Zliatiny titánu. Hlavné charakteristiky

Strana 1

Tepelná vodivosť titánu je -14 0 W/m deg, čo je o niečo nižšia ako tepelná vodivosť legovanej ocele. Materiál je dobre kovaný, razený a opracovaný rezaním. Zváranie titánových výrobkov sa vykonáva volfrámovou elektródou v ochrannej argónovej atmosfére. V poslednej dobe sa titán používa na výrobu širokej škály rúr, plechov a valcovaných výrobkov.  

Tepelná vodivosť titánu je nízka – približne 13-krát nižšia ako u hliníka a 4 4-krát nižšia ako u železa.  

Tepelná vodivosť titánu je blízka tepelnej vodivosti nehrdzavejúcej ocele a je 14 kcal/m C za hodinu. Titán je dobre kovaný, lisovaný a uspokojivo opracovaný. Pri teplotách nad 200 C má tendenciu absorbovať plyny. Titán je zváraný volfrámovou elektródou v ochrannej argónovej atmosfére.  

Tepelná vodivosť titánu a jeho zliatin je približne 15-krát nižšia ako u hliníka a 3 5 - 5-krát nižšia ako u ocele. Koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti titánu je tiež výrazne nižší ako u hliníka a nehrdzavejúcej ocele.  

Tepelná vodivosť titánu je - 14 0 W / (m - K), čo je o niečo nižšia ako tepelná vodivosť legovanej ocele. Materiál je dobre kovaný, razený a opracovaný rezaním. Zváranie titánových výrobkov sa vykonáva volfrámovou elektródou v ochrannej argónovej atmosfére. V poslednej dobe sa titán používa na výrobu širokej škály rúr, plechov a valcovaných výrobkov.  

Súčiniteľ tepelnej vodivosti titánu v rozsahu prevádzkových teplôt (20 - 400 C) je 0 057 - 0 055 cal / (cm-s - C), čo je približne 3-krát menej ako tepelná vodivosť železa, 16-krát menej ako tepelná vodivosť medi a blízka tepelnej vodivosti nehrdzavejúcich ocelí austenitickej triedy.  

Preto je napríklad tepelná vodivosť titánu 8 - 10 krát menšia ako tepelná vodivosť hliníka.  

Získané vypočítané hodnoty fonónovej tepelnej vodivosti titánu sa zhodujú s odhadom tejto hodnoty vykonaným v práci, kde sa rovná 3 -: - 5 W / m-deg.  

S legovaním, ako aj so zvyšujúcim sa obsahom nečistôt sa tepelná vodivosť titánu spravidla znižuje. Pri zahrievaní sa tepelná vodivosť zliatin, ako je čistý titán, zvyšuje; už pri 500 - 600 C sa približuje tepelnej vodivosti nelegovaného titánu.  

Modul pružnosti titánu je takmer polovičný v porovnaní so železom, je na rovnakej úrovni ako u zliatin medi a je výrazne vyšší ako u hliníka. Tepelná vodivosť titánu je nízka: je to asi 7% tepelnej vodivosti hliníka a 16-5% tepelnej vodivosti železa. Toto je potrebné vziať do úvahy pri zahrievaní kovu na tlakové spracovanie a zváranie. Elektrický odpor titánu je približne 6-krát väčší ako u železa a 20-krát väčší ako u hliníka.  

V prvom rade je potrebné vziať do úvahy, že tepelná vodivosť titánu a jeho zliatin pri nízkych teplotách je veľmi nízka. Pri izbovej teplote je tepelná vodivosť titánu približne 3% tepelnej vodivosti medi a je niekoľkonásobne nižšia ako napríklad u ocelí (tepelná vodivosť titánu je 0,0367 cal/cm sec C a tepelná vodivosť ocele 40 je 0,142 cal So zvyšujúcou sa teplotou sa tepelná vodivosť zliatin titánu zvyšuje a približuje sa k tepelnej vodivosti ocelí To ovplyvňuje rýchlosti ohrevu zliatin titánu v závislosti od teploty, na ktorú sa ohrievajú, ako je vidieť z rýchlosti ohrevu a chladenia komerčne čistého titánu (zliatina VT1) s prierezom 150 mm (obr.  

