط جهان - روسیه، اوکراین، چین، آفریقای جنوبی و دیگران استخراج می شود.
تیتانیوم از نظر مکانیکی دو برابر آهن و شش برابر آلومینیوم استحکام دارد. آلیاژهای تیتانیوم در حال حاضر قوی ترین آلیاژهای جهان هستند و بنابراین در صنایع نظامی (زیردریایی، ساخت موشک)، کشتی سازی و صنایع هوانوردی (در هواپیماهای مافوق صوت) کاربرد پیدا کرده اند.
این فلز همچنین فوق العاده چکش خوار است، بنابراین می توان آن را به هر شکلی ساخت - ورق، لوله، سیم، نوار. تیتانیوم به طور گسترده برای ساخت پروتزهای پزشکی (و از نظر بیولوژیکی به طور ایده آل با بافت های بدن انسان سازگار است)، جواهرات، تجهیزات ورزشی و غیره استفاده می شود.
این فلز به دلیل خاصیت ضد خوردگی در تولید مواد شیمیایی نیز استفاده می شود. بنابراین، برای اهداف آزمایشی، یک صفحه تیتانیوم در آب دریا قرار داده شد و پس از 10 سال حتی زنگ زد!
به دلیل مقاومت الکتریکی بالا و خواص غیر مغناطیسی آن، به طور گسترده در الکترونیک رادیویی، به عنوان مثال، در قطعات ساختاری استفاده می شود. تلفن های همراه. استفاده از تیتانیوم در زمینه دندانپزشکی بسیار امیدوار کننده است بافت استخوانیانسان است که در پروتز استحکام و استحکام می بخشد. به طور گسترده ای در ساخت ابزار پزشکی استفاده می شود.
اورانوس
از خواص اکسید کننده طبیعی اورانیوم در دوران باستان (قرن اول قبل از میلاد) در تولید لعاب زرد در محصولات سرامیکی استفاده می شد. یکی از معروف ترین در عمل جهانی فلزات بادوام، کمی رادیواکتیو است و در تولید سوخت هسته ای استفاده می شود. قرن بیستم حتی "عصر اورانوس" نامیده شد. این فلز خاصیت پارامغناطیس دارد.
اورانیوم 2.5 برابر سنگین تر از آهن است و آلیاژهای آن را با عناصری مانند قلع، سرب، آلومینیوم، جیوه و آهن تشکیل می دهد.
تنگستن
این نه تنها قوی ترین فلز در جهان است، بلکه یک فلز بسیار کمیاب است که حتی در هیچ کجا استخراج نمی شود، اما به طور شیمیایی در سال 1781 در سوئد به دست آمد. مقاوم ترین فلز جهان در برابر دما به دلیل نسوز زیاد، به خوبی برای آهنگری مناسب است و می توان آن را در یک نخ نازک کشید.
معروف ترین کاربرد آن رشته تنگستن در لامپ است. به طور گسترده برای تولید ابزارهای خاص (ثناینده، برش، جراحی) و در تولید جواهرات استفاده می شود. به دلیل خاصیت عدم انتقال پرتوهای رادیواکتیو از آن برای تولید ظروف نگهداری زباله های هسته ای استفاده می شود. ذخایر تنگستن در روسیه در آلتای، چوکوتکا و قفقاز شمالی قرار دارد.
رنیوم
نام خود را در آلمان (رود راین) گرفته است، جایی که در سال 1925 کشف شد، خود این فلز دارای رنگ سفید. هم به شکل خالص (جزایر کوریل) و هم در حین استخراج مواد خام مولیبدن و مس، اما در مقادیر بسیار کم استخراج می شود.
قوی ترین فلز روی زمین بسیار سخت و متراکم است و به خوبی ذوب می شود. استحکام زیاد است و به تغییرات دما بستگی ندارد، ضرر آن هزینه بالا است، برای انسان سمی است. مورد استفاده در صنایع الکترونیک و هوانوردی.
اوسمیوم
سنگین ترین عنصر، به عنوان مثال، یک کیلوگرم اسمیوم، شبیه توپی است که به راحتی در دست شما قرار می گیرد. این فلز از گروه فلزات پلاتین است و چندین برابر طلا گرانتر است. نام خود را به این دلیل گرفته است بوی بددر یک واکنش شیمیایی که توسط دانشمند انگلیسی S. Tennant در سال 1803 انجام شد.
