Properti dan Karakteristik Titanium

Titanium adalah logam refraktori yang kuat dan ringan. Paduan titanium sangat penting untuk industri kedirgantaraan, sementara juga digunakan dalam perangkat medis, kimia dan militer, dan peralatan olahraga.

Aplikasi luar angkasa Akun untuk 80% konsumsi titanium, sedangkan 20% logam digunakan dalam baju besi, perangkat keras medis, dan barang-barang konsumen.

• Simbol Atom: Ti
• Nomor Atom: 22
• Kategori Elemen: Logam Transisi
• Kepadatan: 4,506 / cm³
• Titik lebur: 3038 ° F (1670 ° C)
• Titik Didih: 5949 ° F (3287 ° C)
• Kekerasan Moh: 6

Paduan mengandung titanium dikenal karena kekuatan tinggi, berat badan rendah, dan ketahanan korosi yang luar biasa. Meskipun sekuat baja, titanium sekitar 40% lebih ringan.

Ini, bersama dengan ketahanannya terhadap kavitasi (perubahan tekanan cepat, yang menyebabkan gelombang kejut, yang bisa melemahkan atau merusak logam dari waktu ke waktu) dan erosi, menjadikannya logam struktural yang penting untuk aerospace insinyur.

Titanium juga tangguh dalam ketahanannya terhadap

Titanium memiliki modulus elastisitas yang rendah. Ini berarti titanium sangat fleksibel, dan dapat kembali ke bentuk aslinya setelah ditekuk. Paduan memori (paduan yang dapat berubah bentuk ketika dingin, tetapi akan kembali ke bentuk aslinya ketika dipanaskan) penting untuk banyak aplikasi modern.

Titanium adalah non-magnetik dan biokompatibel (tidak beracun, tidak alergi), yang telah menyebabkan peningkatan penggunaannya dalam bidang medis.

Penggunaan logam titanium, dalam bentuk apa pun, baru benar-benar berkembang setelah Perang Dunia II. Faktanya, titanium tidak diisolasi sebagai logam sampai ahli kimia Amerika Matthew Hunter memproduksinya dengan mengurangi titanium tetraklorida (TiCl).₄) dengan natrium pada tahun 1910; metode yang sekarang dikenal sebagai proses Hunter.

Produksi komersial, bagaimanapun, tidak datang sampai setelah William Justin Kroll menunjukkan bahwa titanium juga dapat dikurangi dari klorida menggunakan magnesium pada 1930-an. Proses Kroll tetap menjadi metode produksi komersial yang paling banyak digunakan hingga hari ini.

Setelah metode produksi yang hemat biaya dikembangkan, penggunaan utama titanium yang pertama adalah pada pesawat militer. Baik pesawat militer Soviet dan Amerika serta kapal selam yang dirancang pada 1950-an dan 1960-an mulai menggunakan paduan titanium. Pada awal 1960-an, paduan titanium mulai digunakan oleh produsen pesawat komersial juga.

Bidang medis, terutama implan gigi dan prosthetics, terbangun dari kegunaan titanium setelah penelitian dokter Swedia Per-Ingvar Branemark sejak tahun 1950-an menunjukkan bahwa titanium tidak memicu respons imun negatif pada manusia, memungkinkan logam untuk berintegrasi ke dalam tubuh kita dalam proses yang disebutnya osseointegration.

Meskipun titanium adalah unsur logam paling umum keempat di kerak bumi (di belakang aluminium, besi, dan magnesium), produksi logam titanium sangat sensitif terhadap kontaminasi, terutama oleh oksigen, yang menyumbang perkembangan yang relatif baru dan tinggi biaya.

Bijih utama yang digunakan dalam produksi utama titanium adalah ilmenit dan rutil, yang masing-masing menyumbang sekitar 90% dan 10% dari produksi.

Hampir 10 juta ton konsentrat mineral titanium diproduksi pada tahun 2015, meskipun hanya a sebagian kecil (sekitar 5%) konsentrat titanium yang diproduksi setiap tahun pada akhirnya berakhir pada titanium logam. Sebaliknya, sebagian besar digunakan dalam produksi titanium dioksida (TiO₂), pemutih pigmen digunakan dalam cat, makanan, obat-obatan, dan kosmetik.

Pada langkah pertama dari proses Kroll, bijih titanium dihancurkan dan dipanaskan dengan batubara kokas di atmosfer klor untuk menghasilkan titanium tetraklorida (TiCl₄). Klorida kemudian ditangkap dan dikirim melalui kondensor, yang menghasilkan cairan titanium klorida yang lebih murni 99%.

Titanium tetraklorida kemudian dikirim langsung ke pembuluh yang mengandung magnesium cair. Untuk menghindari kontaminasi oksigen, ini dibuat inert melalui penambahan gas argon.

Selama proses penyulingan yang konsekuen, yang dapat memakan waktu beberapa hari, bejana dipanaskan hingga 1832 ° F (1000 ° C). Magnesium bereaksi dengan titanium klorida, melepaskan klorida dan menghasilkan unsur titanium dan magnesium klorida.

Titanium berserat yang dihasilkan sebagai hasilnya disebut sebagai spons titanium. Untuk menghasilkan paduan titanium dan ingot titanium kemurnian tinggi, spons titanium dapat dicairkan dengan berbagai elemen paduan menggunakan sinar elektron, busur plasma atau peleburan busur-vakum.