Titán má nízku tepelnú vodivosť, ktorá je 13-krát menšia ako tepelná vodivosť hliníka a 4-krát menšia ako tepelná vodivosť železa. So zvyšujúcou sa teplotou tepelná vodivosť titánu mierne klesá a pri 700 C je 0,0309 cal/cm sec CC.  

Titán má nízku tepelnú vodivosť, ktorá je 13-krát menšia ako tepelná vodivosť hliníka a 4-krát menšia ako tepelná vodivosť železa. So zvyšujúcou sa teplotou tepelná vodivosť titánu mierne klesá a pri 700 C je 0,0309 cal/cm s C.  

Pri tavnom zváraní je na získanie kvalitného spoja potrebná spoľahlivá ochrana kovu zvarového spoja, zahriateho na teplotu nad 400 C, na oboch stranách zvaru pred atmosférickými plynmi (O2, Nj, H2). Rast zŕn zhoršuje nízka tepelná vodivosť titánu, ktorá zvyšuje dobu zotrvania zvarového kovu pri vysokých teplotách. Na prekonanie týchto ťažkostí sa zváranie vykonáva pri čo najnižšom tepelnom príkone.  

Mnohí sa zaujímajú o mierne tajomný a nie úplne študovaný titán - kov, ktorého vlastnosti sú trochu nejednoznačné. Kov je zároveň najsilnejší a zároveň najkrehkejší.

Najpevnejší a najkrehkejší kov

Objavili ho dvaja vedci s rozdielom 6 rokov - Angličan W. Gregor a Nemec M. Klaproth. Meno titán sa spája na jednej strane s bájnymi titánmi, nadprirodzenými a nebojácnymi, a na druhej strane s Titaniou, kráľovnou víl.
Je to jeden z najbežnejších materiálov v prírode, ale proces získavania čistého kovu je obzvlášť zložitý.

22 chemický prvok tabuľky D. Mendelejeva Titán (Ti) patrí do 4. skupiny obdobia 4.

Farba titánu je strieborno-biela s výrazným leskom. Jeho odlesky sa trblietajú všetkými farbami dúhy.

Toto je jeden zo žiaruvzdorných kovov. Taví sa pri teplote +1660 °C (±20°). Titán je paramagnetický: nie je magnetizovaný v magnetickom poli a nie je z neho vytláčaný.
Kov sa vyznačuje nízkou hustotou a vysokou pevnosťou. Ale zvláštnosťou tohto materiálu je, že aj minimálne nečistoty iných chemických prvkov radikálne menia jeho vlastnosti. V prítomnosti nevýznamného podielu iných kovov stráca titán svoju tepelnú odolnosť a minimum nekovových látok v jeho zložení robí zliatinu krehkou.
Táto vlastnosť určuje prítomnosť 2 typov materiálu: čistého a technického.

1. Čistý titán sa používa tam, kde sa vyžaduje veľmi ľahká látka, ktorá vydrží veľké zaťaženie a ultra vysoké teplotné rozsahy.
2. Technický materiál sa používa tam, kde sa hodnotia parametre ako ľahkosť, pevnosť a odolnosť proti korózii.

Látka má vlastnosť anizotropie. To znamená, že kov môže meniť svoje fyzikálne vlastnosti na základe aplikovanej sily. Pri plánovaní použitia materiálu by ste mali venovať pozornosť tejto vlastnosti.

Titán stráca pevnosť pri najmenšej prítomnosti nečistôt z iných kovov

Štúdie vlastností titánu za normálnych podmienok potvrdzujú jeho inertnosť. Látka nereaguje na prvky v okolitej atmosfére.
Zmeny parametrov začínajú, keď teplota stúpne na +400°C a viac. Titán reaguje s kyslíkom, môže sa vznietiť v dusíku a pohlcuje plyny.
Tieto vlastnosti sťažujú získanie čistej látky a jej zliatin. Výroba titánu je založená na použití drahých vákuových zariadení.

