Die Wissenschaft der magischen Metalle erschließen

„Titan, benannt nach dem Riesen Titan in der griechischen Mythologie, ist das stärkste Metall der Erde. Sie haben wahrscheinlich schon einmal in Ihrem Leben von Titan gehört, und obwohl es für das, was es heute ist, teuer ist, ist es kein seltenes Metall – es ist es nur teuer im Abbau und in der Produktion.

Sie kennen vielleicht künstliche Gelenke, Golfschläger oder U-Boote aus Titan, aber wussten Sie, dass Titan auch in weißer Kuchenglasur enthalten ist? Nun, hier ist eine interessante Geschichte über dieses bekanntermaßen robuste Metall!

01Dieses „göttliche“ Metall wurde erst im 20. Jahrhundert geschmiedet.

Bereits 1791 fand ein englischer Amateurmineraloge und Kirchenpfarrer, William Gregor, seltsamen schwarzen Sand in einem Bach in der Nähe der Stadt Cornwall. Ein Teil dieses schwarzen Sandes war magnetisch, woraus Gregor schloss, dass es sich um Eisenoxid handelte, aber die andere Substanz war ein Rätsel. Natürlich muss es ein anderes Oxid gewesen sein, aber es stand damals nicht in den Lehrbüchern der Royal Geological Society.
Titanoxidpulver

Im Jahr 1795 entdeckte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth dieses seltsame Oxid wieder und benannte es nach den vorolympischen Göttern der griechischen Mythologie Titanoxid. Obwohl reines Titan Ende des 18. Jahrhunderts entdeckt wurde, gelang es Matthew Hunt, einem Chemiker bei General Electric in den USA, erst 1910, es aus seinem Oxid zu isolieren, und 1910 fand Hunt heraus, wie das geht Entfernen Sie das silbrige Metall bei hohen Temperaturen und Drücken in einer versiegelten „Bombe“ von seinem Oxid.

02 Es ist das leichteste und stärkste Metall der Erde.

Reines Titan hat das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aller Metalle auf der Erde. Es ist so stark wie Stahl, aber 45 % leichter.
Titanbefestigungen

Dieses außergewöhnliche Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht hat Titan und Titanlegierungen (Mischungen aus Titan und anderen Metallen) zum Material der Wahl für Flugzeugtriebwerke und -rümpfe, Raketen, Flugkörper und sogar Raumfahrzeuge gemacht. In der modernen Industrie müssen Anlagen, die nicht ohne Metallteile auskommen, mit möglichst robusten und leichten Materialien ausgestattet werden.
Titan-Motorblätter

Beispielsweise enthält der Airbus A380, das größte Passagierflugzeug der Welt, bis zu 77 Tonnen Titan in seinem Rumpf. Das meiste davon steckt in seinen riesigen Motoren. Dank einer innovativen metallurgischen Technik aus den 1930er Jahren, dem Knox-Verfahren, begann das kommerzielle Schmieden von Titan in den 1940er und 1950er Jahren. Es wurde zunächst in Militärflugzeugen und U-Booten (hauptsächlich in den USA und Russland) und dann in den 1960er Jahren in Verkehrsflugzeugen eingesetzt.

03 Titan ist korrosionsbeständiger

Korrosion ist ein elektrochemischer Prozess, der die meisten Metalle im Laufe der Zeit langsam zerstört. Wenn Metalle Sauerstoff ausgesetzt werden, sei es in der Luft oder unter Wasser, nimmt der Sauerstoff Elektronen auf und erzeugt sogenannte „Oxide“ des Metalls. Ein häufiges ätzendes Oxid ist Eisenoxid oder Rost.

Aber nicht alle Oxide korrodieren das darunter liegende Metall. Beispielsweise ist Titan mit einer dünnen Schicht Titandioxid (TiO2) bedeckt, die das darunter liegende Titan tatsächlich vor jeder Art von Korrosion schützt, einschließlich galvanischer, mikrobieller und Spannungskorrosion.
Die natürliche Korrosionsbeständigkeit von Titan macht es zu einem idealen Werkstoff nicht nur für Flugzeuge, sondern auch für Unterwasserkomponenten, die stark korrosivem Meerwasser ausgesetzt sind. Schiffspropeller bestehen fast ausschließlich aus Titan, ebenso wie die internen Ballast- und Rohrleitungssysteme von Schiffen sowie die dem Meerwasser ausgesetzte Bordausrüstung.

04 Titan kann in jeden Teil des menschlichen Körpers implantiert werden, von Kopf bis Fuß.

Die dünne Titandioxidschicht, die Titan vor Korrosion schützt, macht es außerdem sicher für die Implantation in den menschlichen Körper. Titan ist vollständig „biokompatibel“, d. h. es ist ungiftig, verursacht keine Allergien oder Abstoßungsreaktionen und kann sogar mit menschlichem Gewebe und Knochen verschmelzen.
Schädelplatten aus Titan

Titan ist ein ausgezeichnetes chirurgisches Material für Knochen- und Gelenkimplantate, Schädelplatten, Zahnimplantatwurzeln, künstliche Augen und Ohrringe, Herzklappen, Wirbelsäulenfusionen und sogar Harnröhrenstrikturen. Studien haben gezeigt, dass Titanimplantate das körpereigene Immunsystem dazu anregen, Knochen direkt auf der Oberfläche des Titans wachsen zu lassen, ein Prozess, der als Osseointegration bekannt ist.
Hüftgelenke aus Titan

Titan wird für Hüftprothesen und Frakturstifte verwendet, da es ein unübertroffenes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist, das menschliche Implantate leichter macht, und weil es die gleiche Elastizität wie menschlicher Knochen aufweist.

05 Die Rolle von Titan in Sportgeräten

Als der Preis für reines Titan Ende des 20. Jahrhunderts sank, begannen die Hersteller, dieses Wundermetall kommerziell stärker zu nutzen. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit eignete sich Titan ideal für die Herstellung von Sportartikeln.