Titaan (0)

Tallinna Tehnikakõrgkool - Tehnoloogia - tehnomaterjalid

1 Hindamata

Jukumees420
TITAANI
REFERAAT
Õppeaines: TEHNOMATERJALID
Tehnikateaduskond
Õpperühm: AT 12/22
Juhendaja :
Esitamiskuupäev:…………….
Üliõpilase allkiri :……………..
Õppejõu allkiri: ………………
Tallinn 2019

TITAAN

Titaan on omadustelt metall , millel on hõbevalge värvus, mis meenutab niklit. Ta on keemiline element järjenumbriga 22 ning ta asub IVB rühmas ja neljandas perioodis . Titaani sümboliks on Ti ja tema aatomimassiks on 47,90. Titaani avastati aastal 1791 ja tema avastajaks oli Inglismaalt pärit mees nimega William Gregor. Elemenet sai nimetuse Kreeka mütoloogia Titaanide järgi ja nime pani Saksamaa keemik nimega Martin Heinrich Klaproth, kes taas avastas elemendi aastal 1795. Kuid uurimiseks piisav kogus titaani, millest pärast saada puhas titaan saadi alles aastal 1925. Teda leidub paljudes mineraalides maakoores ja enamik elusorganismides, kivimites , muldades ja veekogudes. Titaani eraldamiseks mineraalidest kasutatakse hetkel enamasti Krolli meetodit. Enim levinud ühendit titaandioksiidi, kasutatakse valgete pigmentide tootmisel. Titaan on on levikult üheksas element maakera koores ja seitsmes levinuim metall. Teda leidub nii eluorganismides, tardkivimites, setetes kui ka veekogudes.
Konstruktsioonimetallide osas on titaan neist neljandal kohal, titaani edestab raud, alumiinium ja magneesium. Suuremad leiukohad meie lähedal asuvad näiteks Soomes, Venemaal Ilmeni mägedes, Rootsis ja Norras ja maailma suurimaks titaanivalge ehk TiO2 tootjaks oli hiljuti Soome firma KEMIRA. Maailmas mujal leidub näiteks titaanimaaki veel Lõuna-Aafrikas Transvaalias, Indias ning Lõuna- ja Põhja-Ameerikas.

2.1. Titaani keemilised omadused

Titaan on looduses alati seotud teiste elementidega. Ta oksüdeerub koheselt, kui puutub kokku õhuga. Lisaks reageerib kergesti hapikuga temperatuuril 1200°C kui ka 610°C juures, siis kui tegemist on puhta hapnikuga, mõlemal reageerimisel tekib titaandioksiid . Vaatamata sellele käitub titaan väga halvasti nii vees kui ka õhus, sest titaani pinnale moodustub oksiidikiht , mis kaitseb teda teiste reaktsioonides eest. Esialgne kiht on kõigest 1-2 nanomeetrit, kuid see paksus kasvab koos ajaga ning näiteks nelja aastaga jõuab see kiht 25 nanomeetrini. Lämmastikuga reageerides,
moodustub titaani pinnale nitraadikiht, ehk siis soolakiht, mis koosneb kahest ioonist, milleks on metalli katioon ning nitraatioon. Mõlema kihi puhul muutub titaani välispind kõvaks ning ta ei saa osaleda enam keemilistes reaktsioonides ehk muutub intertseks.
Titaani üks parimaid keemilisi omadusi on vastupidavus korrosioonile ehk roostele. Teda on võrreldud plaatinaga, sest nad on peaaegu, et sama vastupidavad metallid. Nemad suudavad vastupidada lahjendatud väävelhappele, soolhappele lisaks ka gaasilisele kloorile ja enamikele orgaanilistele hapetele, siiski on titaan lahustuv kontsentreeritud hapetes.
Titaani pole võimalik sulatada keskkonnas, kus on õhku, kuna ta jõuab enne ära põleda, kui ta saavutab oma sulamis temperatuuri. Seetõttu sulatatakse titaani näiteks argoonis, mis on omadustelt väärisgaas või vaakumis . Titaaniga on võimalik luua kõrge vaakumiga süsteema, kuna ta on väga töökindel.