از نظر ظاهری بسیار زیبا به نظر می رسد: کریستال های نقره ای براق با رنگ آبی و فیروزه ای. معمولاً به عنوان افزودنی برای سایر فلزات در صنعت (برش فلزات سرامیکی با استحکام بالا، تیغه های چاقوی طبی) استفاده می شود. از خواص غیر مغناطیسی و بادوام آن در ساخت ابزارهای با دقت بالا استفاده می شود.
بریلیم
در پایان قرن نوزدهم توسط شیمیدان پل لیبو به دست آمد. در ابتدا، این فلز به دلیل طعم شیرینی که دارد، "شیرین" نامیده می شد. سپس معلوم شد که خواص جذاب و اصلی دیگری نیز دارد، به عنوان مثال، نمی خواهد با عناصر دیگر به استثنای نادر (هالوژن) وارد هیچ واکنش شیمیایی شود.
قوی ترین فلز جهان در عین حال سخت، شکننده، سبک و همچنین بسیار سمی است. استحکام استثنایی آن (مثلاً سیمی با قطر 1 میلی متر می تواند وزن فرد را تحمل کند) در فناوری لیزر و فضایی و انرژی هسته ای استفاده می شود.
اکتشافات جدید
ما می توانیم در مورد فلزات بسیار قوی ادامه دهیم، اما پیشرفت فنی رو به جلو است. دانشمندان کالیفرنیا اخیراً ظهور "فلز مایع" (از کلمه "مایع") را به جهان اعلام کردند که از تیتانیوم قوی تر است. علاوه بر این، معلوم شد که فوق العاده سبک، انعطاف پذیر و بسیار بادوام است. بنابراین، دانشمندان باید راه‌هایی برای استفاده از این فلز جدید ایجاد و توسعه دهند، و در آینده، شاید اکتشافات بسیار بیشتری انجام دهند.
- نسوز بسیار بالا.
- مقاوم در برابر خوردگی و اکسیداسیون حتی در دمای بالا.
- در برابر اسیدهای غلیظ و سایر ترکیبات تهاجمی مقاوم است.
- 10-11٪ محتوای آنها در پوسته جامد سیاره است.
- مقدار کل فلز خالص تولید شده در سال در حدود زیر است: 4 تن برای ایریدیوم، 1 تن برای اسمیم.
- قیمت اسمیوم تقریباً برابر با قیمت طلا است.
یک باور رایج در مورد سختی، الماس یا فولاد داماس/فولاد دمشق است. اگر اولین ماده معدنی از همه چیز پیشی بگیرد مواد ساده، موجود بر روی زمین، که طبیعت ایجاد کرده است، سپس، خواص شگفت انگیز تیغه های ساخته شده از فولاد کمیاب، آنها را مدیون مهارت آهنگر-اسلحه سازان، مواد افزودنی از فلزات دیگر است. بسیاری از آلیاژهای فنی، به عنوان مثال، برای تولید برش های فوق سخت در صنعت مهندسی استفاده می شود و ابزارهای بادوام و قابل اعتماد را ایجاد می کند. خواص منحصر به فرد، با این افزودنی ها در همزیستی معمول آهن با کربن، به طور خلاصه، به طور سنتی فولاد - کروم، تیتانیوم، وانادیم، مولیبدن، نیکل نامیده می شود. وقتی خوانندگان می پرسند سخت ترین فلز جهان چیست، با رگباری از اطلاعات متناقض در صفحات وب سایت ها بمباران می شوند. در این نقش، به گفته نویسندگان مقالات مختلف، یا تنگستن یا کروم، یا ایریدیوم با اسمیم، یا تیتانیوم با تانتالیوم.
برای عبور از جنگلی که همیشه به درستی تفسیر نشده است، البته حقایق دقیق، ارزش آن را دارد که به منبع اصلی رجوع کنیم - سیستم عناصر موجود در ترکیب و سایر اشیاء کیهانی، که توسط شیمیدان بزرگ روسی به بشریت واگذار شده است. فیزیکدان D.I. مندلیف. او دانش دایره‌المعارفی داشت، پیشرفت‌های علمی زیادی در دانش درباره ساختار، ترکیب و برهم‌کنش مواد داشت، علاوه بر جدول معروفی که بر اساس قانون تناوبی بنیادی که کشف کرد، به نام او نامگذاری شد.