Titán a konkurencia s inými kovmi

Tento kov sa neustále porovnáva s hliníkom a zliatinami železa. Mnohé chemické vlastnosti titánu sú výrazne lepšie ako u konkurentov:

1. Pokiaľ ide o mechanickú pevnosť, titán je 2-krát väčší ako železo a hliník 6-krát. Jeho pevnosť sa zvyšuje s klesajúcou teplotou, čo sa u konkurentov nepozoruje.
   Antikorózne vlastnosti titánu výrazne prevyšujú vlastnosti iných kovov.
2. Pri teplote okolia je kov úplne inertný. Ale keď teplota stúpne nad +200 ° C, látka začne absorbovať vodík, čím sa zmení jeho charakteristika.
3. Pri vyšších teplotách titán reaguje s inými chemickými prvkami. Má vysokú špecifickú pevnosť, ktorá je 2-krát vyššia ako vlastnosti najlepších zliatin železa.
4. Antikorózne vlastnosti titánu výrazne prevyšujú vlastnosti hliníka a nehrdzavejúcej ocele.
5. Látka nevedie dobre elektrický prúd. Titán má elektrický odpor 5-krát vyšší ako železo, 20-krát vyšší ako hliník a 10-krát vyšší ako horčík.
6. Titán sa vyznačuje nízkou tepelnou vodivosťou, čo je spôsobené jeho nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti. Je to 3-krát menej ako železo a 12-krát menej ako hliník.
   

Ako sa získava titán?

Materiál je v distribúcii v prírode na 10. mieste. Existuje asi 70 minerálov obsahujúcich titán vo forme kyseliny titaničitej alebo oxidu titaničitého. Najbežnejšie z nich a obsahujúce vysoké percento kovových derivátov sú:

• ilmenit;
• rutil;
• anatas;
• perovskit;
• brookit.

Hlavné ložiská titánových rúd sa nachádzajú v USA, Veľkej Británii, Japonsku, veľké ložiská boli objavené v Rusku, na Ukrajine, v Kanade, Francúzsku, Španielsku a Belgicku.

Ťažba titánu je nákladný a pracovne náročný proces

Ťažba kovu z nich je veľmi nákladná. Vedci vyvinuli 4 metódy výroby titánu, z ktorých každá je funkčná a efektívne používaná v priemysle:

1. Horčíkovo-tepelná metóda. Vyťažené suroviny obsahujúce titánové nečistoty sa spracujú a získa sa oxid titaničitý. Táto látka je vystavená chlórovaniu v banských alebo soľných chlorátoroch pri zvýšených teplotách. Proces je veľmi pomalý a uskutočňuje sa v prítomnosti uhlíkového katalyzátora. V tomto prípade sa pevný oxid premieňa na plynnú látku - chlorid titaničitý. Výsledný materiál sa redukuje horčíkom alebo sodíkom. Zliatina vytvorená počas reakcie sa zahrieva vo vákuovej jednotke na ultra vysoké teploty. V dôsledku reakcie sa horčík a jeho zlúčeniny s chlórom odparujú. Na konci procesu sa získa materiál podobný špongii. Roztaví sa a získa sa vysoko kvalitný titán.
2. Metóda hydridu vápenatého. Ruda sa podrobí chemickej reakcii za vzniku hydridu titánu. Ďalšou fázou je oddelenie látky na jej zložky. Pri zahrievaní vo vákuových jednotkách sa uvoľňuje titán a vodík. Na konci procesu sa získa oxid vápenatý, ktorý sa premyje slabými kyselinami. Prvé dva spôsoby sa týkajú priemyselnej výroby. Umožňujú získať čistý titán v čo najkratšom čase pri relatívne nízkych nákladoch.
3. Metóda elektrolýzy. Zlúčeniny titánu sú vystavené vysokému prúdu. V závislosti od suroviny sa zlúčeniny delia na zložky: chlór, kyslík a titán.
4. Jodidová metóda alebo rafinácia. Oxid titaničitý získaný z minerálov sa zalieva parami jódu. V dôsledku reakcie sa vytvára jodid titánu, ktorý sa zahrieva na vysokú teplotu - +1300 ... + 1400 ° C a je vystavený elektrickému prúdu. V tomto prípade sú zo zdrojového materiálu izolované nasledujúce zložky: jód a titán. Kov získaný touto metódou nemá žiadne nečistoty ani prísady.