2.2. Titaani füüsikalised omadused

Puhas titaan pole väga tugev, kuid vähesel määral hapnikku või lämmastikku teeb ta vägagi tugevaks . Ta on võrdlemisi kerge metall teiste metallide seas, lisaks on ta tuntud oma tugevuse ja kaalu suhte poolest. Titaani ja tema sulameid peetakse üheks tugevaimateks metallideks maailmas ja tema tõmbetugevuseks on 63 000 psi-d, mis teeb ligikaudu 4429.34 kgf/cm², mis omakorda on umbes 434,37 megapaskalit, mis on enam-vähem samas suurjusjärgus terase sulamitega, aga titaan on neist pea poole kergem. Lisaks suurim teada olev titaanisulamite võimalik tugevusepiir on kuni 200 000 psi-d ehk 1380 megapaskalit.
Titaan on halb elektri- ja soojusjuht ja on mittemagnetiline metall. Tema töötlemiseks tuleb metalli karastada aeg-ajalt ja kasutada tervaid tööriistu, kuna metall on madalatel temperatuuridel pehme.
Titaani tihedus on 4,51 g/cm3 sulamistemperatuur on 1668°C ja keemistemperatuur 3287°C. Oma füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest pole titaan kahjulik ühelegi teadaolevale elusolendlie ning samas pole ta tulemusi andnud ka tervislikuse poole pürgides.
Kõrgetel temperatuuridel (üle 880 ºC) esineb titaan kuubilise ruumtsentreeritud kristallvõrega, mille tihedus 900 ºC juures on ligikaudu 4,30. Selline titaan on β-titaan.
Madalatel temperatuuridel, mis jäävad alla 880 ºC esineb titaan heksagonaalse kristallvõrena, mille tihedus on 20ºC juures ligikaudu -4,5. Selline titaan on α –titaan.
Titaani sulamistemperatuur on 1665 º C ja keemistemperatuur on 3227 º C. Tema elektriline eritakistus on 4,21 µΩ/cm , temperatuuril 20 ºC. Titaani kõvadus Brinelli järgi on 100kg /mm2 ja tõmbetugevus 25,6 kg/mm2, enne katkemist jõuab titaan pikeneda umbes 70%.

TITAANI SULAMID

Titaani sulameid tehakse eristruktuurides ja legeeritakse erinevate ainetega nagu näiteks: alumiiniumiga, rauaga, räniga, vasega, korrmiga, mangaaniga, tinaga jne. Kui aga lisada titaani plaatinat või palladiumi 0,1-0,2% , siis tõstab see palju titaani korrosioonikindlust soolhappe suhtes.
Titaani erinevate struktuuriga lisandeid nimetatakse α -struktuuriga sulamid, α-β-struktuuriga sulamid ja β-struktuuriga sulamid.

3.1. α -struktuuriga sulamid

α -struktuuriga sulamite legeerivaks lisandiks on peamiselt Alumiinium, strontsium , tsirkoonium ja lisaks võib sulam sisaldada ka veel 0,5-1,5% muid metalle . Saadud sulameid on väga hea keevitada, kuid nad on halvasti stantsitavad. Lisaks saab neid painutada ainult kuumtöödeldes.

3.2. α-β-struktuuriga sulamid

α-β-struktuuriga sulamid ehk kahefaasilised sulamid sisaldavad endas enamasti alumiiniumit ning lisaks 10-12% teisi metalle. Nad on halvasti keevitatavad , kuid on plastilised kõrgetel temperatuuridel ning seetõttu on neid lihtne sepistada. Väga madalatel temperatuuridel, näiteks kosmoses (-270 °C) esineb külmahaprust.

3.3. β-struktuuriga sulamid

β-struktuuriga sulamid sulamid sisaldavad endas kuni 3% alumiiniumit. Kokku legeerivaid lisandeid on ligikaudu 15-20%, millest enamiku moodustavad raskemetallid nagu näiteks: arseen, kaadmium , koobalt, nikkel , tina jne. Need sulamid on hästi keevitatavad kui ka sepistatavad, kuid termiliselt on nad ebapüsivad, ehk temperatuuri suhtes on nad valivad. Näiteks: keevisõmbluste puhul on nad rabedad, kuna tegu on kõrgete temperatuuridega ja väga madalatel temperatuuridel, nagu kosmoses, esineb neil külmahaprust.

