Títan: Eins sterkt og stál, eins létt og ál-og það er líka í líkamanum
Bein úr títanblendi getur verið í líkamanum alla ævi og flugvél sem er algjörlega-títan getur flogið á þreföldum hljóðhraða. Þessi málmur-léttari en stál og sterkari en ál-er falinn í tannkreminu þínu, sólarvörninni og hnjánum.
Þessi málmur er títan. Það er ekki svívirðilega dýrt; það er bara ógeðslega sjaldgæft.
I. Hálfþyngd stáls, tvöfalt harðara en ál
Títan hefur eðlismassa 4,51 g/cm³, sem er 56% af stáli og 1,6 sinnum áli. Styrkur hreins títans er sambærilegur við meðal-kolefnisstál, en títan málmblöndur (sú klassískasta er Ti-6Al-4V, þekktur í iðnaðinum sem "Titanium 64") þrýstir styrkleikanum upp í 900–1.170 MPa, sem setur þá í sömu deild og hástyrkt stál-. Hvað varðar sérstakan styrk - það er, álagið sem það getur borið á hverja þyngdareiningu - títan er umfram alla aðra málma.
Það sem er enn merkilegra er að þessi mikli styrkur kemur ekki á kostnað hörku. Þó að mörg há-stál séu sterk, eru þau oft brothætt; títan málmblöndur halda hins vegar góðri seigleika og brotþol jafnvel í fljótandi köfnunarefni við -200 gráður og mýkjast ekki hratt við háan hita yfir 400 gráður, ólíkt álblöndur. Frá lágu hitastigi fljótandi helíums nálægt 4 K til háhita í túrbínum flugvélahreyfla um 500 gráður, sýna títan málmblöndur engin marktæk afköst á öllu hitabilinu.
Íhugaðu nú tæringarþol. Þétt TiO₂ aðgerðarlag myndast sjálfkrafa á yfirborði títan; þó aðeins örfáir nanómetrar þykkir, virkar það eins og hlífðarbrynja sem er þétt tengt við undirlagið. Jafnvel þó að þetta lag sé rispað, oxar það hratt aftur og gerir við sig-svo hratt að merki um tæringu eru nánast ósýnileg. Títan álfelgur sem hefur verið á kafi í sjó í tuttugu ár mun enn skína þegar hún er þurrkuð af þegar hún er fjarlægð. Miðlar eins og óblandaðri brennisteinssýra, saltpéturssýra, klórgas og lífrænar sýrur eiga einnig í erfiðleikum með að valda verulegri tæringu. Eini veikleikinn er flúorsýra (HF): flúorjónir leysa beint upp oxíðfilmuna á títan yfirborðinu, afhjúpa títan undirlagið og valda tæringu.
Að teknu tilliti til alls þessa gætirðu haldið að títan hljóti að vera óheyrilega dýrt. Hins vegar er títan í níunda sæti í miklu magni í jarðskorpunni, sem gerir það algengara en kopar, sink og blý. Svo hvers vegna er það samt fimm til tíu sinnum dýrara en ryðfríu stáli? Vegna þess að Kroll ferlið er lotu-gerð,-orkufrek aðferð sem þarf um það bil 36.000 kílóvatt-stundir af rafmagni til að framleiða eitt metratonn af svamptítani-nógu til að knýja meðalheimili í þrjú ár. Ennfremur hefur títan afar lélega hitaleiðni þegar það er unnið, sem veldur því að hitinn einbeitir sér alfarið við skurðbrúnina, sem slitnar á verkfærinu nokkrum sinnum hraðar en þegar verið er að skera stál. Hinn hái kostnaður við títan stafar ekki af hráefninu sjálfu, heldur af miklum kostnaði við vinnslu þess.
