Annáll um alþjóðlega títaniðnaðinn (1. hluti): Frá uppgötvun til samkeppni meðal fjögurra landa, hvernig truflaði þessi málmur landslag iðnaðarins?

Þegar fólk hugsar um málma gætu myndir af styrkleika stáls, lúxus gulls eða lágum þéttleika áls komið upp í hugann. Hins vegar er til málmur sem er 40% lægri en stál en styrkur hans er verulega meiri en álblöndur. Það þolir mikla hitastig flugvélahreyfla, þolir tæringu í djúpum-umhverfi og jafnvel þjónað sem lífsamhæft ígræðsluefni-þetta er títan (Ti). Síðan það fannst, eftir meira en tveggja alda könnun, hefur títan breyst úr sjaldgæfum frumefni í kjarnaefni sem mótar alþjóðlegt iðnaðarlandslag og í dag hefur það þróast í "títanauðlindastríð" meðal Bandaríkjanna, Kína, Rússlands og Japans.

1.A Century-Lang ferð: Frá málmgrýti til hás-Hreinleika títan, 119 ára könnun mannkyns

Uppgötvun títans stafaði af tilviljunarkenndri steinefnarannsókn. Árið 1791 fann séra William Gregor, enskur klerkur og steinefnafræðingur, fyrst títan-berandi steinefni í svörtum segulsteinsútfellum í Cornwall á Englandi. Hann sá hins vegar ekki fyrir á þeim tíma að þessi venjulegi málmgrýti innihélt lykilþátt sem myndi gjörbylta iðnaði í framtíðinni.

Fimm árum síðar enduruppgötvaði prússneski greiningarefnafræðingurinn Martin Heinrich Klaproth frumefnið sjálfstætt á meðan hann greindi rútílgrýti í Ungverjalandi. Til að varpa ljósi á "öfluga eiginleika þess" nefndi hann það "títan", eftir títanunum, afkomendum guða himins og jarðar í grískri goðafræði, og nefndi frumefnistákn þess sem "Ti" og staðfesti þannig nafnið títan.

Hins vegar að uppgötva frumefnið var aðeins byrjunin; áskorunin að hreinsa títan úr málmgrýti í nothæfan málmþátt fór langt fram úr væntingum. Árið 1887 framleiddu sænsku efnafræðingarnir Lars Fredrik Nilson og Sven Otto Pettersson málmtítan með 95% hreinleika með því að draga úr títantetraklóríði með natríum og voru brautryðjendur í "natríumhitaskerðingaraðferðinni." Það var ekki fyrr en árið 1910 sem bandaríski efnafræðingurinn Matthew A. Hunter fínstillti ferlið enn frekar og fékk títan með 99,9% hreinleika í fyrsta skipti; þessi aðferð var nefnd "Hunter ferlið."

Frá uppgötvun á títan-berandi steinefnum árið 1791 til framleiðslu á-háttar frumefnis títan árið 1910 tók það mannkynið heil 119 ár. En á þeim tíma var títan enn „sjaldgæfur vara“ á rannsóknarstofunni og enn var óyfirstíganlegt bil á milli þess og stór-iðnframleiðslu-þar til önnur lykiltækni kom til sögunnar.

2. Bylting í iðnvæðingu: Klauer ferlið byrjar og títaniðnaðurinn „takar loksins af stað“

Árið 1932 lagði lúxemborgíska vísindamaðurinn William Justin Kroll fram nýstárlega hugmynd: að nota magnesíum í stað natríums sem afoxunarefni til að meðhöndla títantetraklóríð. Eftir átta ára rannsóknir notaði hann þessa aðferð með góðum árangri til að hreinsa hreint títan og kom þannig á fót „Kroll-ferlið“ (magnesíumskerðingarferli). Þessi tækninýjung var eins og að opna „lykilslagæð“ fyrir iðnaðarframleiðslu á títan-samanborið við Hunt-ferlið, Kroll-ferlið minnkaði ekki aðeins kostnað umtalsvert heldur bætti framleiðsluskilvirkni verulega, og varð fljótt almenn tækni til að framleiða svamptítan (kjarna undirstöðuhráefni títaniðnaðarins).

Fyrirtækið sem raunverulega áttaði sig á stórum-iðnaðarnotkun títan var DuPont í Bandaríkjunum. Árið 1948 framleiddi DuPont með góðum árangri 2 tonn af títansvampi með Krauer ferlinu, tímamót sem er almennt viðurkennt sem „upphaf“ alþjóðlegs títaniðnaðar. Síðan þá hefur títan smám saman færst úr „sesstilveru“ á rannsóknarstofum yfir í margs konar iðnaðarnotkun.

„Hvetjandi“ sem hraðaði þróun títaniðnaðarins var brýn þörf í fluggeiranum eftir síðari heimsstyrjöldina. Á þeim tíma var þróun þotuhreyfla og háhljóðsflugvéla komin á mikilvægan áfanga og hefðbundin efni stóðu frammi fyrir miklum áskorunum: álblöndur voru viðkvæmar fyrir aflögun við háan hita en stál var of þungt til að uppfylla kröfurnar. Títan málmblöndur, með "háan sérstyrk" (sem sameina léttan og mikinn styrk) og framúrskarandi háan-hitaþol, samsvaraði fullkomlega ströngum kröfum flugiðnaðarins. Bandaríska varnarmálaráðuneytið, sérstaklega flugherinn, varð elsti og öflugasti "hvatamaður" títaniðnaðarins, sem leiddi beint til sprengingar í títanframleiðslu.