4. TITAANI TOOTMINE

Titaani metalli tootmisiseks on vaja läbida neli suuremat sammu. Esiteks tuleb titaani maaki nn. „käsna“ kujuliseks muuta ehk siis poorseks kujuks. Teiseks tuleb sulatada seda „käsna“ või „käsna“ koos mingite lisanditega, et tekiks sulam. Sulatamise käigus peaks tekkima , siis kangi või valandi laadne sulam. Kolmandaks on esialgne toode, ehk siis sellest sulamist võidakse teha kohesele tarbimisele vajalike asju, näiteks: võlve, plaate , lehti, ribasid võid torusid. Neljandaks võib teha sellest sulamist konkreetse objekti kuskile vormi. Titaani „käsnasi“ toodab kõigest 7 riiki maailmas ja 19 ettevõtet, kellest suurim tootja on Hiina.
Titaani pole lihtne toota, kuna ta reageerib kõrgetel temperatuuridel hapnikuga, seetõttu kasutatakse titaani tootmiseks Krolli meetodit. Krolli meetod on metallide nagu titaan ja tsirkooniumi publriks tootmine, kus elemente taandatakse gaasilise metallkloriidiga, näiteks magneesiumiga. Esialgsest oksiidist saadakse TiCl4 , kus juhitakse arustunud kloor süsinikuga üle hõõgpunastele mineraalidele. Peale seda TiCl4 kondenseeritakse ja puhastatakse fraktsioneeriva destillatsiooni abil, see on destillatsioonimeetod, kus kuumutatakse keemistemperatuuriga elementi, et lahutada vedelik ja kondensatsioon. Reduktsiooni teel saadakse tavaliseda titaani sulamid. Titaani sulameid tehakse tavaliselt vanaadiumi , vase, raua, mangaani, alumiiniumi ja teistegi metallidega.
Titaani turuhind on keskmiselt 13€/kg, mis on suhteliselt kõrge võrreldes teiste metallidega, kuna tema tootmiseks kasutatakse magneesiumi, mis on ka päris kallis.

5. TITAANI KASUTUSALAD

Titaani kasutatakse väga erinevatel erialadel . Enamik toodetud titaani leiab kasutust titaanoksiidi kooseisus. Kuna titaan on hea süsiniku neelaja, siis kasutatakse seda mõndade teraste sulamite valmistamiseks, et vähendada sulamis olevat süsinikusisaldust.

5.1. Meditsiin

Titaan on väga tõhus metall meditsiinis, kuna titaan ei ole mürgine ja organism ei tõrju teda. Ta sobib väga hästi kokku elava koega ja teda tihti kasutatakse titaani kirurgide tööriistade valmistamiseks, hambaraviks, puusa ja muude liigeste siirdeks, sest titaan võib kehasse jääda kuni 20 aastaks ja hambaraviks võib titaan olla kehas kuni 30 aastat. Lisaks, kui organismis on titaanist implantaat, siis seda magnetuuring ei näita, kuna titaan on mittemagnetiline, mis on hea, kuna muidu häiriks see uuringute tegemist ja uuringu tulemused ei pruugi olla sellised nagu on reaalne olukord. Samadel põhjustel kasutatakse titaani ka erinevate iluneetide tegemiseks.

5.2. Lennundus

Tänu suurele vastupidavusele korrosiooni ja mõrade vastu kasutatakse teda lennunduses, eelis teiste metallide ees on tugevuse ja kaalu suhe. Titaani kasutatakse näiteks neis lennukiosades: mootorid , maandumistelikud, tuleseinad, hüdraulikas ja muudes tähtsates üldstruktuuri osades. Esimene lennuk, milles kasutati laialdaselt titaani(ligikaudu 85%) oli SR-71 „Blackbird“. Blackbird on siiamaani maailma kõige kiireim lennuk, mille tippkiiruse maailmarekord tehti 28.07.1976 ja selleks kiiruseks oli 3529,0 km/h. Tänapäeval kasutatakse suuremate ja paremate lennukite ehitamiseks ligikaudu 60-30 tonni titaani.

5.3. Ehted

Titaani suurele tugevusele ja kergsusele kasutatakse ka titaani ehete valmistamiseks. Titaan on populaarsust kogunud disainerite poolt viimastel aastatel. Titaan ehted on head inimestele, kellel on
näiteks allergia mingi muu ehte materjali vastu või inimestele, kellele meeldib kanda ehteid erinevates keskkondades näiteks ujudes. Titaani lisatakse näiteks 24 kraadistele kullast ehetele üks protsent, et ehtele ei jääks nii lihtsalt kriimustusi ega kahjustusi. Lisaks tehakse ka titaanist skulptuure ja kellasid.

.DOCX Laadi alla originaalfail 10 lk · .docx · 5 allalaadimist

100 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 100 punkti.

