Darganfuwyd titaniwm yng Nghernyw, Prydain Fawr, gan William Gregor ym 1791 ac fe'i enwyd gan Martin Heinrich Klaproth ar ôl Titans mytholeg Roegaidd. Mae'r elfen i'w chael o fewn nifer o ddyddodion mwynau, yn bennaf rutile ac ilmenit, sydd wedi'u dosbarthu'n eang yng nghramen y Ddaear a'r lithosffer; y mae i'w gael ym mron pob peth byw, yn gystal a chyrff o ddwfr, creigiau, a phridd. Mae'r metel yn cael ei echdynnu o'i brif fwynau mwynau gan brosesau Kroll a Hunter. Mae'r cyfansoddyn mwyaf cyffredin, titaniwm deuocsid, yn ffotocatalyst poblogaidd ac fe'i defnyddir wrth gynhyrchu pigmentau gwyn. Mae cyfansoddion eraill yn cynnwys titaniwm tetraclorid (TiCl4), cydran o sgriniau mwg a catalyddion; a thitaniwm trichlorid (TiCl3), a ddefnyddir fel catalydd wrth gynhyrchu polypropylen.
Gellir aloi titaniwm â haearn, alwminiwm, fanadiwm, a molybdenwm, ymhlith elfennau eraill, i gynhyrchu aloion cryf, ysgafn ar gyfer awyrofod (peiriannau jet, taflegrau, a llongau gofod), prosesau milwrol, diwydiannol (cemegau a phetrocemegol, planhigion dihalwyno, mwydion, a phapur) modurol, amaethyddiaeth (ffermio), prosthesis meddygol, mewnblaniadau orthopedig, offer a ffeiliau deintyddol ac endodontig, mewnblaniadau deintyddol, nwyddau chwaraeon, gemwaith, ffonau symudol, a chymwysiadau eraill.
Dau briodweddau mwyaf defnyddiol y metel yw ymwrthedd cyrydiad a chymhareb cryfder-i-ddwysedd, yr uchaf o unrhyw elfen fetelaidd. Yn ei gyflwr heb ei aloi, mae titaniwm mor gryf â rhai dur ond yn llai trwchus. Mae dwy ffurf allotropig a phum isotop sy'n digwydd yn naturiol o'r elfen hon, 46Ti trwy 50Ti, a 48Ti yw'r mwyaf niferus (73.8 y cant).
Priodweddau ffisegol
Fel metel, mae titaniwm yn cael ei gydnabod am ei gymhareb cryfder-i-bwysau uchel. Mae'n fetel cryf gyda dwysedd isel sy'n eithaf hydwyth (yn enwedig mewn amgylchedd di-ocsigen), llachar, a lliw gwyn metelaidd. Mae'r pwynt toddi cymharol uchel (1,668 gradd neu 3, 0 34 gradd F) yn ei wneud yn ddefnyddiol fel metel anhydrin. Mae'n baramagnetig ac mae ganddo ddargludedd trydanol a thermol eithaf isel o'i gymharu â metelau eraill. Mae titaniwm yn uwch-ddargludo pan gaiff ei oeri o dan ei dymheredd critigol o 0.49 K.
Mae gan raddau masnachol pur (99.2 y cant pur) o ditaniwm gryfder tynnol eithaf o tua 434 MPa (63, 000 psi), sy'n hafal i aloion dur cyffredin, gradd isel, ond maent yn llai dwys. Mae titaniwm 60 y cant yn ddwysach nag alwminiwm, ond fwy na dwywaith mor gryf â'r aloi alwminiwm 6061-T6 a ddefnyddir amlaf. Mae rhai aloion titaniwm (ee, Beta C) yn cyflawni cryfderau tynnol o dros 1,400 MPa (200,000 psi). Fodd bynnag, mae titaniwm yn colli cryfder pan gaiff ei gynhesu uwchlaw 430 gradd (806 gradd F).
Nid yw titaniwm mor galed â rhai graddau o ddur wedi'i drin â gwres; mae'n anfagnetig ac yn ddargludydd gwres a thrydan gwael. Mae angen rhagofalon ar gyfer peiriannu oherwydd gall y deunydd fod yn bustl oni bai bod offer miniog a dulliau oeri priodol yn cael eu defnyddio. Fel strwythurau dur, mae gan y rhai a wneir o ditaniwm derfyn blinder sy'n gwarantu hirhoedledd mewn rhai cymwysiadau.
Mae'r metel yn allotrope deumorffig o ffurf hecsagonol sy'n newid i ffurf ciwbig ( dellt) sy'n canolbwyntio ar y corff ar 882 gradd (1,620 gradd F). Mae gwres penodol y ffurf yn cynyddu'n ddramatig wrth iddo gael ei gynhesu i'r tymheredd trawsnewidiol hwn ond yna'n disgyn ac yn parhau'n weddol gyson ar gyfer y ffurf waeth beth fo'r tymheredd.
Priodweddau cemegol
Fel alwminiwm a magnesiwm, mae wyneb metel titaniwm a'i aloion yn ocsideiddio'n syth ar ôl dod i gysylltiad ag aer i ffurfio haen goddefol anhydraidd denau sy'n amddiffyn y metel swmp rhag ocsidiad neu gyrydiad pellach. Pan fydd yn ffurfio gyntaf, dim ond 1-2 nm o drwch yw'r haen amddiffynnol hon ond mae'n parhau i dyfu'n araf, gan gyrraedd trwch o 25 nm mewn pedair blynedd. Mae'r haen hon yn rhoi ymwrthedd ardderchog i ditaniwm i gyrydiad, bron yn gyfwerth â phlatinwm.
