Titanium là một kim loại kỳ lạ với sự kết hợp độc đáo của các tính chất cơ học, hóa học và vật lý. Titanium có giá tương đối cao và đòi hỏi những công cụ đặc biệt để chế tạo kim loại này thành sản phẩm cụ thể.
Dưới đây là những thông tin cơ bản về Titanium cùng ưu điểm của nó so với các kim loại khác.
Titanium là nguyên tố số 22 trong bảng tuần hoàn. Nó là một kim loại màu bạc xuất hiện tự nhiên trên Trái đất. Titanium là nguyên tố phổ biến thứ 9 trên Trái đất. Nó thường được chiết xuất từ các khoáng chất khác nhau trong lớp vỏ Trái đất, chẳng hạn như ilmenit, sphene và rutile. Tuy nhiên, mãi đến cuối thế kỷ 18 nó mới được khoa học phát hiện ra. Ngoài ra, nó không được sử dụng cho mục đích công nghiệp cho đến thế kỷ 20.
Thành phần của Titanium là gì?
Vì Titanium là một nguyên tố của bảng tuần hoàn chứ không phải là hợp kim nên có thể tìm thấy Titan gần như nguyên chất 100%.
Tuy nhiên, nó thường được hợp kim hóa với các nguyên tố khác để cải thiện hơn nữa các tính chất vật lý và hóa học. Những hợp kim khác nhau này được gọi là 'lớp'. Có khoảng 50 loại Titanium được bán trên thị trường hiện nay, trong đó có một số loại phổ biến hơn nhiều so với các loại khác. Các lớp 1, 2, 3 và 4 đều là titanium gần như nguyên chất. Lớp 5, một trong những loại Titanium được sử dụng rộng rãi nhất, chứa một lượng đáng kể nhôm và vanadi (mỗi loại> 3%).
Hai ví dụ về các loại titanium chống ăn mòn nhất là Lớp 7 và Lớp 11. Chúng là Titanium 'gần như nguyên chất', với việc bổ sung palladium (<0,5%) mang lại cho chúng khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.
Thuộc tính của Titanium
Titanium nổi tiếng với 2 đặc tính:
- Chống ăn mòn.
- Cực kỳ bền.
Titanium có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời vì các phân tử oxy kết hợp với Titanium tạo thành oxit Titan. Lớp oxit titan này thụ động và khá bền, nghĩa là nó không bong ra như rỉ sét trên thép và chống lại sự tấn công hóa học từ các chất như hợp chất clo.
Titanium cũng có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng và cường độ trên mật độ cao, nghĩa là nó khá bền dù nhẹ như thế nào. Một số loại titan, chẳng hạn như loại 5, có độ bền căng giãn cao hơn đáng kể so với thép nhẹ.
Nhiệt độ nóng chảy | 1668 độ C |
Độ cứng trên thang Mohs | 6.5 điểm trên thang Mohs |
Nhiệt độ sôi | 3287 độ C |
Khối lượng riêng | 4,54g / cm3 |
Nhiệt độ chuyển pha | 882 độ C |
Trọng lượng nguyên tử | 47.88 |
Tỷ lệ phần trăm Titan trong vỏ trái đất | 0.44% |
Độ bền | Gấp đôi thép và gấp ba lần nhôm |
Số đồng vị | 26 đồng vị |
Độ giãn nở nhiệt | Thấp hoặc thay đổi kích thước nhỏ khi tiếp xúc với nhiệt |
Mô đun đàn hồi | 116 GPa |
Độ bền kéo giới hạn | 220 MPa |
Giá trị mô đun cắt | 43.0 GPa |
Độ cứng trên thang đo Vickers | 6.0 điểm trên thang đo Vickers |
Tỷ số Poisson | 0.34 |
Độ dẫn nhiệt | 17W/mK |
Mục đích sử dụng Titanium
- Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của Titanium là trong ngành hàng không vũ trụ. Độ bền cao và mật độ tương đối thấp khiến nó trở thành kim loại được ưa chuộng để sử dụng trong chế tạo máy bay và tên lửa vì tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả.
- Ngành hàng hải là một lĩnh vực thường ứng dụng Titanium. Điều này là do khả năng chống ăn mòn của nó, đặc biệt là trong môi trường nước mặn, nơi có vấn đề ăn mòn do clo.
- Khả năng kháng hóa chất tuyệt vời của Titanium cũng là lý do tại sao nó được sử dụng trong các nhà máy hóa chất.
- Nhiều thiết bị y tế cũng sử dụng Titanium vì độ bền và khả năng chống ăn mòn của nó.
- Mặc dù không phổ biến như vàng hay bạc nhưng Titanium đôi khi còn được sử dụng trong chế tạo trang sức.
Các mẫu iPhone 15 Pro mới của Apple sẽ được bao bọc trong lớp vỏ làm bằng Titanium cấp 5. Apple cho biết Titanium là vật liệu cao cấp nhất từng được sử dụng cho vỏ iPhone và giúp tạo nên chiếc iPhone Pro nhẹ nhất từ trước tới nay.
Những mẫu iPhone Pro trước đó như iPhone 13 Pro và iPhone 14 Pro bao gồm các khung làm bằng thép không gỉ nên có cảm giác hơi nặng. Apple cho biết khung hợp kim Titanium của iPhone 15 sử dụng chất liệu tương tự như vật liệu làm tàu thám hiểm sao Hỏa và là một trong những loại kim loại có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao nhất so với bất kỳ loại kim loại nào. Nhờ đó, người dùng sẽ được trải nghiệm một chiếc iPhone nhẹ hơn với độ bền cao hơn hẳn những mẫu trước đó.