チタンの発見から純製品ができるまでには100年以上かかりました。チタンが実際に使われるようになったのは、その素顔がわかるようになったのは1940年代以降です。
地表の厚さ10キロメートルの地層では、チタンの含有量は最大1000分の6で、これは銅の6L倍です。地面から数千分の１のチタンを含む土を何気なく掴みます。世界で1,000万トン以上埋蔵されているチタン鉱石は珍しいものではありません。海岸には何億トンもの砂や石が落ちています。砂や石よりも重いチタンとジルコニウムという 2 つの鉱物が砂と石に混合されています。何百万年もの間、昼夜を問わず海水によって継続的に洗われ続けた後、より重いイルメナイトとジルコン砂鉱が一緒に洗われ、長い海岸にチタンとジルコニウムの層が形成されます。この堆積物は黒い砂の一種で、通常は厚さが数センチから数十センチです。
1947 年に人々は工場でチタンを精錬し始めました。この年の生産量はわずか2トンでした。 1955 年には生産量が 20,000 トンに急増し、1972 年には年間生産量が 200,000 トンに達しました。チタンは鋼と同等の硬さを持ち、その重さは同じ体積の鋼の約半分です。チタンはアルミニウムより若干重いですが、硬度はアルミニウムの2倍です。現在、チタンは宇宙ロケットやミサイルに鋼の代わりに広く使用されています。統計によると、現在、世界中で毎年1000トン以上のチタン粉末が宇宙航行に使用されている。ロケットの燃料としても最適です。そのためチタンは宇宙金属、スペースメタルとも呼ばれています。
チタンは耐熱性に優れており、融点は1725度と高いです。室温では、チタンはさまざまな強酸や強アルカリ溶液の中でも無傷で放置できます。最も猛々しい酸である王水でも腐食することはありません。チタンは海水を恐れません。かつて誰かがチタンの破片を海の底に沈めました。 5年後、手に取ってみると、小動物や海底植物がたくさん付着していましたが、全く錆びずにピカピカのままでした。
現在、人々はチタンを使用して潜水艦 - チタン潜水艦を作り始めました。チタンは非常に丈夫で高圧にも耐えられるため、この潜水艦は水深4500メートルまでの深海を航行することができます。チタンは磁性を持ちません。チタンで建造された原子力潜水艦は磁気機雷の攻撃を心配する必要はありません。チタンは耐食性があるため、化学産業でよく使用されます。{6}}以前は、化学反応器内の熱硝酸を含む部品はステンレス鋼で作られていました。ステンレス鋼も強力な腐食剤 - 熱硝酸を恐れています。この種の部品は 6 か月ごとに交換する必要があります。これらの部品の製造にチタンを使用すると、ステンレス鋼の部品よりも高価になりますが、5 年間継続して使用できるため、コスト効率がはるかに高くなります。-チタンの最大の欠点は精製が難しいことです。これは主に、チタンが高温で酸素、炭素、窒素、その他多くの元素と結合する強い能力を持っているためです。したがって、製錬でも鋳造でも、これらの元素がチタンに「侵入」しないように注意が払われています。チタンを精錬する際には、空気と水の混入は厳禁です。冶金学で一般的に使用されるアルミナるつぼでさえ、チタンはアルミナから酸素を捕捉するため、禁止されています。現在では、マグネシウムと四塩化チタンを不活性ガスのヘリウムまたはアルゴン中で反応させてチタンを精製しています。
人々は、高温でのチタンの強力な化学結合能力を利用します。製鋼の際、窒素は溶鋼中に溶け込みやすい。インゴットが冷却されると、インゴット内に気泡が発生し、鋼の品質に影響を与えます。そこで、製鉄メーカーは溶鋼中に金属チタンを添加して窒素と結合させて窒化チタンスラグとし、溶鋼表面に浮遊させて比較的純度の高いインゴットを製造する。
超音速航空機が飛行するとき、翼の温度は 500 度に達することがあります。翼が耐熱アルミニウム合金でできていれば、百度はそれを買う余裕がありません。-アルミニウム合金に代わる、軽くて丈夫で高温耐性のある素材が必要です。-チタンBはまさにこれらの要件を満たすことができます。チタンは氷点下100度以上の試験にも耐えることができます。この低温でも、チタンは脆くなることなく良好な靭性を維持します。
チタンとジルコニウムは空気に強く吸着するため、空気が除去され、真空が発生する可能性があります。たとえば、チタン製の真空ポンプで空気を送り込めるのは 1 億分の 1 つだけです。チタンを製錬するには複雑な手順があります。イルメナイトを四塩化チタンとし、アルゴンを充填した密閉ステンレスタンクに入れ、金属マグネシウムと反応させて「スポンジチタン」を得る。この多孔質「スポンジチタン」はそのままでは使用できません。チタンインゴットに鋳造する前に、電気炉で液体に溶かす必要があります。しかし、このような電気炉を作るのは簡単ではありません。電気炉の空気をポンプできれいにする必要があることに加えて、さらに問題なのは、液体チタンを含むるつぼが存在しないことです。一般に、耐火物部分には酸化物が含まれており、その中の酸素が液体チタンによって奪われてしまうからです。その後、人々はついに「水冷銅るつぼ」を備えた電気炉を発明しました。-この電気炉は中央部分だけが非常に熱く、残りは冷たいです。チタンは電気炉で溶かされた後、水で冷やされた銅るつぼの壁に流れ込み、すぐに凝固してチタンのインゴットとなります。この方法では数トンのチタンブロックを製造できましたが、そのコストは想像できます。
