Airíonna ceimiceacha agus fisiceacha tíotáiniam

Is miotal teasfhulangach láidir agus éadrom é tíotáiniam. Tá cóimhiotail tíotáiniam ríthábhachtach don tionscal aeraspáis agus úsáidtear iad freisin i gcrua-earraí leighis, ceimiceacha agus míleata chomh maith le trealamh spóirt.

Is ionann feidhmchláir aeraspáis agus 80% de thomhaltas tíotáiniam, agus úsáidtear 20% den mhiotal in armúr, crua-earraí leighis agus táirgí tomhaltóra.

Airíonna tíotáiniam

Nuair a bhaineann sé le hairíonna tíotáiniam, ní féidir linn neamhaird a dhéanamh ar a chuid airíonna fisiceacha uathúla. Is miotal éadrom é tíotáiniam le dlús 4.5 gram in aghaidh an ceintiméadar ciúbach, rud a thugann neart den scoth dó. Déanann an cóimheas cothromaíochta neart-go-meáchain seo ábhar scafall tíotáiniam sa réimse aeraspáis agus cuireann sé forbairt aerárthach nua-aimseartha chun cinn.

Siombail adamhach: Ti

Uimhir adamhach: 22

Eilimint Catagóir: Aistriú Miotal

Dlús: 4.506/cm 3

Leáphointe: 3038 céim F (1670 céim)

Fiuchphointe: 5949 céim F (3287 céim)

Cruas Mohs: 6

gné

Tá cáil ar chóimhiotail ina bhfuil tíotáiniam mar gheall ar a n-ard-neart, a meáchan éadrom, agus a fhriotaíocht creimeadh den scoth. Cé go bhfuil tíotáiniam chomh láidir le cruach, tá sé thart ar 40% níos éadroime.

Mar gheall air seo, mar aon lena fhriotaíocht in aghaidh cavitation (athruithe brú tapa a fhágann tonnta turrainge a lagaíonn nó a dhéanann damáiste don mhiotail le himeacht ama) agus creimeadh, is miotal struchtúrach riachtanach é d’innealtóirí aeraspáis.

Tá tíotáiniam an-resistant freisin do chreimeadh ag uisce agus meáin cheimiceacha. Cruthaítear sraith tanaí dé-ocsaíde tíotáiniam (TiO 2 ) ar a dhromchla is cúis leis an bhfriotaíocht seo, rud a fhágann go bhfuil na hábhair seo thar a bheith deacair dul i bhfód.

Tá modulus níos ísle de leaisteachas ag tíotáiniam. Ciallaíonn sé seo go bhfuil tíotáiniam an-solúbtha agus is féidir filleadh ar a cruth bunaidh tar éis lúbthachta. Tá cóimhiotail chuimhne (cóimhiotail a dhífhoirmíonn nuair a bhíonn siad fuar ach a fhilleann ar a gcruth bunaidh nuair a théitear iad) tábhachtach le haghaidh go leor feidhmeanna nua-aimseartha.

Tá tíotáiniam neamh-mhaighnéadach agus bith-chomhoiriúnach (neamh-tocsaineach, neamh-ailléirgineach), rud a d'eascair a úsáid mhéadaithe sa réimse leighis.

staire

Chun tábhacht thionsclaíoch tíotáiniam a thuiscint, ní mór dúinn breathnú siar ar a stair. Téann fionnachtain tíotáiniam siar go dtí an 18ú haois, ach níor éirigh go rathúil lena fhoirm millteach a leithlisiú go dtí an 20ú haois. Le blianta beaga anuas, tá tíotáiniam tar éis teacht chun suntais de réir a chéile agus tá sé mar phríomhghné na heolaíochta agus na teicneolaíochta. Le méadú ar an tionscal eitlíochta, tá cóimhiotail tíotáiniam tar éis éirí ina rogha iontach do struchtúir aerárthaí. Déanann a n-airíonna éadroma agus ard-neart aerárthaí ní hamháin níos tíosaí ar fhuinneamh, ach freisin níos sábháilte.

Níor fhorbair úsáid tíotáiniam, i bhfoirm ar bith, ach i ndáiríre tar éis an Dara Cogadh Domhanda. Déanta na fírinne, níor leithlisíodh tíotáiniam mar mhiotal go dtí 1910 nuair a tháirg an poitigéir Meiriceánach Matthew Hunter tíotáiniam trí teitreaclóiríd tíotáiniam (TiCl 4 ) a laghdú le sóidiam; modh ar a dtugtar anois an próiseas Hunter.

Ní raibh táirgeadh tráchtála indéanta go dtí na 1930idí, áfach, nuair a léirigh William Justin Kroll go bhféadfaí maignéisiam a úsáid freisin chun tíotáiniam ó chlóiríd a laghdú. Is é próiseas Kroll an modh táirgthe tráchtála is coitianta a úsáidtear inniu.