سیارات نزدیک به خورشید - عطارد، زهره، مریخ، همراه با سیاره ما، به عنوان یکی - گروه زمینی طبقه بندی می شوند. دلایلی برای این امر نه تنها در میان اخترشناسان، فیزیکدانان و ریاضیدانان، بلکه در میان زمین شناسان و شیمیدانان نیز وجود دارد. دلیل چنین نتایجی در میان موارد اخیر، از جمله این واقعیت است که همه آنها عمدتاً از سیلیکات تشکیل شده اند، یعنی. مشتقات مختلف عنصر سیلیکون و همچنین ترکیبات فلزی متعدد از جدول دیمیتری ایوانوویچ.
به طور خاص، سیاره ما در اکثر موارد (تا 99٪) از ده عنصر تشکیل شده است:
اما انسان، علاوه بر آهن و آلیاژهای مبتنی بر آن که برای بقا و توسعه ضروری است، همیشه جذب فلزات گرانبها، که اغلب با احترام به آنها فلزات نجیب - طلا و نقره و بعدها پلاتین - می‌گویند، بسیار بیشتر بوده است.
طبق طبقه بندی علمی که توسط شیمیدانان پذیرفته شده است، گروه پلاتین شامل روتنیوم، رودیوم، پالادیوم و اسمیم با ایریدیم است. همه آنها نیز متعلق به فلزات نجیب هستند. بر اساس جرم اتمی آنها به طور معمول به دو زیر گروه تقسیم می شوند:
دو مورد آخر برای تحقیقات شبه علمی ما در مورد این که چه کسی در اینجا سخت‌ترین است، جالب توجه است. این به دلیل این واقعیت است که جرم اتمی بزرگ در مقایسه با سایر عناصر: 190.23 برای اسمیم، 192.22 برای ایریدیوم، طبق قوانین فیزیک، همچنین حاکی از چگالی ویژه عظیم و در نتیجه سختی این فلزات است.
اگر طلای متراکم و سنگین و سرب مواد نرم و پلاستیکی هستند که پردازش آنها آسان است، اسمیم و ایریدیوم که در اوایل XIXقرن ها شکننده بود. در اینجا لازم به یادآوری است که معیار این خاصیت فیزیکی این است که الماسی که می توان از آن برای حک کردن روی هر ماده سخت دیگری با منشأ طبیعی یا مصنوعی بدون تلاش زیاد استفاده کرد، بسیار شکننده است، یعنی. شکستن آن نسبتاً آسان است. اگرچه در نگاه اول این تقریبا غیرممکن به نظر می رسد.
علاوه بر این، اسمیوم و پالادیوم دارای خواص بسیار جالب تری هستند:
بنابراین، همراه با پلاتین، از جمله به صورت ترکیبات با آن، در تولید کاتالیزورهای بسیاری از فرآیندهای شیمیایی، دستگاه‌های با دقت بالا، تجهیزات، ابزار در بخش‌های پزشکی، علمی، نظامی و فضایی فعالیت‌های انسانی استفاده می‌شوند. .
این اسمیم و ایریدیوم است و دانشمندان پس از تحقیقات بر این باورند که این خاصیت تقریباً به همان اندازه طبیعت به آنها داده است، سخت ترین فلزات جهان هستند.
و همه چیز خوب خواهد بود، اما نه خیلی خوب. واقعیت این است که هم حضور آنها در پوسته زمین و هم تولید جهانی این مواد معدنی ناچیز است:
واضح است که این فلزات خاکی کمیاب و گران قیمت، علیرغم سختی، حتی نمی توانند به میزان محدودی به عنوان مواد اولیه برای تولید مورد استفاده قرار گیرند. شاید به عنوان افزودنی به آلیاژها، ترکیبات با فلزات دیگر برای ایجاد خواص منحصر به فرد.