~ 10 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2017-10-17 Kuupäev, millal dokument üles laeti

5 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

iof1y Õppematerjali autor

Referaat titaanist.

titaan referaat titaani sulamine titaani sulamid titaani sulam titaani referaat titaanic

Sarnased õppematerjalid

docx

Raskmetallid ja nende sulamid

masinaosade materjalina. Eriti kuumuspüsivad ja kuumustugevad Ni-sulamid on legeeritud kroomi ja rauaga, mis on tuntud inkonelli ja inkolloi nime all. Samasse gruppi kuuluvad lisaks rauale ka molübdeeniga legeeritud Ni-sulamid- hastelloid. Peale kuumuspüsivuse ja tugevuse on nimetatud sulamid korrosioonikindlad ka mineraalhapetes, kloori sisaldavais happelistes keskondades. Titaan Titaan on looduses üks levinumaid elemente. Tema suhteline sisaldus maakoores on ca 0,6%, see on vähem ainult alumiiniumi (7,5%), raua (4,2%) ja magneesiumi (2,1%) sisaldusest. Kuigi titaan avastati juba 1792. aastal, saadi esimene keemiliselt puhas metall alles XX sajandil. Probleemid titaani taandamisel tema ühenditest on seotud nende äärmiselt suure keemilise inertsusega (termodünaamilise stabiilsusega), mistõttu on raske lõhkuda titaani ja

Tehnomaterjalid

pdf

Rakenuskeemia konspekt

Alumiiniumi valusulamite tüüpilised esindajad on Al-Si-sulamid silumiinid. Enam kasutatakse Al- valusulameid, mis sisaldavad 10...13% Si. 5 Magneesiumisulamid Titaan (Ti) Sulamistemperatuur 1660 ºC Suurepärane korrosioonikindlus Magneesiumisulameid legeeritakse alumiiniumiga, tsingiga, Titaan on üks levinumaid elemente looduses. Tema suhteline sisaldus mangaaniga ja tsirkooniumiga.

Rakenduskeemia

docx

Materjaliõpetuse eksami kordamisküsimuste vastused.

korral, sulamite korral,mille komponendid teineteises ei lahustu, keemilisi ühendeid moodustavate komponentide korral, komponentide polümorfismi korral, seos faasidiagrammi ja sulamite omaduste vahel ) RAAMAT LK 34. - metallide ja sulamite füüsikalised ja mehaanilised omadused; Füüsikalised omadused. Tihedus- kergmetalle ja -sulameid, mille tihedus on üle 5000 kg/m3 (liitium, berüllium, magneesium, alumiinium, titaan jt.), raskmetalle ja -sulameid, mille tihedus ületab 10 000 kg/m3 (plaatina, volfram, molübdeen, plii, tina jt.) ning keskmetalle ja -sulameid (tihedus üle 5000 kuid alla 10 000 kg/m3). Sulamistemp- Metallid liigitatakse sulamistemperatuuri järgi kergsulavaiks metallideks ja sulameiks, mille sulamistemperatuur ei ületa plii oma, s.o. 327 °C (tina, plii, antimon, elavhõbe jt.), rasksulavaiks metallideks ja sulameiks, mille sula-mistemperatuur ületab raua oma, s.o

Materjaliõpetus

doc

Metallide tihetusestt ja mu selline jutt

Eriti kuumuspüsivad ja kuumustugevad Ni-sulamid on lisaks kroomile legeeritud rauaga, mis on tuntud inkonelli ja inkolloina. Samasse gruppi kuuluvad ka lisaks rauale molübdeeniga legeeritud Ni-sulamid, mida nimetatakse hastelloidideks. Eelpooltoodud sulamid (inkonell, hastelloi ja nimonik), mis on eelkõige ette nähtud tööks kõrgetel temperatuuridel, on tuntud ka supersulameina. Nende kasutus on eelkõige seotud reaktiivlennukite ja kosmosetehnikaga. Tabel 1.29. Niklisulamid 1.2.5. Titaan ja titaanisulamid Titaan on üks levinumaid elemente looduses. Titaanil on suhteliselt väike tihedus. Titaani tugevus ja kõvadus sõltuvad suurel määral ta puhtusest. Toatemperatuuril tekib titaani pinnal väga tihe ja inertne TiO2 kiht ei korrodeeru atmosfääris, mage- ja merevees Titaanisulameid kasutatakse rohkesti lennukiehituses. 1.2.6. Magneesium ja magneesiumisulamid Magneesiumi iseloomustab väike tihedus ja madal sulamistemperatuur. Õhus kuumutamisel süttib