Bhí an chéad úsáid mhór ag tíotáiniam in aerárthaí míleata tar éis modh táirgthe éifeachtach ó thaobh costais a fhorbairt. Thosaigh an tAontas Sóivéadach agus na Stáit Aontaithe ag baint úsáide as cóimhiotail tíotáiniam in aerárthaí míleata agus i bhfomhuireáin a ceapadh sna 1950idí agus sna 1960idí. Faoi thús na 1960idí, thosaigh monaróirí aerárthaí tráchtála ag baint úsáide as cóimhiotail tíotáiniam freisin.

Léirigh taighde a rinne an dochtúir Sualainnis Per-Ingvar Branemark ag dul siar go dtí na 1950idí nach spreagann tíotáiniam freagra imdhíonachta diúltach i gcorp an duine, rud a ligeann don mhiotal a chomhtháthú isteach inár gcorp. Tugtar osseointegration air.

Táirgeadh

Is miotail éadrom é tíotáiniam a úsáidtear go forleathan agus braitheann a tháirgeadh go príomha ar an modh clóirínithe. Sa phróiseas seo, imoibríonn méine tíotáiniam de ghnáth le gás clóirín agus cóc chun clóiríd tíotáiniam a ghiniúint, a laghdaítear ansin go dtí tíotáiniam mhiotalacha íon trí theocht ard. Soláthraíonn an próiseas táirgthe uathúil agus casta seo ábhar tíotáiniam láidir, éadrom dúinn chun an bunús a leagan síos d'iarratais i réimsí éagsúla.

Cé gurb é tíotáiniam an ceathrú eilimint mhiotalacha is coitianta i screamh an domhain (tar éis alúmanam, iarann ​​agus maignéisiam), tá táirgeadh miotail tíotáiniam thar a bheith íogair do thruailliú, go háirithe ocsaigin, agus is é sin an fáth go bhfuil a fhorbairt sách nua agus costasach.

Is iad na príomh-mianta a úsáidtear i dtáirgeadh tíotáiniam bunscoile ná ilmenite agus rutile, rud a chiallaíonn thart ar 90% agus 10% den táirgeadh faoi seach.

Bhí táirgeadh tiúchan ilmenite i 2015 gar do 10 milliún tonna, cé nach ndéantar ach cuid bheag (thart ar 5%) den tiúchan ilmenite a tháirgtear gach bliain a thiontú go miotail tíotáiniam ar deireadh thiar. Ina áit sin, úsáidtear an chuid is mó chun dé-ocsaíde tíotáiniam (TiO 2 ), lí whitening a úsáidtear i bpéinteanna, i mbia, i gcógaisíocht agus i gcosmaidí a tháirgeadh.

Sa chéad chéim den phróiseas Kroll, brúitear agus téitear méine tíotáiniam le gual cóic in atmaisféar clóirín chun teitreaclóiríd tíotáiniam (TiCl 4 ) a tháirgeadh. Gabhtar an clóiríd ansin agus cuirtear trí chomhdhlúthadán é, ag táirgeadh leacht clóiríd tíotáiniam le íonacht suas le 99%.

Ansin cuirtear an teitreaclóiríd tíotáiniam go díreach isteach sa soitheach ina bhfuil maignéisiam leáite. Chun éilliú ocsaigine a sheachaint, déan támh trí argón a chur leis.

Féadfaidh an próiseas driogtha ina dhiaidh sin roinnt laethanta a ghlacadh, lena linn a théitear an soitheach go 1832 céim F (1000 céim ). Imoibríonn maignéisiam le clóiríd tíotáiniam, ag baint amach an chlóiríd agus ag táirgeadh eiliminteach tíotáiniam agus clóiríd mhaignéisiam.

Tugtar tíotáiniam spúinse ar an tíotáiniam snáithíneach mar thoradh air. Chun cóimhiotail tíotáiniam agus dtinní tíotáiniam ard-íonachta a tháirgeadh, is féidir léas leictreon, stua plasma nó leá stua bhfolús a úsáid chun spúinse tíotáiniam le heilimintí cóimhiotail éagsúla a leá.

úsáid

Léirítear cur i bhfeidhm miotail tíotáiniam i réimse na n-earraí spóirt go príomha i rothair ard-deireadh, clubanna gailf, raicéid leadóige agus trealamh eile. Déanann airíonna éadroma miotail tíotáiniam trealamh spóirt níos solúbtha agus compordach, ag feabhsú leibhéal iomaíoch na lúthchleasaithe.

Úsáidtear miotail tíotáiniam go forleathan i aeraspáis, tionscal feithicleach, trealamh leighis, tionscal ceimiceach, leictreonaic agus earraí spóirt agus réimsí eile. Le forbairt leanúnach agus dul chun cinn na heolaíochta agus na teicneolaíochta agus feabhsú na teicneolaíochta, leanfaidh réimsí iarratais miotail tíotáiniam ag leathnú. Mar gheall ar airíonna sármhaithe agus solúbthachta miotail tíotáiniam tá sé ina chuid fíor-riachtanach d'ábhair innealtóireachta nua-aimseartha.

 

〔Quote〕Bell, Terence. msgstr "Airíonna agus Airíonna Tíotáiniam." ThoughtCo, 4 Aibreán 2023, thoughtco.com/metal-profile-titanium-2340158.