چه کسی برای آنهاست؟
اما آن مرد اگر جایگزینی برای ایریدیوم با اسمیم پیدا نمی کرد، خودش نبود. از آنجایی که استفاده از آنها نامناسب و بسیار پرهزینه است، توجه به فلزات دیگری که کاربرد خود را در موقعیت ها و صنایع مختلف برای ایجاد آلیاژهای جدید، مواد کامپوزیت، تولید تجهیزات، ماشین آلات و مکانیزم های هر دو پیدا کرده اند، بدون موفقیت نبود. استفاده غیرنظامی و نظامی:
اگرچه سخت ترین فلز جهان، یا بهتر است بگوییم، دو تای آنها - ایریدیوم و اسمیم، خواص منحصر به فرد خود را فقط در شرایط آزمایشگاهی نشان داده اند و همچنین به عنوان درصد ناچیز افزودنی در آلیاژها، سایر ترکیبات برای ایجاد مواد جدید، برای یک فرد لازم است، باید قدردان طبیعت و این هدیه باشیم. در عین حال، شکی وجود ندارد که ذهن کنجکاو دانشمندان با استعداد و مخترعان باهوش مواد جدیدی با خواص منحصر به فرد به دست خواهند آورد، همانطور که قبلاً در مورد سنتز فولرن ها اتفاق افتاده است که مشخص شد سخت تر از الماس است. در حال حاضر تعجب آور است
هر آنچه باید در مورد تیتانیوم، کروم و تنگستن بدانید
بسیاری از مردم به این سوال علاقه دارند: سخت ترین فلز در جهان چیست؟ این تیتانیوم است. این ماده جامد تمرکز بیشتر مقاله خواهد بود. بیایید کمی با فلزات سختی مانند کروم و تنگستن نیز آشنا شویم.
9 حقایق جالبدر مورد تیتانیوم
1. چندین نسخه وجود دارد که چرا این فلز نام خود را گرفته است. یک نظریه این است که نام او از تیتان ها، موجودات ماوراء طبیعی بی باک، گرفته شده است. بر اساس یک نسخه دیگر، نام از Titania، ملکه پریان آمده است.
2. تیتانیوم در پایان قرن 18 توسط یک شیمیدان آلمانی و انگلیسی کشف شد.
3. تیتانیوم به دلیل شکنندگی طبیعی مدت زیادی است که در صنعت استفاده نشده است.
4. در آغاز سال 1925، پس از یک سری آزمایش، شیمیدانان تیتانیوم را به شکل خالص آن بدست آوردند.
5. براده های تیتانیوم بسیار قابل اشتعال هستند.
6. یکی از سبک ترین فلزات است.
7. تیتانیوم فقط در دمای بالای 3200 درجه می تواند ذوب شود.
8. در دمای 3300 درجه می جوشد.
9. تیتانیوم رنگ نقره ای دارد.
تاریخچه کشف تیتانیوم
این فلز که بعداً تیتانیوم نام گرفت، توسط دو دانشمند - ویلیام گرگور انگلیسی و مارتین گرگور کلاپروت آلمانی کشف شد. دانشمندان به طور موازی کار می کردند و با یکدیگر تلاقی نداشتند. تفاوت اکتشافات 6 سال است.
ویلیام گرگور نامی برای کشف خود گذاشت: manakin.
بیش از 30 سال بعد، اولین آلیاژ تیتانیوم به دست آمد که معلوم شد بسیار شکننده است و در هیچ کجا قابل استفاده نیست. اعتقاد بر این است که تنها در سال 1925 تیتانیوم به شکل خالص خود جدا شد که به یکی از محبوب ترین فلزات در صنعت تبدیل شد.
ثابت شده است که کریلوف دانشمند روسی در سال 1875 موفق به استخراج تیتانیوم خالص شد. او بروشوری را منتشر کرد که جزئیات کار خود را شرح می داد. با این حال، تحقیقات یک روسی کمتر شناخته شده مورد توجه قرار نگرفت.
اطلاعات کلی در مورد تیتانیوم
آلیاژهای تیتانیوم نجاتی برای مکانیک ها و مهندسان هستند. به عنوان مثال، بدنه هواپیما از تیتانیوم ساخته شده است. در طول پرواز، سرعت آن چندین برابر بیشتر از سرعت صوت است. کیس تیتانیوم تا دمای بالای 300 درجه گرم می شود و ذوب نمی شود.
