A titán és titánötvözetek tulajdonságainak bemutatása
1.1 Bevezetés a titánba
A titán egy új típusú anyag, amelynek előnyei az alacsony sűrűség, a nagy fajlagos szilárdság, a hőállóság és a korrózióállóság. Csak feleannyi a súlya, mint a vasnak, de mechanikai tulajdonságai, mint például a kalapálás és a húzás, a rézhez hasonlíthatók. Általánosságban elmondható, hogy a hőmérséklet csökkenésével a fémek ellenállása csökken, de a titáné éppen ellenkezőleg, minél alacsonyabb a hőmérséklet, a titán egyre keményebb lesz, és a kritikus hőmérséklet elérésekor megjelenik a szupravezetés.
1.2 A titánötvözet bemutatása
A titánötvözet és a titán természetükben bizonyos mértékig hasonlóak, jellemzői a kis sűrűség és a nagy szilárdság, a kiváló mechanikai tulajdonságok mellett az erős korrózióállóság. Ráadásul a hőszilárdsága is nagy, ami nyilvánvalóan jobb, mint az alumíniumötvözeté. Ugyanakkor mechanikai tulajdonságai alacsony hőmérsékleten és ultraalacsony hőmérsékleten alig változnak.
A titán új technológia és alkalmazása
2.1 A titán elkészítési módja
Bár a titán viszonylag nagy mennyiségben fordul elő a természetben, ritka fém is, mivel szétszórt és nehezen kinyerhető. Jelenleg a titán előállítását két kategóriába sorolják: hőredukciós módszer és olvadt só elektrolízis módszer.
(1) A titánt termikus redukciós módszerrel állítottuk elő
A termikus redukciós módszer egy bizonyos hőmérsékleten a Li, Na, Mg, Ca és hidridje és egyéb erős redukálószerek, titán titánvegyületekből, mint például TiCl4, TiO2, K2TiF6 redukciója. A különböző titánvegyületek szerint a titán termikus redukcióval történő előállításának technológiája három kategóriába sorolható:
① Titán-klorid REDOX módszer, például Kroll módszer, Hunter módszer, Armstrong módszer és EMR módszer;
② A titán-oxid REDOX-módszere, például OS-módszer, PRP-folyamat, MHR-módszer stb.
③ REDOX módszer a titanát.
Az ipari termelésben jelenleg csak a Kroll módszer és a Hunter módszer alkalmazható sikeresen. A Kroll-módszer magnéziumot használ a titán kloridból történő helyettesítésére, a Hunter-módszer pedig nátrium-fémet használ a titán kloridból történő helyettesítésére. Ezen kívül az Egyesült Államok chicagói nemzetközi titánpor cége kifejlesztette az Armstrong-módszert, az elkészítési módszere hasonló a Hunter-módszerhez, valamint nátrium-redukálószer használata a titánfém tisztítására. Az Egyesült Államokban már alkalmazzák ezt a módszert a gyári előgyártáshoz.
(2) Titán előállítása olvadt só elektrolízissel
1959-ben Kroll megjósolta, hogy a következő öt-tíz évben az olvadt só elektrolízis váltja fel a Krollt, mint a titángyártás domináns módszerét. Az évek során a hazai és külföldi kutatóintézetek és laboratóriumok összesen több mint egy tucat új technológiát fejlesztettek ki a titán olvadt sóelektrolízissel történő előállítására, amelyek alapanyagok szerint a következő három kategóriába sorolhatók:
① Titanát elektrolízise;
(2) titán-klorid elektrolízise;
③ A titán-oxid elektrolitikus módszere, beleértve az FFC Cambridge-módszert, a MER-folyamatot, az USTB-módszert, a QIT-folyamatot, a SOM-módszert és az ionos folyékony elektrolitikus módszert stb.
2.2 A titán új felhasználási módjai
Az 1940-es évek óta a titán felhasználása gyorsan fejlődött, és széles körben alkalmazzák repülőgépekben, rakétákban, rakétákban, műholdakban, űrhajókban, hajókban, hadiiparban, orvosi kezelésekben és petrolkémiai területeken. A legújabb kutatások kimutatták, hogy az emberi test tartalmaz bizonyos mennyiségű titánt, a titán serkenti a fagocita sejteket, erősítheti az immunrendszer működését, ezért sok laboratórium elkötelezett a biológiai titán fejlesztése és alkalmazása mellett.
Új technológia és titánötvözet alkalmazása
3.1 A titánötvözet elkészítési módja
A titánötvözet hagyományos feldolgozása általában olvasztási és öntési technológiát alkalmaz, a legújabb feldolgozási technológia a következőkre oszlik:
(1) Near net fröccsöntési technológia;
(2) Vonalsúrlódásos hegesztési technológia;
(3) szuperplasztikus alakítási technológia;
(4) Az anyag-előkészítési és -feldolgozási folyamat számítógépes szimulációs technológiája.