Oblasti použitia

Použitie titánu závisí od stupňa jeho čistenia od nečistôt. Prítomnosť aj malého množstva iných chemických prvkov v zložení titánovej zliatiny radikálne mení jej fyzikálne a mechanické vlastnosti.

Titán s určitým množstvom nečistôt sa nazýva technický titán. Má vysokú odolnosť proti korózii, je to ľahký a veľmi odolný materiál. Jeho použitie závisí od týchto a ďalších ukazovateľov.

• V chemickom priemysle Výmenníky tepla, potrubia rôznych priemerov, armatúry, telesá a diely čerpadiel na rôzne účely sú vyrobené z titánu a jeho zliatin. Látka je nepostrádateľná v miestach, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť a odolnosť voči kyselinám.
• Prepravou Titán sa používa na výrobu dielov a zostáv pre bicykle, autá, železničné vagóny a vlaky. Použitie materiálu znižuje hmotnosť koľajových vozidiel a automobilov a dodáva časti bicyklov ľahkosť a pevnosť.
• Titán má veľký význam v oddelení námorníctva. Vyrábajú sa z neho diely a prvky trupu pre ponorky, vrtule pre člny a vrtuľníky.
• V stavebníctve Používa sa zliatina zinku a titánu. Používa sa ako dokončovací materiál na fasády a strechy. Táto veľmi odolná zliatina má dôležitú vlastnosť: možno z nej vyrobiť architektonické diely tej najfantastickejšej konfigurácie. Môže mať akúkoľvek podobu.
• Titán bol v poslednom desaťročí široko používaný v ropnom priemysle. Jeho zliatiny sa používajú pri výrobe zariadení na ultra hlboké vŕtanie. Materiál sa používa na výrobu zariadení na ťažbu ropy a plynu na mori.

Titán má veľmi široké využitie

Čistý titán má svoje vlastné oblasti použitia. Je potrebný tam, kde sa vyžaduje odolnosť voči vysokým teplotám pri zachovaní pevnosti kovu.

Používa sa v :

• výroba lietadiel a kozmický priemysel na výrobu častí plášťa, krytov, upevňovacích prvkov, podvozkov;
• lieky na protetiku a výrobu srdcových chlopní a iných zariadení;
• technológia na prácu v kryogénnej oblasti (tu sa využíva vlastnosť titánu - s poklesom teploty sa zvyšuje pevnosť kovu a nestráca sa jeho ťažnosť).

V percentuálnom vyjadrení vyzerá použitie titánu na výrobu rôznych materiálov takto:

• 60% sa používa na výrobu farieb;
• plast spotrebuje 20%;
• 13 % sa používa pri výrobe papiera;
• strojárstvo spotrebuje 7 % vyrobeného titánu a jeho zliatin.

Suroviny a proces výroby titánu sú drahé, náklady na jeho výrobu sú kompenzované a splácané životnosťou výrobkov vyrobených z tejto látky, jej schopnosťou nemeniť svoj vzhľad počas celej doby prevádzky.

Všetko, čo potrebujete vedieť o titáne plus chróm a volfrám

Mnoho ľudí sa zaujíma o otázku: aký je najtvrdší kov na svete? Toto je titán. Táto pevná látka bude stredobodom väčšiny článku. Poďme sa tiež trochu zoznámiť s takými tvrdými kovmi, ako je chróm a volfrám.

