티타늄 소개
이전 글에서는 티타늄이란 무엇이며 그 개발 역사에 대해 소개했습니다. 1948년 미국의 듀폰사가 마그네슘법을 이용해 티타늄 스펀지를 생산하면서 티타늄 스펀지의 산업 생산이 시작되었습니다. 티타늄 합금은 높은 강도, 우수한 내식성, 내열성 덕분에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
티타늄은 지구 지각에 풍부하게 존재하며, 함량 순위 9위로 구리, 아연, 주석과 같은 일반적인 금속보다 훨씬 높습니다. 티타늄은 특히 모래와 점토를 비롯한 많은 암석에서 널리 발견됩니다.
티타늄의 특성
● 낮은 밀도. 티타늄 금속의 밀도는 4.51 g/cm³입니다.
● 뛰어난 강도. 알루미늄 합금보다 1.3배, 마그네슘 합금보다 1.6배, 스테인리스강보다 3.5배 강하여 최고의 강도를 자랑하는 금속 소재입니다.
● 높은 열 강도. 사용 온도는 알루미늄 합금보다 수백 도 높으며, 450~500°C에서 장시간 사용할 수 있습니다.
● 우수한 내식성. 산성, 알칼리성 및 대기 부식에 강하며, 특히 공식 및 응력 부식에 대한 저항성이 뛰어납니다.
● 우수한 저온 성능. 티타늄 합금 TA7은 침입형 원소가 매우 적고 -253°C에서도 일정 수준의 가소성을 유지합니다.
● 화학적으로 활성이 높습니다. 고온에서 화학적으로 활성이 높아 공기 중의 수소, 산소 및 기타 기체 불순물과 쉽게 반응하여 경화층을 형성합니다.
● 비자성 및 무독성. 티타늄은 매우 강한 자기장에서도 자화되지 않는 비자성 금속이며, 무독성이고 인체 조직 및 혈액과의 적합성이 뛰어나 의료 분야에서 널리 사용됩니다.
● 티타늄은 열전도율이 낮고 탄성 계수도 작습니다. 열전도율은 니켈의 약 1/4, 철의 약 1/5, 알루미늄의 약 1/14 수준이며, 다양한 티타늄 합금의 열전도율은 티타늄보다 약 50% 낮습니다. 티타늄 합금의 탄성 계수는 강철의 약 1/2 수준입니다.
티타늄 및 티타늄 합금의 산업적 응용
1항공우주 분야에 적용되는 티타늄 소재
티타늄 합금은 낮은 밀도와 높은 비강도와 같은 우수한 특성을 지니고 있어 항공우주 구조물에 이상적인 소재입니다. 항공우주 분야에서 티타늄 합금은 동체 단열 패널, 공기 덕트, 꼬리 날개, 압력 용기, 연료 탱크, 체결 부품, 로켓 외피 등을 제조하는 데 사용될 수 있습니다.
2. 해양 분야에서의 응용.
티타늄은 산소에 대한 친화력이 강한 화학적으로 활성적인 원소입니다. 공기 중에 노출되면 산소와 반응하여 표면에 조밀한 이산화티타늄(TiO2) 보호막을 형성하여 티타늄 합금을 외부 환경으로부터 보호합니다. 티타늄 합금은 내식성이 우수하고 산성, 알칼리성 및 산화성 환경에서도 화학적으로 안정적입니다. 내식성은 기존 스테인리스강 및 대부분의 비철금속보다 뛰어나며 백금과도 견줄 만합니다. 특히 미국과 러시아를 비롯한 여러 국가에서 선박에 널리 사용되는 티타늄 합금에 대한 연구는 세계적으로 선도적인 위치를 차지하고 있습니다.
3. 화학 산업 분야에서의 응용
산업 분야에서의 티타늄 활용
티타늄은 내식성이 뛰어나 화학 물질과 같은 부식성 환경에서 사용되는 가장 중요한 구조 재료 중 하나입니다. 스테인리스강, 니켈 합금 및 기타 희귀 금속 대신 티타늄 합금을 사용하면 운영 비용을 효과적으로 절감하고 장비 수명을 연장하며 제품 품질을 향상시키고 에너지를 절약할 수 있습니다. 중국 화학 산업에서 티타늄 합금 소재는 주로 증류탑, 반응기, 압력 용기, 열교환기, 필터, 계측기, 터빈 블레이드, 펌프, 밸브, 파이프라인, 염소-알칼리 생산용 전극 등에 사용됩니다.
생활 속 티타늄 및 티타늄 합금의 응용 분야
1. 의료 마케팅 분야에서의 응용
의료 시장에 적용되는 티타늄 소재
티타늄은 의료 분야에 이상적인 금속 소재이며 생체 적합성이 뛰어납니다. 의료용 정형외과 임플란트, 의료 기기, 보철물, 인공 장기 등에 널리 사용되고 있습니다. 일상생활에서도 티타늄 냄비, 프라이팬, 식기류, 보온병 등의 사용이 점차 인기를 얻고 있습니다.
3. 보석 산업 분야에서의 응용
보석에 사용되는 티타늄
금이나 백금과 같은 귀금속에 비해 새로운 주얼리 소재인 티타늄은 가격적인 이점뿐만 아니라 다른 여러 장점도 가지고 있습니다.
①가볍고, 티타늄 합금의 밀도는 금의 27%에 해당합니다.
②티타늄은 내식성이 우수하다.
③우수한 생체 적합성.
④티타늄은 착색이 가능합니다.
⑤ 티타늄은 경도가 높고 쉽게 변형되지 않습니다.
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게시 시간: 2022년 7월 18일