A Near net fröccsöntési technológia magában foglalja a lézeres öntést, a precíziós öntést, a precíziós kovácsolást, a porkohászatot, a sugárfúvást és más módszereket. A porkohászat titánpor vagy titánötvözet por nyersanyagként történő felhasználása, fröccsöntés és szinterezés után, hogy az új eljárás titán részeit állítsák elő. Az első a por előállítása, általában mechanikai ötvözés módszerével, golyósmalom segítségével a nyersanyag erős beütésére, őrlésére és keverésére. Ezután a por alakú ötvözetet préselik és formázzák. Két préselési módszer létezik, mégpedig a nyomásos alakítás és a nyomás nélküli alakítás. Ennek a lépésnek az a célja, hogy a préselt embrió egy bizonyos alakú és méretű legyen, és bizonyos sűrűségű és szilárdságú legyen. Ezután a blasztoplazma kisülési plazma szinterezésekor a felső és alsó szerszámlyukasztás és az elektromos elektróda használata specifikus szinterezési tápegység és présnyomás lesz a szinterezett porra, kisülés aktiválása után, hőre lágyuló deformáció és hűtés az előkészítés befejezéséhez. nagy teljesítményű titán anyagok. Ezután a plazma szinterezett titánötvözet későbbi kezelésre, általában hőkezelésre vagy műanyag feldolgozásra.
3.2 A titánötvözetek új felhasználási módjai
A titánötvözeteket a korai időkben széles körben használták a repülőgépiparban, főként repülőgép-hajtóművek vagy pneumatikus alkatrészek gyártásában. Később, a technológia folyamatos fejlődésével a titánötvözet belépett a hétköznapi emberek életébe, a gyári vagy otthoni készülékek titánötvözet figurával is rendelkeznek. Az országok és intézmények most új titánötvözetek kifejlesztésén fáradoznak, hogy azok alacsony költségű és nagy teljesítményűek legyenek, a titánötvözetek elmúlt évekbeli új fejlesztései elsősorban a következő öt szempontra koncentrálódnak.
(1) Orvosi titánötvözet
Az alacsony sűrűségű és jó biokompatibilitású titánötvözetek ideális gyógyászati anyagok, és akár az emberi szervezetbe is beültethetők. A korábban az orvostudományban használt titánötvözetek vanádiumot és alumíniumot tartalmaznak, amelyek károsíthatják az emberi szervezetet. De a közeljövőben a japán tudósok új típusú titánötvözetet fejlesztettek ki, jó biokompatibilitással, de az ötvözetet még nem gyártották tömegesen, úgy vélik, hogy a közeljövőben az ilyen kiváló minőségű ötvözet széles körben használható a mindennapi életben.
(2) Égésgátló titánötvözet
A titán alapú ötvözet, amely bizonyos nyomáson, hőmérsékleten és légáramlási sebesség mellett ellenáll az égésnek, égésgátló titánötvözet. Az Egyesült Államok, Oroszország és Kína új ellenálló titánötvözeteket fejlesztett ki, amelyek közül az Egyesült Államok ezeket az ellenálló titánötvözeteket alkalmazza a motoron, mivel ezek a titánötvözetek nem érzékenyek az égésre, így nagymértékben javíthatják a motor stabilitását.
(3) nagy szilárdságú és szívós típus
típusú titánötvözet jellemzői a nagy szilárdság, a jó hegeszthetőség és a kiváló hideg- és melegmegmunkálási teljesítmény. A kutatók ezt a törvényt használják, a készítmény -típusú titánötvözet jellemzői nagyon nyilvánvalóak: jó hőkezelési teljesítmény, jó plaszticitás, jó hegesztési teljesítmény. És a mechanikai tulajdonságok nagymértékben javulnak az oldatos öregítési kezelés után. Jelenleg Japán és Oroszország készített ilyen titánötvözeteket.
(4) Titán- és alumíniumvegyületek
Az általános titánötvözethez képest a titán-alumínium vegyület jó magas hőmérsékleti teljesítménnyel, jó oxidáció- és kúszási ellenállással rendelkezik, és a sűrűsége kisebb, mint az általános titánötvözeté. Ezeket a kiváló tulajdonságokat arra szánják, hogy a titán-al-vegyületek új ötvözet-boomot indítanak el. Az új titán-alumínium ötvözetet az Egyesült Államokban szintetizálták, és tömeggyártásban folyik.