9 zaujímavých faktov o titáne

1. Existuje niekoľko verzií, prečo kov dostal svoje meno. Jedna teória hovorí, že bol pomenovaný po Titánoch, neohrozených nadprirodzených tvoroch. Podľa inej verzie názov pochádza od Titanie, kráľovnej víl.
2. Titán objavil na konci 18. storočia nemecký a anglický chemik.
3. Titán sa v priemysle dlho nepoužíva pre svoju prirodzenú krehkosť.
4. Začiatkom roku 1925, po sérii experimentov, chemici získali titán v čistej forme.
5. Titánové hobliny sú vysoko horľavé.
6. Je to jeden z najľahších kovov.
7. Titán sa môže topiť len pri teplotách nad 3200 stupňov.
8. Vrie pri teplote 3300 stupňov.
9. Titán má striebornú farbu.

História objavu titánu

Kov, ktorý neskôr dostal názov titán, objavili dvaja vedci – Angličan William Gregor a Nemec Martin Gregor Klaproth. Vedci pracovali paralelne a navzájom sa nepretínali. Rozdiel medzi objavmi je 6 rokov.

William Gregor dal svojmu objavu meno: manakin.

O viac ako 30 rokov neskôr bola získaná prvá zliatina titánu, ktorá sa ukázala ako mimoriadne krehká a nedala sa nikde použiť. Predpokladá sa, že až v roku 1925 bol titán izolovaný vo svojej čistej forme, ktorá sa stala jedným z najpopulárnejších kovov v priemysle.

Bolo dokázané, že ruskému vedcovi Kirillovovi sa v roku 1875 podarilo extrahovať čistý titán. Vydal brožúru podrobne o svojej práci. Výskum málo známeho Rusa však zostal nepovšimnutý.

Všeobecné informácie o titáne

Zliatiny titánu sú spásou pre mechanikov a inžinierov. Napríklad telo lietadla je vyrobené z titánu. Počas letu dosahuje rýchlosť niekoľkonásobne väčšiu ako rýchlosť zvuku. Titánové puzdro sa zahreje na teploty nad 300 stupňov a neroztopí sa.

Kov uzatvára prvú desiatku „najbežnejších kovov v prírode“. Veľké ložiská boli objavené v Južnej Afrike, Číne a veľa titánu v Japonsku, Indii a na Ukrajine.

Celková svetová rezerva titánov predstavuje viac ako 700 miliónov ton. Ak výrobné rýchlosti zostanú rovnaké, bude dostatok titánu na ďalších 150-160 rokov.

Najväčším producentom najtvrdšieho kovu na svete je ruský podnik VSMPO-Avisma, ktorý uspokojuje tretinu svetových potrieb.

Vlastnosti titánu

1. Odolnosť proti korózii.
2. Vysoká mechanická pevnosť.
3. Nízka hustota.

Atómová hmotnosť titánu je 47,88 amu, poradové číslo v chemickej periodickej tabuľke je 22. Navonok je veľmi podobný oceli.

Mechanická hustota kovu je 6-krát väčšia ako u hliníka, 2-krát vyššia ako u železa. Môže sa spájať s kyslíkom, vodíkom, dusíkom. V spojení s uhlíkom tvorí kov neuveriteľne tvrdé karbidy.

Tepelná vodivosť titánu je 4-krát menšia ako u železa a 13-krát menšia ako u hliníka.

Proces ťažby titánu

V zemi je veľké množstvo titánu, jeho ťažba z hlbín však stojí veľa peňazí. Na výrobu sa používa jodidová metóda, za ktorej autora sa považuje Van Arkel de Boer.

Metóda je založená na schopnosti kovu spájať sa s jódom po rozklade tejto zlúčeniny, možno získať čistý titán bez cudzích nečistôt.