این فلز در فهرست ده‌های برتر «متداول‌ترین فلزات در طبیعت» قرار دارد. ذخایر بزرگی در آفریقای جنوبی، چین و مقدار زیادی تیتانیوم در ژاپن، هند و اوکراین کشف شده است.
مجموع ذخایر تیتانیوم جهان بیش از 700 میلیون تن است. اگر نرخ تولید ثابت بماند، تیتانیوم کافی برای 150-160 سال دیگر وجود خواهد داشت.
بزرگترین تولید کننده سخت ترین فلز در جهان، شرکت روسی VSMPO-Avisma است که یک سوم نیازهای جهان را برآورده می کند.
خواص تیتانیوم
1. مقاومت در برابر خوردگی.
2. استحکام مکانیکی بالا.
3. چگالی کم.
وزن اتمی تیتانیوم 47.88 amu است، شماره سریال در جدول تناوبی شیمیایی 22 است. از نظر ظاهری، بسیار شبیه به فولاد است.
چگالی مکانیکی فلز 6 برابر بیشتر از آلومینیوم و 2 برابر بیشتر از آهن است. می تواند با اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن ترکیب شود. هنگامی که این فلز با کربن جفت می شود، کاربیدهای فوق العاده سختی تشکیل می دهد.
رسانایی حرارتی تیتانیوم 4 برابر کمتر از آهن و 13 برابر کمتر از آلومینیوم است.
فرآیند استخراج تیتانیوم
در سرزمین تیتان تعداد زیادی ازبا این حال، استخراج آن از اعماق هزینه زیادی دارد. برای تولید از روش یدید استفاده می شود که نویسنده آن ون آرکل دی بوئر می باشد.
این روش مبتنی بر توانایی فلز برای ترکیب با ید است، پس از تجزیه این ترکیب، تیتانیوم خالص، عاری از ناخالصی های خارجی، به دست می آید.
جالب ترین چیزهای ساخته شده از تیتانیوم:
- پروتز در پزشکی;
- برد دستگاه های موبایل؛
- سیستم های موشکی برای اکتشاف فضایی؛
- خطوط لوله، پمپ ها؛
- سایبان، قرنیز، روکش خارجی ساختمان ها؛
- اکثر قطعات (شاسی، تریم).
زمینه های کاربرد تیتانیوم
تیتانیوم به طور فعال در حوزه نظامی، پزشکی و جواهرات استفاده می شود. نام غیر رسمی "فلز آینده" به آن داده شد. بسیاری می گویند که به تبدیل رویاها به واقعیت کمک می کند.
سخت ترین فلز جهان در ابتدا در حوزه نظامی و دفاعی مورد استفاده قرار گرفت. امروزه مصرف کننده اصلی محصولات تیتانیوم صنعت هواپیماسازی است.
تیتانیوم - جهانی مصالح ساختمانی. سالها از آن برای ساخت توربین‌های هواپیما استفاده می‌شد. در موتورهای هواپیما، عناصر فن، کمپرسورها و دیسک ها از تیتانیوم ساخته می شوند.
طراحی یک هواپیمای مدرن می تواند حاوی 20 تن آلیاژ تیتانیوم باشد.
زمینه های اصلی کاربرد تیتانیوم در ساخت هواپیما:
- محصولات فضایی (لبه درها، دریچه ها، روکش، کفپوش)؛
- واحدها و اجزایی که در معرض بارهای سنگین هستند (براکت بال، ارابه فرود، سیلندرهای هیدرولیک).
- قطعات موتور (محفظه، تیغه های کمپرسور).
به لطف تیتانیوم، انسان توانست از دیوار صوتی عبور کرده و وارد فضا شود. برای ساخت سامانه های موشکی سرنشین دار استفاده شد. تیتان می تواند تشعشعات کیهانی، تغییرات دما و سرعت حرکت را تحمل کند.
این فلز چگالی کمی دارد که در صنعت کشتی سازی اهمیت دارد. محصولات ساخته شده از تیتانیوم سبک وزن هستند، به این معنی که وزن آن کاهش می یابد و قدرت مانور، سرعت و برد آن افزایش می یابد. اگر بدنه کشتی با تیتانیوم پوشانده شده باشد، برای سالها نیازی به رنگ آمیزی نخواهد داشت - تیتانیوم در آب دریا زنگ نمی زند (مقاومت در برابر خوردگی).
