Титанијум: од митолошког именовања до индустријског метала

Рана идентификација и почетне потешкоће

Минерал који је Клапрот испитивао био је менаханит, пореклом из Корнвола, Енглеска. Британски свештеник и геолог аматер Вилијам Грегор открио је исти елемент у идентичном минералу неколико година раније и објавио своја запажања. Заслуге за ово откриће стога деле њих двоје. Грегор је то први пријавио; Клапрот је доделио име.

Обојица су препознали да су пронашли нешто ново. Тешкоћа је била у ономе што је уследило. Титанијум лако реагује са кисеоником и азотом када је изложен високим температурама. Рани покушаји топљења или смањења метала доследно су производили контаминирани, крхки материјал. Више од једног века титан је остао лабораторијски куриозитет. Његова снага и мала густина су били схваћени, али није постојао практичан начин производње.

Развој одрживе методе производње

Вилијам Џастин Крол, металург{0}}рођен у Луксембургу са седиштем у Сједињеним Државама, решио је овај проблем 1940. Он је развио процес у коме је магнезијум коришћен за редукцију титанијум тетрахлорида, хемијски уклањајући хлор да би се добио метални титанијум. Метода је била спора, скупа и захтевала је значајан унос енергије. Међутим, функционисало је и то је све променило.

Кролов приступ остаје темељ производње титанијума до данас. Универзално познат као Кролл процес, наставља да доминира индустријском производњом титанијумског сунђера - средњег облика који се касније топи, рафинише и производи у плочу, шипку, жицу, цев и лим.

Историјски контекст убрзао је усвајање. Други светски рат и рани период Хладног рата изазвали су велику потражњу за материјалима који комбинују велику чврстоћу, малу тежину и отпорност на екстремна оперативна окружења -, посебно унутар млазних мотора и оквира авиона. Титанијум је испунио ове захтеве. Америчке војне инвестиције довеле су до повећања производње током 1950-их.

Екпансион Беионд Аероспаце

Ваздухопловство је обезбедило прву већу индустријску примену титанијума. Извиђачки авион Лоцкхеед А-12, претходник СР-71 Блацкбирд, био је међу најранијим дизајном који је у великој мери инкорпорирао титанијум у свој оквир. Сам СР-71 је направљен отприлике 85% од легуре титанијума. Ово је била структурална неопходност: при радној брзини, аеродинамичко трење је загрејало кожу авиона преко 300 степени.

Касније усвајање проширило се на хемијску обраду - где се отпорност титанијума на корозију показала веома вредном - за производњу електричне енергије, десалинизацију и производњу медицинских имплантата. Метал је биокомпатибилан; људско тело обично не одбацује или негативно реагује на имплантате од титанијума. Уследиле су апликације потрошача, укључујући спортску опрему и накит.

Кина је касније ушла у сектор титанијума, али се брзо проширила. Баоји, који се налази у провинцији Схаанки, појавио се као национални производни центар од 1960-их па надаље. Тренутно, Кина чини више од половине глобалне производње титанијума, а индустријска база Баојија остаје уско везана за метал.

Тренутни статус и Оутлоок

Титанијум више није непрактичан куриозитет као некада. Трошкови производње су значајно смањени, иако је Кролл процес и даље инхерентно серијски-базиран и енергетски-интензиван. Очекује се да ће истраживање алтернативних метода -, укључујући ФФЦ Кембриџ процес и различите електролитичке технике -, додатно смањити трошкове у наредним годинама.

Основне предности титанијума се нису промениле. Његова комбинација мале густине, високе структурне чврстоће, отпорности на корозију и биокомпатибилности је неуобичајена међу металима. Ниједан заменски материјал не одговара свим овим својствима истовремено. Како индустрије и даље захтевају лакше, издржљивије и ефикасније материјале, употреба титанијума наставља да се шири - од ваздухопловства и медицине до архитектуре, аутомобилског инжењеринга, потрошачке електронике и других сектора.