Najzaujímavejšie veci vyrobené z titánu:

• protézy v medicíne;
• dosky pre mobilné zariadenia;
• Raketové systémy na prieskum vesmíru;
• potrubia, čerpadlá;
• markízy, rímsy, vonkajšie obklady budov;
• väčšina dielov (podvozok, výbava).

Oblasti použitia titánu

Titán sa aktívne používa vo vojenskej sfére, medicíne a šperkoch. Dostal neoficiálny názov „kov budúcnosti“. Mnohí hovoria, že pomáha premieňať sny na skutočnosť.

Najtvrdší kov na svete sa spočiatku používal vo vojenskej a obrannej sfére. Dnes je hlavným spotrebiteľom titánových produktov letecký priemysel.

Titán je univerzálny konštrukčný materiál. Po mnoho rokov sa používal na výrobu leteckých turbín. V leteckých motoroch sú prvky ventilátorov, kompresory a disky vyrobené z titánu.

Konštrukcia moderného lietadla môže obsahovať až 20 ton zliatiny titánu.

Hlavné oblasti použitia titánu v konštrukcii lietadiel:

• výrobky priestorového tvaru (lemovanie dverí, poklopy, obklady, podlahy);
• jednotky a komponenty, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu (krídlové konzoly, podvozok, hydraulické valce);
• časti motora (skriňa, lopatky kompresora).

Vďaka titánu mohol človek prejsť cez zvukovú bariéru a preniknúť do vesmíru. Bol použitý na vytvorenie raketových systémov s ľudskou posádkou. Titan odolá kozmickému žiareniu, zmenám teploty a rýchlosti pohybu.

Tento kov má nízku hustotu, čo je dôležité v lodiarskom priemysle. Výrobky vyrobené z titánu sú ľahké, čo znamená zníženie hmotnosti a zvýšenie ich manévrovateľnosti, rýchlosti a dosahu. Ak je trup lode opláštený titánom, nebude potrebné ho natierať dlhé roky – titán v morskej vode nehrdzavie (odolnosť voči korózii).

Najčastejšie sa tento kov používa pri stavbe lodí na výrobu turbínových motorov, parných kotlov a kondenzačných potrubí.

Ropný priemysel a titán

Ultrahlboké vŕtanie sa považuje za perspektívnu oblasť pre použitie zliatin titánu. Na štúdium a ťažbu podzemných zdrojov je potrebné preniknúť hlboko pod zem - vyše 15 tisíc metrov. Napríklad hliníkové vrtné rúrky prasknú v dôsledku vlastnej gravitácie a iba zliatiny titánu môžu dosiahnuť skutočne veľké hĺbky.

Nie je to tak dávno, čo sa titán začal aktívne používať na vytváranie studní na morských policiach. Špecialisti používajú zliatiny titánu ako vybavenie:

• zariadenia na výrobu ropy;
• vysokotlakové nádoby;
• hlbokomorské čerpadlá, potrubia.

Titán v športe, medicíne

Titán je mimoriadne obľúbený v športovej oblasti pre svoju pevnosť a ľahkosť. Pred niekoľkými desaťročiami bol vyrobený bicykel z titánových zliatin, prvé športové vybavenie vyrobené z najtvrdšieho materiálu na svete. Moderný bicykel pozostáva z titánového tela, rovnakej brzdy a pružín sedadla.

Titánové golfové palice boli vytvorené v Japonsku. Tieto zariadenia sú ľahké a odolné, ale extrémne drahé.

Väčšina predmetov, ktoré sú v batohu horolezcov a cestovateľov, je vyrobená z titánu - riad, kuchynské súpravy, stojany na posilňovacie stany. Titánové cepíny sú veľmi obľúbené športové vybavenie.

Tento kov je veľmi žiadaný v lekárskom priemysle. Väčšina chirurgických nástrojov je vyrobená z titánu – ľahká a pohodlná.

