titán: Pevný ako oceľ, ľahký ako hliník-a nachádza sa aj vo vašom tele
Kosť z titánovej zliatiny môže zostať vo vašom tele po celý život a celé-titánové lietadlo môže letieť trojnásobnou rýchlosťou zvuku. Tento kov -ľahší ako oceľ a pevnejší ako hliník- sa skrýva vo vašej zubnej paste, opaľovacích krémoch a kolenách.
Tento kov je titán. Nie je to neuveriteľne drahé; je to len neuveriteľne zriedkavé.
I. Polovičná hmotnosť ocele, dvakrát tvrdšia ako hliník
Titán má hustotu 4,51 g/cm³, čo je 56 % hustoty ocele a 1,6-násobok hustoty hliníka. Pevnosť čistého titánu je porovnateľná s pevnosťou stredne-uhlíkovej ocele, zatiaľ čo titánové zliatiny (najklasickejšia je Ti-6Al-4V, v priemysle známa ako „Titanium 64“) zvyšuje pevnosť na 900 – 1 170 MPa, čím sa radí do rovnakej kategórie ako vysokopevnostné legované ocele. Čo sa týka špecifickej pevnosti – teda zaťaženia, ktoré znesie na jednotku hmotnosti – titán prevyšuje všetky ostatné kovy.
Ešte pozoruhodnejšie je, že táto vysoká pevnosť nie je na úkor húževnatosti. Zatiaľ čo mnohé-vysokopevné ocele sú pevné, často sú krehké; zliatiny titánu si však zachovávajú dobrú húževnatosť a odolnosť proti lomu aj v tekutom dusíku pri -200 stupňoch a na rozdiel od hliníkových zliatin rýchlo nemäknú pri vysokých teplotách nad 400 stupňov. Od nízkych teplôt tekutého hélia blízko 4 K až po vysoké teploty turbín leteckých motorov okolo 500 stupňov, nevykazujú zliatiny titánu žiadne významné výkonnostné rozdiely v celom teplotnom rozsahu.
Teraz zvážte odolnosť proti korózii. Na povrchu titánu sa spontánne vytvorí hustá pasivačná vrstva Ti02; hoci má hrúbku len niekoľko nanometrov, pôsobí ako ochranný pancier pevne spojený so substrátom. Aj keď je táto vrstva poškriabaná, rýchlo sa re-oxiduje a opravuje sa-tak rýchlo, že známky korózie sú prakticky neviditeľné. Zliatina titánu ponechaná ponorená v morskej vode po dobu dvadsiatich rokov bude stále svietiť, keď sa po odstránení utrie. Médiá, ako je koncentrovaná kyselina sírová, kyselina dusičná, plynný chlór a organické kyseliny, sa tiež snažia spôsobiť výraznú koróziu. Jedinou slabinou je kyselina fluorovodíková (HF): fluoridové ióny priamo rozpúšťajú oxidový film na povrchu titánu, čím odhaľujú titánový substrát a spôsobujú koróziu.
Keď toto všetko vezmete do úvahy, možno si myslíte, že titán musí byť prehnane drahý. Titán je však v zemskej kôre na deviatom mieste, čo ho robí hojnejším ako meď, zinok a olovo. Prečo je teda stále päť až desaťkrát drahšia ako nehrdzavejúca oceľ? Pretože proces Kroll je dávkový-typ, energeticky-náročná metóda, ktorá si vyžaduje približne 36 000 kilowatt{6}}hodín elektrickej energie na výrobu jednej metrickej tony titánovej huby-, ktorá postačuje na napájanie priemernej domácnosti na tri roky. Okrem toho má titán extrémne zlú tepelnú vodivosť pri obrábaní, čo spôsobuje, že sa teplo úplne koncentruje na reznej hrane, čo opotrebováva nástroj niekoľkokrát rýchlejšie ako pri rezaní ocele. Vysoké náklady na titán nevyplývajú zo samotnej suroviny, ale z vysokých nákladov na jej spracovanie.
