Was ist das dritthäufigste Titanmetall? - Nachrichten

Titanlegierungenhaben sich in ihren Anfängen von einem strategischen Metall zu einem vielseitigen Material entwickelt, das in verschiedenen Bereichen wie Chemieingenieurwesen, Luft- und Raumfahrt, Sport, Outdoor-Aktivitäten und Gesundheitswesen weit verbreitet ist. Sie werden zunehmend von der Industrie übernommen und werden von der Öffentlichkeit immer mehr anerkannt und akzeptiert.

1. Woher kommt das „dritte Metall“?

Engels sagte einmal: „Eisen ist das Markenzeichen der feudalen Gesellschaft; alle zivilisierten Nationen erlebten in dieser Zeit ihr eigenes heroisches Zeitalter: das Zeitalter des eisernen Schwertes, aber auch das Zeitalter des eisernen Pfluges und der eisernen Axt.“ Bis heute ist das Unternehmen, sei es hinsichtlich Produktionsvolumen, Anwendungsspektrum oder Betriebsumfang, der unangefochtene Marktführer in der Metallindustrie.

Seit dem frühen 20. Jahrhundert hat sich die Verwendung von Aluminium immer weiter verbreitet, hat rasch an Bedeutung gewonnen und trägt den Titel „Metall des 20. Jahrhunderts“. Aluminium nimmt in der Metallfamilie im allgemeinen Sinne eindeutig den „zweiten Platz“ ein.

Im Laufe des letzten halben {0}Jahrhunderts hat Titan nach und nach wieder große Aufmerksamkeit erregt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Titanproduktion im 21. Jahrhundert die von Stahl übertreffen wird und es nach Eisen und Aluminium zum dritthäufigsten produzierten Metall werden wird. Aus diesem Grund wird Titan oft als „das dritte Mitglied der Metallfamilie“ bezeichnet.

II. Wozu dient das „dritte Metall – Titan“?

1. „Space Metal“ steigt in die Lüfte

Im Allgemeinen müssen Flugzeuge, die mit Geschwindigkeiten fliegen, die das Zwei- oder Dreifache der Schallgeschwindigkeit überschreiten, aus Titanlegierungen hergestellt werden, da andere Metalle für diese Aufgabe ungeeignet sind. Die wertvollsten Eigenschaften von Titan sind seine geringe Dichte und hohe Festigkeit; in dieser Hinsicht übertrifft seine Leistung sogar die von Beryllium.

Titan ist beispielsweise viel fester und zäher als Eisen, hat aber nur eine etwas mehr als halb so große Dichte wie Eisen und rostet nicht. Titan ist etwas schwerer als Aluminium, aber dreimal so fest und seine Hitzebeständigkeit übertrifft die von Aluminium bei weitem. Die spezifische Festigkeit von Titan (das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte) ist 3,5-mal so hoch wie die von Edelstahl, 1,3-mal so hoch wie die von Aluminiumlegierungen und 1,6-mal so hoch wie die von Magnesiumlegierungen-die höchste unter allen derzeit verfügbaren metallischen Materialien.

Titanlegierungen können Temperaturen von 400–500 Grad Celsius standhalten (in dieser Hinsicht sind Aluminiumlegierungen und Edelstahl deutlich schlechter; Aluminium verliert seine ursprünglichen hervorragenden Eigenschaften bei 150 Grad und Edelstahl bei 310 Grad) sowie Temperaturen von über 100 Grad unter Null. Daher sind Titan und Titanlegierungen zu unverzichtbaren Materialien bei der Herstellung moderner Waffen wie Flugzeuge, Schusswaffen und Marineschiffe geworden.

Die Triebwerke moderner Überschallstrahlflugzeuge sowie die Brandwände, Spanten und Kabinenhauben im Rumpf bestehen größtenteils aus Titanlegierungen. Ein einziges riesiges Düsenflugzeug enthält über eine Million Befestigungselemente, wobei die Menge des verwendeten Titans zwischen mehreren Tonnen und sogar Dutzenden Tonnen liegt. Einige Überschall-Langstreckenabfangjäger bestehen zu 95 % aus Titan für ihre Strukturkomponenten, was ihnen den Spitznamen „Titanflugzeuge“ eingebracht hat. Diese „Titanflugzeuge“ sind sowohl robust als auch leicht; Ein großes Passagierflugzeug aus Titan kann über 100 Passagiere mehr befördern als ein herkömmliches Flugzeug mit dem gleichen Gewicht und Geschwindigkeiten von über 3.000 Kilometern pro Stunde erreichen, während Flugzeuge aus Aluminiumlegierung eine Höchstgeschwindigkeit von nur 2.400 Kilometern pro Stunde erreichen können.

2. Der „Meermückendrache“ taucht tief in den Ozean: Die Korrosionsbeständigkeit von Titan übertrifft die von Edelstahl bei weitem. Bei Raumtemperatur kann Titan beim Eintauchen in verschiedene starke Säure- und Alkalilösungen unversehrt bleiben. Selbst die stärkste Säure -Königswasser-kann ihm nichts anhaben. Besonders bemerkenswert ist die Beständigkeit von Titan gegenüber Meerwasser, die mit der des berühmten Platins mithalten kann: Jemand hat einmal eine Titanplatte auf den Meeresboden versenkt; Als es fünf Jahre später geborgen wurde, war es mit kleinen Meerestieren und Algen bedeckt, zeigte jedoch keine Spur von Rost und glänzte immer noch so.

Da Titan korrosionsbeständig ist, wird es häufig in der chemischen Industrie eingesetzt. In der Vergangenheit bestanden Komponenten in chemischen Reaktoren, die heiße Salpetersäure enthielten, aus Edelstahl. Allerdings ist selbst Edelstahl anfällig für dieses stark ätzende Mittel -heiße Salpetersäure- und diese Komponenten mussten alle sechs Monate komplett ausgetauscht werden. Während die Komponenten selbst nicht teuer waren, überstiegen die mit jedem Austausch verbundenen Kosten und die durch Ausfallzeiten verursachten Verluste den Preis der Teile um ein Vielfaches. Obwohl Titan etwas teurer ist als Edelstahl, kann es fünf Jahre lang ununterbrochen betrieben werden, was es auf lange Sicht weitaus kostengünstiger macht.

3. „Biokompatibilität“ bringt Harmonie: Titan hat einzigartige Anwendungen in der Medizin. Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen ähnelt dem des menschlichen Knochens und ist daher sehr gut mit dem menschlichen Körper kompatibel. Die Verwendung von Titanplatten und -schrauben zur Behandlung von Frakturen führt zu unerwarteten Ergebnissen. Wenn der gebrochene Knochen mit Titanplatten und Schrauben gesichert wird, wächst der Knochen nach einigen Monaten auf die Platten und in das Gewinde der Schrauben hinein und neues Muskelgewebe umhüllt die Platten. Dieser „Titanknochen“ funktioniert genauso wie echter Knochen. Darüber hinaus sind Zahnplatten und Zähne aus Titanlegierungen in der klinischen Praxis weit verbreitet, und künstliche Herzen, Klappen und Gelenke aus Titanlegierungen haben in der klinischen Anwendung hervorragende Ergebnisse erzielt.

4. „Formgedächtnislegierungen“ besitzen Intelligenz Titan kann auch mit Nickel kombiniert werden, um „Formgedächtnislegierungen“ mit Gedächtniseigenschaften zu erzeugen. Autokarosserien aus dieser Speziallegierung können durch einfaches Abspülen mit über 80 Grad heißem Wasser nach einer Verformung bei einem Aufprall wieder in ihre ursprüngliche Form gebracht werden.

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