II. Títan sem smyglað var frá Sovétríkjunum var notað til að smíða bandaríska njósnaflugvél sem gat flogið á þrisvar sinnum meiri hljóðhraða
SR-71 „Blackbird“ njósnaflugvélin, sem fór í jómfrúarflug sitt árið 1964, var langdrægt, -há-hæð og háhraða herkönnunarþota sem var starfrækt af bandaríska flughernum. Hún innihélt mikið af fremstu-tækni þess tíma, þar á meðal uppbyggingu úr títanblendi og turbojet/ramjet breytilegum-hringrásarhreyfli, og var fyrsta starfhæfa þotuflugvélin sem tókst að brjótast í gegnum hitahindrunina. Það var fær um að sigla á 3,2 sinnum hraða hljóðsins í 24.000 metra hæð-svo hratt að sovéskar loftvarnarflaugar, sem skotið var á þann tíma, gátu einfaldlega ekki haldið í við það. Í gegnum rekstrarsögu sína var það aldrei skotið niður af óvinaflugvélum eða loftvarnaflugskeytum. Eitt helsta leyndarmál flugvélarinnar liggur í efnum hennar: 93 prósent af flugskrokknum er smíðaður úr títaníumblendi.
III. Þú neytir og notar títan á hverjum degi, en þú áttar þig kannski ekki á því
Af títan málmgrýti sem unnið er um allan heim er aðeins um 5% minnkað í málmtítan; 95% sem eftir eru er breytt í títantvíoxíð (TiO₂), einnig þekkt sem títanhvítt.
Títantvíoxíð er mikilvægasta hvíta litarefnið á jörðinni. Það hefur afar háan brotstuðul, sem hámarkar dreifingarvirkni hvíts ljóss í sýnilega litrófinu. Eitt kíló af títantvíoxíði getur þekja um það bil 8 til 10 fermetra flatarmál, sem gefur því ógagnsæan, hreinan hvítan lit. Án títantvíoxíðs myndu hvítir veggir í herberginu þínu verða gráir, tannkrem verða gegnsætt, plaströr myndu sýna náttúrulegan gulleitan-brúnan lit og sólarvörn sem borin er á andlitið myndi líta út eins og feit, gegnsæ filma.
Slétt hvíta húðin á M&M's sælgæti sem þú borðar inniheldur títantvíoxíð. Léttmjólk notar títantvíoxíð til að hvíta hana, sem gerir það að verkum að hún lítur meira út eins og nýmjólk. Hvíta húðin á pillum er einnig gerð úr títantvíoxíði. Jafnvel hvíti liturinn á klósettpappírnum sem þú notar eftir að þú hefur farið á klósettið-ef þú ert að nota mikið-hvítt vörumerki-er líklegast að þakka títantvíoxíði.
IV. Þegar þau eru ígrædd í mannslíkamann munu bein þín sameinast honum á virkan hátt
Ef títan ál er grædd í mannslíkamann er því ekki hafnað eins og venjulegir málmar; þess í stað „samast“ það smám saman við beinið í kring. Þetta fyrirbæri er þekkt í læknisfræði sem beinsamþætting.
Lykillinn að getu títan til að gera þetta liggur í myndun mjög þétts oxíðlags á yfirborði þess. Þetta lag er stöðugt og ertir ekki mannsvef, sem gerir beinfrumum kleift að festast á öruggan hátt og fjölga sér á yfirborði þess og mynda smám saman nýjan beinvef.
Aftur á móti eru margir málmar viðkvæmir fyrir losun, tæringu eða höfnun eftir ígræðslu, en títan málmblöndur bjóða upp á betri lífsamrýmanleika og meiri-langtímastöðugleika. Af þessum sökum eru þeir mikið notaðir í læknisfræðilegum notkunum eins og gervi liðum, beinplötum, skrúfum og tannígræðslum.
Einfaldlega sagt, títan er ekki "þvingað" inn í beinið; heldur þiggur beinið það fúslega.
T-póstur:garychen3215@hotmail.com
Heimilisfang: No.35, Baoti Rd, Baoji borg, Shaanxi héraði, Kína
Tengiliður: Herra Gary Chen
Sími: +86-917-8883215
Farsími/WhatsApp: +86 13092900605