Kategoriseerimata

rtf

Exami piletite vastused

masinaosade materjalina. Eriti kuumuspüsivad ja kuumustugevad Ni-sulamid on lisaks kroomile legeeritud rauaga, mis on tuntud inkonelli ja inkolloina. Samasse gruppi kuuluvad ka lisaks rauale molübdeeniga legeeritud Ni-sulamid, mida nimetatakse hastelloidideks.Eelpooltoodud sulamid (inkonell, hastelloi ja nimonik), mis on eelkõige ette nähtud tööks kõrgetel temperatuuridel, on tuntud ka supersulameina. Nende kasutus on eelkõige seotud reaktiivlennukite ja kosmosetehnikaga. 32) Titaan ja tema sulamite omadused. Kasutamine. Titaan on üks levinumaid elemente looduses. Tema suhteline sisaldus maakoores on ca 0,6%; see on vähem ainult alumiiniumi (7,5%), raua (4,2%) ja magneesiumi (2,1%) sisaldusest. Kõiki teisi tehnikas kasutatavaid metalle, sh. ka ammu kasutusel olnuid (Cu, Pb, Zn, väärismetallid jt.) leidub looduses titaaniga võrreldes oluliselt väiksemas koguses. Titaanil on suhteliselt väike tihedus (1,7 korda väiksem kui raual). Titaani tugevus ja kõvadus

Kategoriseerimata

odt

Materjaliõpetus

1. -2. MALMID, STRUKTUUR, TOOTMINE, LIIGITUS Malm toodetakse kõrgahjudes rauamaagist raua taandamisega. Taandamine toimub kivisöekoksi põlemisel tekkivate gaasidega. Vedelas rauas lahustub 3,5-4% C, samuti Mn, Si ja kahjulike lisandeina ka S ja P. Kõrgahjus toodetakse: 1) toormalmi, mis läheb terase sulatamisel (kuni 90% kogutoodangust); 2) valumalme, mis sulatatakse ümber, et saada valandeid (valatud esemeid) 3) ferrosulameid – suure Mn või Si sisaldusega rauasulameid, mida kasutatakse valumalmide ümbersulatamisel koostise reguleerimiseks ning terase taandamiseks. Koostise järgi eristatakse legeerimata malme, mis on põhiliselt raudsüsiniksulamid ja eriomadustega legeermalme, mille koostisse on lisatud täiendavalt teisi elemente. Malmis sisalduva süsiniku oleku järgi eristatakse: 1. Valgemalmid, kus kogu süsinik on rauaga seotud olekus tsementiidi ( F e 3 C ) kujul. Selline

Materjaliõpetus

docx

Materjaliõpetus

Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%. Titaani sulamid Puhtal kujul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall, mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe. Treida ja puurida on raske kuid keevitatav. Hõõguvpunasena on sepistatav. Titaan ja titaanisulamid on korrosioonikindlad, titaanisulamid on kergemini töödeldavad, sitkemad, lõõmutatavad, karastatavad ja noolutatavad. Titaani ja sulamite pinnale tekib õhu käes TiO2 mis tugev ja tihe ning kaitseb metalli. Titaani legeeritakse alumiiniumi, vanaadiumi, kroomi,

Materjaliõpetus

doc

Tehnomaterjalid eksam

Vanandamine seisneb karastamisele järgnevas seisutamises toatemperatuuril mõne ööpäeva kestel (loomulik vanandamine) või kõrgendatud temperatuuril alates mõnest tunnist (kunstlik vanandamine). Vanandamise käigus toimuvad üleküllastunud tardlahuses muutused (eraldub CuAl2), mille tulemusena sulam tugevneb. Vanandamisel tõuseb sulami kõvadus, tõmbetugevus ja voolavuspiir. Seejuures väheneb aga plastsus ja sitkus. 56. Titaan ja titaani sulamid. Nende kasutamine? Titaan on tugev, korrosioonikindel ja keemiliselt püsiv hõbevalge metall. Titaanist moodustakse sulamit raua, alumiiniumi, vanaadiumi, molübdeeni ning teiste elementidega, et moodustada tugevaid kergekaalulisi sulameid lennunduse (reaktiivmootorid, raketid, kosmoseaparaadid), autotööstuse, meditsiini, sporditarvete, ehete ja muude kasutusalade tarvis. 57. Nikkel ja nikli sulamid. Nende kasutamine.

tehnomaterjalid

Rohkem sarnaseid