اغلب این فلز در کشتی سازی برای ساخت موتورهای توربین، دیگ بخار و لوله های کندانسور استفاده می شود.
صنعت نفت و تیتانیوم
منطقه امیدوار کننده ای برای استفاده از آلیاژهای تیتانیوم در نظر گرفته شده است حفاری فوق عمیق. برای مطالعه و استخراج منابع زیرزمینی، باید به عمق زیرزمینی - بیش از 15 هزار متر - نفوذ کرد. به عنوان مثال، لوله های مته آلومینیومی به دلیل گرانش خود پاره می شوند و تنها آلیاژهای تیتانیوم می توانند به اعماق بسیار زیاد برسند.
چندی پیش، تیتانیوم شروع به استفاده فعال برای ایجاد چاه کرد قفسه های دریایی. متخصصان از آلیاژهای تیتانیوم به عنوان تجهیزات استفاده می کنند:
- تاسیسات تولید نفت؛
- مخازن فشار قوی؛
- پمپ های اعماق دریا، خطوط لوله.
تیتانیوم در ورزش، پزشکی
تیتانیوم به دلیل استحکام و سبکی در زمینه ورزش بسیار محبوب است. چند دهه پیش، یک دوچرخه از آلیاژهای تیتانیوم، اولین تجهیزات ورزشی ساخته شده از سخت ترین مواد در جهان ساخته شد. یک دوچرخه مدرن از بدنه تیتانیومی، همان فنرهای ترمز و صندلی تشکیل شده است.
چوب گلف تیتانیومی در ژاپن ساخته شده است. این دستگاه ها سبک و بادوام هستند اما بسیار گران هستند.
اکثر وسایلی که در کوله‌پشتی کوهنوردان و مسافران وجود دارد از تیتانیوم ساخته شده است - ظروف غذاخوری، ست‌های آشپزی، قفسه‌هایی برای استحکام چادر. تبرهای یخی تیتانیومی تجهیزات ورزشی بسیار محبوبی هستند.
این فلز در صنعت پزشکی تقاضای زیادی دارد. بیشتر آنها از تیتانیوم ساخته شده اند وسایل جراحی- سبک و راحت
یکی دیگر از زمینه های کاربرد فلز در آینده، ایجاد پروتز است. تیتانیوم کاملاً با بدن انسان "ترکیب" می شود. پزشکان این فرآیند را " خویشاوندی واقعی " نامیدند. ساختارهای تیتانیوم برای عضلات و استخوان ها بی خطر هستند و به ندرت باعث ایجاد آن می شوند واکنش آلرژیک، توسط مایعات موجود در بدن از بین نمی روند. پروتزهای تیتانیومی بادوام هستند و می توانند بارهای فیزیکی زیادی را تحمل کنند.
تیتانیوم یک فلز شگفت انگیز است. این به فرد کمک می کند تا به ارتفاعات بی سابقه ای برسد زمینههای مختلفزندگی به دلیل قدرت، سبکی و سالهای طولانی خدمت، محبوب و مورد احترام است.
کروم یکی از سخت ترین فلزات است.
حقایق جالب در مورد کروم
1. نام فلز از آن گرفته شده است کلمه یونانی«کروما» که به معنای رنگ است.
2. در محیط طبیعی، کروم به صورت خالص یافت نمی شود، بلکه فقط به صورت سنگ آهن کروم، اکسید دوگانه یافت می شود.
3. بزرگترین ذخایر این فلز در آفریقای جنوبی، روسیه، قزاقستان و زیمبابوه قرار دارد.
4. چگالی فلز – 7200 کیلوگرم بر متر مکعب.
5. کروم در دمای 1907 درجه ذوب می شود.
6. در دمای 2671 درجه می جوشد.
7. کروم کاملا خالص بدون ناخالصی با شکل پذیری و ویسکوزیته مشخص می شود. هنگامی که با اکسیژن، نیتروژن یا هیدروژن ترکیب می شود، فلز شکننده و بسیار سخت می شود.