Ďalšou oblasťou použitia kovu budúcnosti je vytváranie protetiky. Titán sa dokonale „spája“ s ľudským telom. Lekári tento proces nazvali „skutočné príbuzenstvo“. Titánové štruktúry sú bezpečné pre svaly a kosti, zriedka spôsobujú alergickú reakciu a neničia ich tekutina v tele. Titánové protézy sú odolné a vydržia obrovské fyzické zaťaženie.

Titán je úžasný kov. Pomáha človeku dosiahnuť bezprecedentné výšky v rôznych oblastiach života. Je milovaný a uctievaný pre svoju silu, ľahkosť a dlhé roky služby.

Chróm je jedným z najtvrdších kovov.

Zaujímavé fakty o chróme

1. Názov kovu pochádza z gréckeho slova „chroma“, čo znamená farba.
2. V prírodnom prostredí sa chróm nenachádza v čistej forme, ale len vo forme chrómovej železnej rudy, dvojitého oxidu.
3. Najväčšie ložiská kovu sa nachádzajú v Južnej Afrike, Rusku, Kazachstane a Zimbabwe.
4. Hustota kovu – 7200 kg/m3.
5. Chróm sa topí pri teplote 1907 stupňov.
6. Vrie pri teplote 2671 stupňov.
7. Absolútne čistý chróm bez nečistôt sa vyznačuje ťažnosťou a viskozitou. Pri kombinácii s kyslíkom, dusíkom alebo vodíkom sa kov stáva krehkým a veľmi tvrdým.
8. Tento striebristo-biely kov objavil Francúz Louis Nicolas Vauquelin na konci 18. storočia.

Vlastnosti kovového chrómu

Chróm má veľmi vysokú tvrdosť a môže rezať sklo. Neoxiduje sa vzduchom ani vlhkosťou. Ak sa kov zahreje, oxidácia nastane len na povrchu.

Ročne sa spotrebuje viac ako 15 000 ton čistého chrómu. Anglická spoločnosť Bell Metals je považovaná za lídra vo výrobe čistého chrómu.

Najväčšie množstvo chrómu sa spotrebuje v USA, západnej Európe a Japonsku. Trh s chrómom je nestály a ceny sa pohybujú v širokom rozmedzí.

Oblasti použitia chrómu

Najčastejšie sa používa na vytváranie zliatin a galvanických povlakov (chrómovanie na prepravu).

Do ocele sa pridáva chróm, ktorý zlepšuje fyzikálne vlastnosti kovu. Tieto zliatiny sú najviac žiadané v metalurgii železa.

Najpopulárnejší druh ocele pozostáva z chrómu (18%) a niklu (8%). Takéto zliatiny majú vynikajúcu odolnosť proti oxidácii a korózii a sú odolné aj pri vysokých teplotách.

Vykurovacie pece sú vyrobené z ocele, ktorá obsahuje tretinu chrómu.

Čo sa ešte vyrába z chrómu?

1. Hlavne strelných zbraní.
2. Trup ponorky.
3. Tehly, ktoré sa používajú v hutníctve.

Ďalším extrémne tvrdým kovom je volfrám.

Zaujímavé fakty o volfráme

1. Názov kovu v preklade z nemčiny („Wolf Rahm“) znamená „vlčia pena“.
2. Je to najviac žiaruvzdorný kov na svete.
3. Volfrám má svetlosivý odtieň.
4. Kov objavil koncom 18. storočia (1781) Švéd Karl Scheele.
5. Volfrám sa topí pri teplote 3422 stupňov, vrie pri 5900.
6. Kov má hustotu 19,3 g/cm³.
7. Atómová hmotnosť – 183,85, prvok VI. skupiny v periodickom systéme Mendelejeva (poradové číslo – 74).

Proces ťažby volfrámu

Volfrám patrí do veľkej skupiny vzácnych kovov. Zahŕňa tiež rubídium a molybdén. Táto skupina sa vyznačuje nízkym výskytom kovov v prírode a malým rozsahom spotreby.