(5) Magas hőmérsékletű titánötvözet
A gyors megszilárdítási módszer és a porkohászati módszer kombinálásával a szál- vagy részecskeerősítésű kompozitból előállított titánötvözet kiváló magas hőmérsékletű mechanikai jellemzőkkel rendelkezik. A magas hőmérsékletű titánötvözet hőmérsékleti határa sokkal magasabb, mint a közönséges titánötvözeté. Jelenleg az Egyesült Államok új, magas hőmérsékletű titánötvözetet készített.
(6) Titán-nikkel ötvözet
A titán és nikkel ötvözetét, amelyet "memóriaötvözetnek" neveznek, előre meghatározott formára készítik. Formázás után, ha külső erő hatására deformálódik, kis melegítéssel visszaállítható eredeti megjelenése. Ez az ötvözet különféle területeken használható, például műszerekben és elektronikus eszközökben.
A titánötvözet anyagok fejlesztésének jelenlegi állása Kínában
A titánötvözet a titánból és más fémekből készült különféle fémötvözetekre utal. Az elmúlt években Kína gyakran adott ki politikákat a titánötvözet anyagok kutatásának és fejlesztésének, gyártásának és alkalmazásának ösztönzésére. A globális piacon a titánötvözet anyagokat főként a légiközlekedési iparban, a védelmi iparban és más iparágakban használják. Ezek közül a légiközlekedési iparban az alkalmazásigény mintegy 50%-ot tesz ki, főként a repülőgépek és hajtóművek gyártása terén. Hazánkban a titán anyagok keresleti szerkezetében a titán feldolgozó anyagokat főként a vegyiparban használják, a hazai repülőgépiparban használt titán anyagok aránya pedig mindössze 20%, ami azt jelzi, hogy a titán piacán nagy lehetőségek rejlenek. hazánkban a repülésben használt anyagok. Jelenleg a csúcskategóriás titánötvözetek területén kevés olyan vállalkozás van, amely képes tömegesen gyártani katonai repülési titánötvözet rudat és huzalt hazánkban, ami „duopólium” versenyminta.
1. A politika ösztönzi a titánötvözet anyagok fejlesztését
A titánötvözetek a titánból és más fémekből készült különféle ötvözött fémekre utalnak. A világ számos országában felismerték a titánötvözet anyagok jelentőségét, és kutatásokat és fejlesztéseket is végeztek ezeken, illetve a gyakorlatban is alkalmazták. Az elmúlt években Kína gyakran adott ki politikákat a titánötvözet anyagok kutatásának és fejlesztésének, gyártásának és alkalmazásának ösztönzésére. 2019-ben a Guidance Catalog for Industrial Structure Adjustment (2019-es tervezet) közzétett információk szerint nagy teljesítményű ultrafinom, ultradurva, kompozit szerkezetű cementált keményfém anyagok és mélyfeldolgozási termékek, alacsony modulusú titánötvözet anyagok, korrózióálló a titánötvözet anyagok, titánötvözet kötőelemek repülőgépekhez és így tovább a támogatott projektek között szerepelnek az ipari szerkezet kiigazítására.
2. A titánötvözetből készült anyagokat főként repülési és katonai területeken használják
A globális piacon a titánötvözet anyagokat főként a légiközlekedési iparban, a védelmi iparban és más iparágakban használják. Ezek közül a légiközlekedési iparban az alkalmazásigény mintegy 50%-ot tesz ki, főként a repülőgépek és hajtóművek gyártása terén. A titán anyagok keresleti szerkezetében Kínában a titán feldolgozó anyagokat főként a vegyiparban használják. A világhoz képest a legfontosabb különbség a repülés területén van. A repülésben használt titánanyagok mindig is a világ teljes titánszükségletének mintegy 53%-át tették ki, míg a hazai repülőgépiparban használt titánanyagok aránya mindössze 20%, ami azt jelzi, hogy a titán piacán még mindig nagy lehetőségek rejlenek. Kínában a repülésben használt anyagok.
Összegzés
A titánnak a fémhez képest számos összehasonlíthatatlan előnye van, a társadalom fejlődésével, a tudomány és a technológia fejlődésével a titán és a titánötvözet egyre szélesebb körben kerül felhasználásra, a titán és a titánötvözet iránti emberi kereslet növekedni fog, és a magas termelési költségek az egyik a titán és titánötvözet népszerűsítésének és használatának korlátozásának fő okai. Ezért az alacsony költségű, nagyszabású és ökológiai környezetvédelem folyamatos gyártási folyamatának fejlesztése és alkalmazása a titán és a titánötvözetek szélesebb körben történő felhasználását teheti lehetővé.