8. این فلز نقره ای مایل به سفید توسط لوئی نیکلاس واکلین فرانسوی در پایان قرن 18 کشف شد.
خواص فلز کروم
کروم سختی بسیار بالایی دارد و می تواند شیشه را برش دهد. در اثر هوا یا رطوبت اکسید نمی شود. اگر فلز گرم شود، اکسیداسیون فقط در سطح رخ می دهد.
بیش از 15000 تن کروم خالص در سال مصرف می شود. شرکت انگلیسی Bell Metals پیشرو در تولید کروم خالص محسوب می شود.
ایالات متحده بیشترین مصرف کروم را دارد. کشورهای غربیاروپا و ژاپن. بازار کروم بی ثبات است و قیمت ها طیف گسترده ای را شامل می شود.
زمینه های استفاده از کروم
اغلب برای ایجاد آلیاژها و پوشش های گالوانیکی (آبکاری کروم برای حمل و نقل) استفاده می شود.
کروم به فولاد اضافه می شود که بهبود می یابد مشخصات فیزیکیفلز این آلیاژها در متالورژی آهنی بیشترین تقاضا را دارند.
محبوب ترین درجه فولاد شامل کروم (18٪) و نیکل (8٪) است. چنین آلیاژهایی مقاومت بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون و خوردگی دارند و حتی در دماهای بالا نیز بادوام هستند.
کوره های گرمایش از فولاد ساخته می شوند که حاوی یک سوم کروم است.
چه چیز دیگری از کروم ساخته شده است؟
1. لوله های سلاح گرم.
2. بدنه زیردریایی.
3. آجر که در متالورژی کاربرد دارد.
یکی دیگر از فلزات بسیار سخت تنگستن است.
حقایق جالب در مورد تنگستن
1. نام فلز ترجمه شده از آلمانی ("Wolf Rahm") به معنای "فم گرگ" است.
2. نسوزترین فلز جهان است.
3. تنگستن دارای رنگ خاکستری روشن است.
4. این فلز در پایان قرن 18 (1781) توسط کارل شیله سوئدی کشف شد.
5. تنگستن در دمای 3422 درجه ذوب می شود، در 5900 می جوشد.
6. فلز دارای چگالی 19.3 g/cm³ است.
7. جرم اتمی - 183.85، عنصر گروه VI در سیستم تناوبی مندلیف (شماره سریال - 74).
فرآیند استخراج تنگستن
تنگستن به گروه بزرگی از فلزات کمیاب تعلق دارد. همچنین شامل روبیدیم و مولیبدن است. این گروه با شیوع کم فلزات در طبیعت و مقیاس کم مصرف مشخص می شود.
تولید تنگستن شامل 3 مرحله است:
- جداسازی فلز از سنگ معدن، انباشته شدن آن در محلول؛
- جداسازی ترکیب، تصفیه آن؛
- جداسازی فلز خالص از یک ترکیب شیمیایی تمام شده
- مواد اولیه برای تولید تنگستن شیلیت و ولفرامیت هستند.
کاربردهای تنگستن
تنگستن اساس اکثر آلیاژهای قوی است. از آن برای ساخت موتورهای هواپیما، قطعات دستگاه های خلاء الکتریکی و رشته های رشته ای استفاده می شود.
چگالی بالای این فلز امکان استفاده از تنگستن را برای ساخت موشک های بالستیک، گلوله ها، وزنه های تعادل و گلوله های توپخانه فراهم می کند.
ترکیبات مبتنی بر تنگستن برای پردازش فلزات دیگر، در صنعت معدن (حفاری چاه)، رنگ و لاک الکل، و منسوجات (به عنوان یک کاتالیزور برای سنتز آلی) استفاده می شود.
از ترکیبات پیچیده تنگستن آنها می سازند:
- سیم - مورد استفاده در کوره های گرمایش؛
- نوار، فویل، صفحات، ورق - برای نورد و آهنگری مسطح.
تیتانیوم، کروم و تنگستن در صدر فهرست «سخت‌ترین فلزات جهان» قرار دارند. آنها در بسیاری از زمینه های فعالیت انسانی - هوانوردی و موشک، نظامی، ساخت و ساز و در عین حال، این طیف گسترده ای از کاربردهای فلزات نیست.