Titan: La fel de puternic ca oțelul, la fel de ușor ca aluminiul-și se află și în corpul tău
Un os din aliaj de titan poate rămâne în corpul tău toată viața, iar un avion din-titan poate zbura cu de trei ori viteza sunetului. Acest metal-mai ușor decât oțelul și mai puternic decât aluminiul-este ascuns în pasta de dinți, protecție solară și genunchi.
Acest metal este titan. Nu este scandalos de scump; este pur și simplu scandalos de rar.
I. Jumătate din greutatea oțelului, de două ori mai dur decât aluminiul
Titanul are o densitate de 4,51 g/cm³, care este de 56% cea a oțelului și de 1,6 ori cea a aluminiului. Rezistența titanului pur este la egalitate cu cea a oțelului cu carbon mediu-, în timp ce aliajele de titan (cel mai clasic fiind Ti-6Al{-4V, cunoscut în industrie sub denumirea de „Titanium 64”) împing rezistența la 900–1.170 MPa, plasându-le în aceeași ligă cu oțelurile aliate de{14}înaltă rezistență. În ceea ce privește rezistența specifică - adică sarcina pe care o poate suporta pe unitate de greutate - titanul depășește toate celelalte metale.
Ceea ce este și mai remarcabil este că această rezistență ridicată nu vine în detrimentul durității. Deși multe-oțeluri de înaltă rezistență sunt puternice, ele sunt adesea fragile; Aliajele de titan, totuși, mențin o tenacitate bună și rezistență la rupere chiar și în azot lichid la -200 de grade și nu se înmoaie rapid la temperaturi ridicate peste 400 de grade, spre deosebire de aliajele de aluminiu. De la temperaturile scăzute ale heliului lichid de aproape 4 K până la temperaturile ridicate ale turbinelor motoarelor aeronavelor de aproximativ 500 de grade, aliajele de titan nu prezintă decalaje semnificative de performanță pe întregul interval de temperatură.
Acum luați în considerare rezistența la coroziune. Un strat dens de pasivare de TiO₂ se formează spontan pe suprafața titanului; deși are doar câțiva nanometri grosime, acționează ca o armură de protecție strâns legată de substrat. Chiar dacă acest strat este zgâriat, se re-reoxidează rapid și se repară-atât de repede încât semnele de coroziune sunt practic invizibile. Un aliaj de titan lăsat scufundat în apă de mare timp de douăzeci de ani va străluci în continuare când este șters după îndepărtare. Mediile precum acidul sulfuric concentrat, acidul azotic, clorul gazos și acizii organici se luptă, de asemenea, să provoace coroziune semnificativă. Singura slăbiciune este acidul fluorhidric (HF): ionii de fluor dizolvă direct filmul de oxid de pe suprafața de titan, expunând substratul de titan și provocând coroziune.
Ținând cont de toate acestea, ați putea crede că titanul trebuie să fie exorbitant de scump. Cu toate acestea, titanul ocupă locul nouă în abundență în scoarța terestră, făcându-l mai abundent decât cuprul, zincul și plumbul. Deci, de ce este încă de cinci până la zece ori mai scump decât oțelul inoxidabil? Deoarece procesul Kroll este o metodă de tip lot,-intensiv{3}}de energie, care necesită aproximativ 36.000 de kilowați-oră de energie electrică pentru a produce o tonă metrică de titan burete-suficient pentru a alimenta o gospodărie medie timp de trei ani. În plus, titanul are o conductivitate termică extrem de slabă atunci când este prelucrat, determinând că căldura se concentrează în întregime la muchia de tăiere, ceea ce uzează unealta de câteva ori mai repede decât la tăierea oțelului. Costul ridicat al titanului provine nu din materia primă în sine, ci din costul ridicat al procesării acesteia.
II. Titanul adus ilegal din Uniunea Sovietică a fost folosit pentru a construi un avion spion american capabil să zboare cu o viteză de trei ori mai mare decât sunetul
Aeronava de recunoaștere SR-71 „Blackbird”, care și-a făcut primul zbor în 1964, era un avion cu rază lungă de acțiune, altitudine-înaltă și viteză mare-de recunoaștere strategică, operat de Forțele Aeriene SUA. A încorporat o multitudine de-tehnologie de ultimă oră, inclusiv o structură din aliaj de titan și un motor cu ciclu variabil-turbojet/ramjet, și a fost primul avion cu reacție operațional care a depășit cu succes bariera termică. Era capabil să navigheze cu o viteză de 3,2 ori mai mare decât sunetul la o altitudine de 24.000 de metri-atât de repede încât rachetele sovietice de apărare aeriană lansate în acel moment pur și simplu nu au putut ține pasul cu ea. De-a lungul istoriei sale operaționale, acesta nu a fost niciodată doborât de avioanele inamice sau de rachete antiaeriene. Unul dintre cele mai bine păzite secrete ale aeronavei constă în materialele sale: 93% din corpul său este construit din aliaj de titan.
III. Consumați și aplicați titan în fiecare zi, dar este posibil să nu vă dați seama
Din minereul de titan extras la nivel mondial, doar aproximativ 5% este redus la titan metalic; restul de 95% este transformat în dioxid de titan (TiO₂), cunoscut și sub numele de alb de titan.
Dioxidul de titan este cel mai important pigment alb de pe Pământ. Are un indice de refracție extrem de ridicat, maximizând eficiența de împrăștiere a luminii albe în spectrul vizibil. Un kilogram de dioxid de titan poate acoperi aproximativ 8 până la 10 metri pătrați de suprafață, dându-i o culoare albă, opaca, pură. Fără dioxid de titan, pereții albi din camera ta ar deveni gri, pasta de dinți ar deveni transparentă, țevile de plastic și-ar dezvălui culoarea lor naturală gălbui-maro, iar crema solară aplicată pe față ar arăta ca o peliculă grasă și transparentă.
Învelișul alb neted de pe bomboanele M&M pe care le mâncați conține dioxid de titan. Laptele degresat folosește dioxid de titan pentru a-l albi, făcându-l să arate mai mult ca laptele integral. Învelișul alb al pastilelor este, de asemenea, realizat din dioxid de titan. Chiar și culoarea albă a hârtiei igienice pe care o folosești după ce ai mers la baie-dacă folosești o marcă de-alb-cel mai probabil datorită dioxidului de titan.
IV. Când sunt implantate în corpul uman, oasele voastre se vor fuziona activ cu el
Dacă aliajul de titan este implantat în corpul uman, acesta nu este respins ca metalele obișnuite; în schimb, se „contopește” treptat cu osul din jur. Acest fenomen este cunoscut în medicină ca osteointegrare.
Cheia capacității titanului de a face acest lucru constă în formarea unui strat de oxid foarte dens pe suprafața sa. Acest strat este stabil și nu irită țesutul uman, permițând celulelor osoase să se atașeze în siguranță și să prolifereze pe suprafața sa, formând treptat țesut osos nou.
În schimb, multe metale sunt predispuse la reacții de slăbire, coroziune sau respingere după implantare, în timp ce aliajele de titan oferă o biocompatibilitate mai bună și o stabilitate mai mare-pe termen lung. Din acest motiv, sunt utilizate pe scară largă în aplicații medicale, cum ar fi articulații artificiale, plăci osoase, șuruburi și implanturi dentare.
Pur și simplu, titanul nu este „forțat” în os; mai degrabă, osul o acceptă de bunăvoie.
E{0}}e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresă: No.35, Baoti Rd, orașul Baoji, provincia Shaanxi, China
Contact: domnul Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
