티타늄: 신화적 명명부터 산업용 금속까지

조기 식별 및 초기 어려움

조사된 광물 Klaproth는 영국 콘월에서 공급된 메나카나이트였습니다. 영국의 성직자이자 아마추어 지질학자인 윌리엄 그레고르(William Gregor)는 몇 년 전에 동일한 광물에서 동일한 원소를 발견하고 그의 관찰 내용을 발표했습니다. 따라서 발견에 대한 크레딧은 둘 사이에 공유됩니다. Gregor가 먼저 보고했습니다. Klaproth가 이름을 지정했습니다.

두 사람 모두 새로운 것을 발견했다는 것을 인식했습니다. 어려움은 그 뒤를 따랐다. 티타늄은 고온에 노출되면 산소 및 질소와 쉽게 반응합니다. 금속을 녹이거나 감소시키려는 초기 시도에서는 지속적으로 오염되고 부서지기 쉬운 물질이 생성되었습니다. 한 세기가 넘도록 티타늄은 실험실의 호기심으로 남아 있었습니다. 그 강도와 낮은 밀도는 이해되었지만 실제적인 생산 방법은 존재하지 않았습니다.

실행 가능한 생산 방법 개발

룩셈부르크 태생의 미국 야금학자인 William Justin Kroll은 1940년에 이 문제를 해결했습니다. 그는 마그네슘을 사용하여 사염화티타늄을 환원하고 화학적으로 염소를 제거하여 금속 티타늄을 생성하는 공정을 개발했습니다. 이 방법은 느리고 비용이 많이 들며 상당한 에너지 투입이 필요했습니다. 하지만 그것은 제대로 작동했고 그것이 모든 것을 변화시켰습니다.

Kroll의 접근 방식은 오늘날까지 티타늄 생산의 기초로 남아 있습니다. 일반적으로 Kroll 공정이라고 불리는 이 공정은 이후에 용융, 정제 및 판, 바, 와이어, 튜브 및 시트로 가공되는 중간 형태인 티타늄 스폰지({1}})의 산업 생산량을 계속해서 지배하고 있습니다.

역사적 맥락으로 인해 채택이 가속화되었습니다. 제2차 세계대전과 냉전 초기에는 고강도, 저중량, 극한의 작동 환경에 대한 저항성(특히 제트 엔진과 기체 내부)을 결합한 소재에 대한 수요가 급증했습니다.- 티타늄은 이러한 요구 사항을 충족했습니다. 미국의 군사 투자는 1950년대 전반에 걸쳐 생산 규모를 확대했습니다.

항공우주를 넘어 확장

항공우주는 티타늄의 첫 번째 주요 산업 응용 분야를 제공했습니다. SR-71 블랙버드의 전신인 록히드 A-12 정찰기는 기체에 티타늄을 광범위하게 통합한 최초의 설계 중 하나입니다. SR-71 자체는 약 85%가 티타늄 합금으로 제작되었습니다. 이는 구조적 필요성이었습니다. 작동 속도에서 공기 역학적 마찰로 인해 항공기 표면이 300도 이상 가열되었습니다.

후속 채택은 티타늄의 내식성이 매우 가치 있는 것으로 입증된 화학 공정 -으로 확대되었습니다. - 발전, 담수화 및 의료용 임플란트 제조. 금속은 생체 적합합니다. 인체는 일반적으로 티타늄 임플란트를 거부하거나 부정적으로 반응하지 않습니다. 스포츠 장비 및 보석류를 포함한 소비자 응용 제품이 뒤를 이었습니다.

중국은 나중에 티타늄 부문에 진출했지만 빠르게 성장했습니다. 산시성(陝西省) 바오지(寶治)는 1960년대부터 전국 생산 중심지로 떠올랐다. 현재 중국은 전 세계 티타늄 생산량의 절반 이상을 차지하고 있으며 Baoji의 산업 기반은 금속과 긴밀하게 연결되어 있습니다.

현황 및 전망

티타늄은 더 이상 예전처럼 실용적이지 않은 호기심이 아닙니다. Kroll 프로세스는 본질적으로 배치-기반이고 에너지 집약적이지만-생산 비용은 상당히 감소했습니다. FFC 캠브리지 공정 및 다양한 전해 기술 -을 포함한 대체 방법 -에 대한 연구는 향후 몇 년 동안 비용을 더욱 절감할 것으로 예상됩니다.

티타늄의 근본적인 장점은 변하지 않았습니다. 낮은 밀도, 높은 구조적 강도, 내식성 및 생체 적합성의 조합은 금속 중에서 흔하지 않습니다. 이러한 모든 특성을 동시에 충족하는 단일 대체 재료는 없습니다. 산업계에서 더 가볍고 내구성이 뛰어나며 효율적인 재료를 지속적으로 요구함에 따라 티타늄 사용은 항공우주 및 의학에서 건축, 자동차 공학, 가전제품 및 기타 분야로 - 계속해서 확대되고 있습니다.