Mae titaniwm yn gallu gwrthsefyll ymosodiadau gan asidau sylffwrig a hydroclorig gwanedig, hydoddiannau clorid, a'r rhan fwyaf o asidau organig. Fodd bynnag, mae titaniwm yn cael ei gyrydu gan asidau crynodedig. Fel y nodir gan ei botensial rhydocs negyddol, mae titaniwm yn thermodynamig yn fetel adweithiol iawn sy'n llosgi mewn atmosffer arferol ar dymheredd is na'r pwynt toddi. Dim ond mewn awyrgylch anadweithiol neu mewn gwactod y gellir toddi. Ar 550 gradd (1,022 gradd F), mae'n cyfuno â chlorin. Mae hefyd yn adweithio â'r halogenau eraill ac yn amsugno hydrogen.
Mae titaniwm yn adweithio'n rhwydd ag ocsigen ar 1,200 gradd (2,190 gradd F) mewn aer, ac ar 610 gradd (1,130 gradd F) mewn ocsigen pur, gan ffurfio titaniwm deuocsid. Titaniwm yw un o'r ychydig elfennau sy'n llosgi mewn nwy nitrogen pur, gan adweithio ar 800 gradd (1,470 gradd F) i ffurfio nitrid titaniwm, sy'n achosi embrittlement. Oherwydd ei adweithedd uchel ag ocsigen, nitrogen, a llawer o nwyon eraill, titaniwm sy'n cael ei anweddu o ffilamentau yw'r sail ar gyfer pympiau sychdarthiad titaniwm, y mae titaniwm yn gweithredu fel sborionydd ar gyfer y nwyon hyn trwy eu rhwymo'n gemegol iddynt. Mae pympiau o'r fath yn rhad yn cynhyrchu pwysau hynod o isel mewn systemau gwactod tra-uchel.
Achlysur
Titaniwm yw'r nawfed elfen fwyaf helaeth yng nghramen y Ddaear (0.63 y cant yn ôl màs) a'r seithfed metel mwyaf toreithiog. Mae yn bresennol fel ocsidau yn y rhan fwyaf o greigiau igneaidd, mewn gwaddodion deilliedig o honynt, mewn pethau byw, ac mewn cyrff naturiol o ddwfr. O'r 801 math o greigiau igneaidd a ddadansoddwyd gan Arolwg Daearegol yr Unol Daleithiau, roedd 784 yn cynnwys titaniwm. Mae ei gyfran mewn priddoedd tua 0.5 i 1.5 y cant.
Mwynau cyffredin sy'n cynnwys titaniwm yw anatase, brookit, ilmenite, perovskite, rutile, a titanit (sphene). Mae akaogiite yn fwyn prin iawn sy'n cynnwys titaniwm deuocsid. O'r mwynau hyn, dim ond rutile ac ilmenite sydd â phwysigrwydd economaidd, ond hyd yn oed maent yn anodd eu canfod mewn crynodiadau uchel. Mwyngloddiwyd tua 6.0 a 0.7 miliwn tunnell o'r mwynau hynny yn 2011, yn y drefn honno. Mae dyddodion ilmenite sylweddol sy'n dwyn titaniwm yn bodoli yng ngorllewin Awstralia, Canada, Tsieina, India, Mozambique, Seland Newydd, Norwy, Sierra Leone, De Affrica, a'r Wcráin. Cynhyrchwyd tua 210,000 tunnell o sbyngau metel titaniwm yn 2020, yn bennaf yn Tsieina (110,000 t), Japan (50,000 t), Rwsia (33,{{). 15}} t), a Kazakhstan (15,000 t). Amcangyfrifir bod cyfanswm y cronfeydd wrth gefn o anatase, ilmenite a rutile yn fwy na 2 biliwn tunnell.
Mae crynodiad titaniwm tua 4 picomolar yn y cefnfor. Ar 100 gradd, amcangyfrifir bod crynodiad titaniwm mewn dŵr yn llai na 10−7 M ar pH 7. Mae hunaniaeth rhywogaethau titaniwm mewn hydoddiant dyfrllyd yn parhau i fod yn anhysbys oherwydd ei hydoddedd isel a diffyg dulliau sbectrosgopig sensitif, er mai dim ond y Mae cyflwr ocsidiad 4 plws yn sefydlog mewn aer. Nid oes unrhyw dystiolaeth o rôl fiolegol, er y gwyddys bod organebau prin yn cronni crynodiadau uchel o ditaniwm.
Mae titaniwm wedi'i gynnwys mewn meteorynnau, ac mae wedi'i ganfod yn yr Haul ac mewn sêr math M (y math oeraf) gyda thymheredd arwyneb o 3,200 gradd (5,790 gradd F). Mae creigiau a ddygwyd yn ôl o'r Lleuad yn ystod cenhadaeth Apollo 17 yn cynnwys 12.1 y cant TiO2. Mae titaniwm brodorol (metelaidd pur) yn brin iawn.
Os ydych chi eisiau gwybod mwy o newyddion am Titaniwm,cliciwch yma os gwelwch yn dda.
Cysylltwch â ni: zhangjixia@bjygti.com