II. Titán prepašovaný zo Sovietskeho zväzu bol použitý na stavbu amerického špionážneho lietadla schopného lietať trikrát vyššou rýchlosťou zvuku
Prieskumné lietadlo SR-71 „Blackbird“, ktoré uskutočnilo svoj prvý let v roku 1964, bolo strategické prieskumné lietadlo s dlhým-doletom, vo veľkých{4}}nadmorských výškach a vo vysokej{8}}rýchlosti, ktoré prevádzkovalo americké letectvo. Zahŕňalo množstvo špičkových-technológií tej doby, vrátane konštrukcie z titánovej zliatiny a prúdového/náporového motora s premenlivým{14}cyklom, a bolo prvým prevádzkovým prúdovým lietadlom, ktoré úspešne prelomilo tepelnú bariéru. V nadmorskej výške 24 000 metrov bol schopný letieť 3,2-násobkom rýchlosti zvuku-tak rýchlo, že rakety sovietskej protivzdušnej obrany v tom čase jednoducho nedokázali držať krok. Počas svojej operačnej histórie nebol nikdy zostrelený nepriateľskými lietadlami ani protilietadlovými raketami. Jedno z najprísnejšie strážených tajomstiev lietadla spočíva v jeho materiáloch: 93 percent jeho draku je vyrobených z titánovej zliatiny.
III. Konzumujete a aplikujete titán každý deň, no možno si to neuvedomujete
Z celosvetovo ťaženej titánovej rudy sa len asi 5 % redukuje na kovový titán; zvyšných 95 % sa premení na oxid titaničitý (TiO₂), známy aj ako titánová biela.
Oxid titaničitý je najdôležitejším bielym pigmentom na Zemi. Má extrémne vysoký index lomu, čo maximalizuje účinnosť rozptylu bieleho svetla vo viditeľnom spektre. Jeden kilogram oxidu titaničitého môže pokryť približne 8 až 10 metrov štvorcových plochy, čím získa nepriehľadnú, čisto bielu farbu. Bez oxidu titaničitého by biele steny vo vašej izbe zosiveli, zubná pasta by sa stala priehľadnou, plastové rúrky by odhalili svoju prirodzenú žltkastú-hnedú farbu a opaľovací krém nanesený na vašu tvár by vyzeral ako mastný priehľadný film.
Hladký biely povlak na cukríkoch M&M's, ktoré jete, obsahuje oxid titaničitý. Odstredené mlieko používa na bielenie oxid titaničitý, takže vyzerá skôr ako plnotučné mlieko. Biely povlak na tabletkách je tiež vyrobený z oxidu titaničitého. Dokonca aj biela farba toaletného papiera, ktorý používate po návšteve kúpeľne,-ak používate značku s vysokou-belosťou-, je s najväčšou pravdepodobnosťou vďaka oxidu titaničitému.
IV. Po implantácii do ľudského tela sa s ním vaše kosti aktívne spoja
Ak sa titánová zliatina implantuje do ľudského tela, neodmieta sa ako bežné kovy; namiesto toho sa postupne „zrastá“ s okolitou kosťou. Tento jav je v medicíne známy ako osseointegrácia.
Kľúč k schopnosti titánu v tomto spočíva vo vytvorení veľmi hustej vrstvy oxidu na jeho povrchu. Táto vrstva je stabilná a nedráždi ľudské tkanivo, čo umožňuje kostným bunkám bezpečne sa prichytiť a množiť sa na jej povrchu a postupne vytvárať nové kostné tkanivo.
Naproti tomu mnohé kovy sú po implantácii náchylné na uvoľňovanie, koróziu alebo odmietavé reakcie, zatiaľ čo zliatiny titánu ponúkajú lepšiu biologickú kompatibilitu a väčšiu dlhodobú-stabilitu. Z tohto dôvodu sa široko používajú v lekárskych aplikáciách, ako sú umelé kĺby, kostné platničky, skrutky a zubné implantáty.
Jednoducho povedané, titán nie je „vtlačený“ do kosti; skôr to kosť ochotne prijme.
E-e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresa: No.35, Baoti Rd, mesto Baoji, provincia Shaanxi, Čína
Kontakt: pán Gary Chen
Telefón: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
