6 hårde fakta om titanium

Opkaldt efter de kolossale titaner i græsk mytologi, titanium er pund-for-pund det stærkeste metal på jorden. Selvom det ikke er et knap metal, det er dyrt på grund af omkostningerne ved at mine og producere det. Du har måske hørt om titanium golfkøller eller titanium ubåde, men vidste du også, at der er titanium i hvid kage -glasur? Her er seks fede fakta om det berømte hårde metal.

1. Det 'gudlignende' metal blev ikke smedet før i det 20. århundrede

Helt tilbage i 1791, en amatør britisk mineralog og kirkepræst William Gregor skovlede noget nysgerrigt sort sand op i en å nær byen Cornwall. Noget af sandet var magnetisk, som Gregor bestemte var jernoxid, men det andet materiale var et mysterium. Det var helt sikkert et andet oxid, men ikke én om bøgerne på Royal Geological Society.

Tysk kemiker, Martin Heinrich Klaproth genopdagede det ulige oxid i 1795 og gav det sit mytologiske navn, titaniumoxid, efter de guder, der gik forud for olympierne i græsk mytologi

Selvom det blev opdaget i slutningen af ​​1700 -tallet, rent titanium blev først isoleret fra dets oxid indtil 1910, da den amerikanske kemiker Matthew Hunter, arbejder for General Electric, fundet ud af, hvordan man fjerner det sølvfarvede metal fra dets oxid under høj varme og tryk i en forseglet "bombe".

2. Det er utroligt let og stærkt

Titaniumlegeringer (blandinger af titanium og andre metaller) kan prale af det højeste styrke-til-vægt-forhold mellem ethvert metal på planeten. Ren titanium er lige så stærk som stål, men 45 procent lettere.

Titans imponerende styrke-til-vægt-forhold har gjort titanlegeringer til materialer til flymotorer og karrosserier, raketter, missiler - enhver anvendelse, hvor metalkomponenter skal være så hårde og lette som muligt.

Airbus A380, det største passagerfly i verden, indeholder 77 tons (70 tons) titanium, mest i sine massive motorer.

Takket være en metallurgisk innovation i 1930'erne kaldet "Knox -processen, "kommerciel smedning af titanium gik i fuld gang i 1940'erne og 1950'erne. Den første ansøgning var i militærfly og ubåde (både amerikanske og russiske), og derefter kommercielle fly i 1960'erne.

3. Titanium ruster ikke

Korrosion er en elektrokemisk proces, der langsomt ødelægger de fleste metaller over tid. Når metaller udsættes for ilt, enten i luften eller under vandet, iltet snapper elektroner op, skabe det, vi kalder metal "oxider". Et af de mest almindelige ætsende oxider er jernoxid, aka rust.

Men ikke alle oxider udsætter det underliggende metal for korrosion. Når titanium kommer i kontakt med ilt, den danner et tyndt lag titandioxid (TiO2) på overfladen. Dette oxidlag beskytter faktisk det underliggende titanium mod korrosion forårsaget af de fleste syrer, alkalier, forurening og saltvand.

Titaniums naturlige korrosionsbeskyttende egenskaber gør det til det ideelle materiale ikke kun til fly, men også for undersøiske komponenter, der udsættes for stærkt ætsende saltvand. Skibspropeler er næsten altid fremstillet af titanium, og det samme er skibets interne ballast og rørsystemer, og hardware om bord udsat for havvand.

4. Titanium lever i kropsdele, Fra hoved til tå

Det samme tynde lag titandioxid, der beskytter titanium mod korrosion, gør det også til det sikreste materiale at implantere i menneskekroppen. Titanium er fuldt "biokompatibelt, "hvilket betyder, at det er giftfrit, ikke-allergifremkaldende og kan endda smelte sammen med menneskeligt væv og knogler.

Titanium er det foretrukne kirurgiske materiale til knogle- og ledimplantater, kranietallerkener, rødderne af tandimplantater, pinde til kunstige øjne og ører, hjerteklapper, spinal fusioner, og endda urethral stints. Undersøgelser har vist, at titaniumimplantater udløser kroppens immunsystem til at vokse knogler direkte på titaniumoverfladen, en proces kaldet osseointegration.

Andre grunde til, at titanium er go-to til hofteudskiftninger og ben til brudte knogler, er, at titanium har det berømte høje styrke-til-vægt-forhold, som holder implantater lette, plus det udviser den samme nøjagtige elasticitet som menneskelig knogle.

5. Det svinger i golfklubber og andet sportsudstyr

Da prisen på rent titanium faldt i slutningen af ​​det 20. århundrede, producenter begyndte at lede efter mere kommercielle applikationer til dette vidundermetal. Titaniums lette styrke gjorde det godt egnet til sportsartikler.

De allerførste titanium golfkøller kom i butikkerne i midten af ​​1990'erne, herunder en kæmpe chauffør fra Callaway kendt som Great Big Bertha. Klubberne var dyre i forhold til stål- eller træchauffører, men deres succes fik andre sportsfabrikanter til at dabbe i titanium.

Nu kan du finde titanium i ethvert stykke sportsudstyr, hvor vægt, styrke og holdbarhed er nøglen:tennisketsjere, lacrosse sticks, ski, cykelstel, baseball flagermus, vandre- og bjergbestigningsudstyr, campingudstyr, og endda hestesko til professionelle væddeløbsheste.

6. Hvid maling (og kageis) har titanium i sig

Kun 5 procent af de 6,3 millioner tons (5,7 millioner tons) titanium, der produceres hvert år, er smedet til metal. Langt de fleste bliver til titandioxid, det samme materiale, der naturligt beskytter titanium mod korrosion. Titandioxid bruges på verdensplan som et giftfrit hvidt pigment til maling, kosmetik, medicin og mad, herunder hvid kage glasur.

Hvid maling blev tidligere farvet med blybaseret pigment, men når sundhedsmæssige virkninger af bly var kendt, titandioxid overtog. Det viser sig, at titaniumbaserede pigmenter har nogle fede egenskaber.

Husmalere vælger titaniumbaserede hvide malinger, fordi de er korrosionsbeskyttende og holder længere. Titaniumoxid er ekstremt brydende, giver den en naturlig glans større end en diamant og producerer en særlig lys hvid nuance. Titaniumoxid reflekterer også infrarødt lys, hvorfor titanbaserede maling altid bruges på ydersiden af ​​solobservatorier til at sprede infrarødt lys, der slører billeder.

Arkitekten Frank Gehry valgte titanium til at pakke ydersiden af ​​det fantastiske Guggenheim -museum i Bilbao, som er beklædt i 33, 000 titaniumpaneler, der skifter i farve og glans under forskellige lysforhold.