Výroba volfrámu pozostáva z 3 etáp:

• oddelenie kovu od rudy, jeho akumulácia v roztoku;
• izolácia zlúčeniny, jej čistenie;
• oddelenie čistého kovu od hotovej chemickej zlúčeniny.
• Východiskové materiály na výrobu volfrámu sú scheelit a wolframit.

Aplikácie volfrámu

Základom väčšiny pevných zliatin je volfrám. Používa sa na výrobu leteckých motorov, častí elektrických vákuových zariadení a žhaviacich vlákien.
Vysoká hustota kovu umožňuje použiť volfrám na výrobu balistických rakiet, striel, protizávaží a delostreleckých granátov.

Zlúčeniny na báze volfrámu sa používajú na spracovanie iných kovov, v ťažobnom priemysle (vŕtanie studní), farieb a lakov a textílií (ako katalyzátor organickej syntézy).

Z komplexných zlúčenín volfrámu vyrábajú:

• drôty – používané vo vykurovacích peciach;
• pásky, fólie, dosky, plechy - na valcovanie a ploché kovanie.

Titán, chróm a volfrám sú na vrchole zoznamu „najtvrdších kovov na svete“. Používajú sa v mnohých oblastiach ľudskej činnosti - letectvo a raketová technika, vojenstvo, stavebníctvo a zároveň to nie je celá škála aplikácií kovov.

DEFINÍCIA

titán vo forme ingotu - tvrdý strieborno-biely kov (obr. 1), kujný a ťažný, ľahko opracovateľný. Aj malý podiel nečistôt však dramaticky mení jeho mechanické vlastnosti, čím sa stáva tvrdším a krehkejším.

Ryža. 1. Titan. Vzhľad.

Hlavné konštanty titánu sú uvedené v tabuľke nižšie.

Tabuľka 1. Fyzikálne vlastnosti a hustota titánu.

Titán má šesťuholníkovú uzavretú štruktúru, ktorá sa pri vysokých teplotách premieňa na kubickú štruktúru zameranú na telo.

Výskyt titánu v prírode

Titán je na deviatom mieste spomedzi všetkých chemických prvkov, pokiaľ ide o zastúpenie v zemskej kôre. Jeho obsah v ňom je 0,63 % (hmot.). Titán sa v prírode vyskytuje výlučne vo forme zlúčenín. Z titánových minerálov sú najdôležitejšie rutil TiO 2, ilmenit FeTiO 3 a perovskit CaTiO 3.

Stručný popis chemických vlastností a hustoty titánu

Pri bežných teplotách je titán v kompaktnej forme (t.j. vo forme ingotov, hrubého drôtu atď.) na vzduchu odolný voči korózii. Napríklad na rozdiel od zliatin na báze železa nehrdzavie ani v morskej vode. To sa vysvetľuje tvorbou tenkého, ale súvislého a hustého ochranného oxidového filmu na povrchu. Pri zahrievaní sa film zničí a aktivita titánu sa výrazne zvýši. V kyslíkovej atmosfére sa teda kompaktný titán vznieti iba pri teplote bieleho tepla (1000 °C), pričom sa zmení na prášok oxidu TiO2. Reakcie s dusíkom a vodíkom prebiehajú pri približne rovnakých teplotách, ale oveľa pomalšie a vznikajú nitrid titánu TiN a hydrid titánu TiH 4 .

Ti + 02 = Ti02;

2Ti + N2 = 2TiN;

Ti + 2H2 = TiH4.

Povrch titánu výrazne ovplyvňuje rýchlosť oxidačných reakcií: tenké titánové hobliny sa vznietia pri vložení do plameňa a veľmi jemné pyroforické prášky sa spontánne vznietia na vzduchu.

Reakcia s halogénmi začína miernym zahrievaním a spravidla je sprevádzaná uvoľňovaním značného množstva tepla a vždy sa tvoria tetrahalogenidy. Len v interakcii s jódom vyžaduje vyššie (200 o C) teploty.

Ti + 2Cl2 = TiCl4;

Ti + 2Br2 = TiBr4.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2