Introduksjon til egenskapene til titan og titanlegeringer
1.1 Introduksjon til titan
Titan er en ny type materiale, som har fordelene med lav tetthet, høy spesifikk styrke, varmebestandighet og korrosjonsbestandighet. Den veier bare halvparten så mye som jern, men dens mekaniske egenskaper, som hamring og trekking, kan sammenlignes med kobber. Generelt sett, når temperaturen synker, vil motstanden til metaller avta, men titan er tvert imot, jo lavere temperatur, titan vil bli hardere og hardere, og superledning vil vises når den kritiske temperaturen er nådd.
1.2 Introduksjon til titanlegering
Titanlegering og titan er til en viss grad like i naturen, med egenskapene til lav tetthet og høy styrke, i tillegg til sine utmerkede mekaniske egenskaper, sterk korrosjonsbestandighet. Dessuten er dens termiske styrke høy, noe som åpenbart er bedre enn aluminiumslegeringen. Samtidig har dens mekaniske egenskaper liten endring ved lav temperatur og ultralav temperatur.
Ny teknologi og anvendelse av titan
2.1 Fremstillingsmetode for titan
Selv om titan er relativt rikelig i naturen, er det også et sjeldent metall fordi det er spredt og vanskelig å utvinne. For tiden er fremstillingen av titan delt inn i to kategorier: termisk reduksjonsmetode og smeltet saltelektrolysemetode.
(1) Titan ble fremstilt ved termisk reduksjonsmetode
Termisk reduksjonsmetode er ved en viss temperatur, bruk av Li, Na, Mg, Ca og dets hydrid og andre sterke reduksjonsmidler, titan fra titanforbindelser som TiCl4, TiO2, K2TiF6 reduksjon. I henhold til de forskjellige titanforbindelsene kan teknologien for titanfremstilling ved termisk reduksjon deles inn i tre kategorier:
① Titaniumklorid REDOX-metoden, slik som Kroll-metoden, Hunter-metoden, Armstrong-metoden og EMR-metoden;
② REDOX-metoden for titanoksid, for eksempel OS-metoden, PRP-prosess, MHR-metoden, etc.
③ REDOX-metoden for titanat.
For tiden er det bare Kroll-metoden og Hunter-metoden som kan brukes med hell i industriell produksjon. Kroll-metoden bruker magnesium for å erstatte titan ut av klorid, og Hunter-metoden bruker natriummetall for å erstatte titan ut av klorid. I tillegg, USA Chicago internasjonale titan pulver selskapet utviklet Armstrong metode, dens forberedelse metoden ligner på Hunter metoden, er også bruk av reduksjonsmiddel natrium for å rense titan metall. USA bruker allerede denne metoden for pre-produksjon i fabrikker.
(2) Fremstilling av titan ved elektrolyse av smeltet salt
I 1959 spådde Kroll at elektrolyse av smeltet salt ville erstatte Kroll som den dominerende metoden for titanproduksjon i løpet av de neste fem til ti årene. Gjennom årene har forskningsinstitusjoner og laboratorier i inn- og utland utviklet totalt mer enn et dusin nye teknologier for fremstilling av titan ved elektrolyse av smeltet salt, som kan deles inn i følgende tre kategorier i henhold til råvarene:
① Elektrolyse av titanat;
(2) Elektrolyse av titanklorid;
③ Elektrolytisk metode for titanoksid, inkludert FFC Cambridge-metoden, MER-prosess, USTB-metode, QIT-prosess, SOM-metode og ionisk flytende elektrolytisk metode, etc.
2.2 Ny bruk av titan
Siden 1940-tallet har bruken av titan utviklet seg raskt, og det har vært mye brukt i fly, raketter, missiler, satellitter, romskip, skip, militær industri, medisinsk behandling og petrokjemiske felt. Den siste forskningen fant at menneskekroppen inneholder en viss mengde titan, titan vil stimulere fagocytiske celler, kan styrke immunforsvaret, så mange laboratorier er forpliktet til utvikling og anvendelse av biologisk titan.
Ny teknologi og anvendelse av titanlegering
3.1 Fremstillingsmetode for titanlegering
Titanlegering tradisjonell prosessering bruker generelt smelte- og støpeteknologi, den nyeste prosesseringsteknologien er delt inn i følgende:
(1) Nær nettstøpingsteknologi;
(2) Line friksjon sveiseteknologi;
(3) superplastisk formingsteknologi;
(4) Datasimuleringsteknologi for materialforberedelse og prosesseringsprosess.
Nærnettstøpingsteknologi inkluderer laserstøping, presisjonsstøping, presisjonssmiing, pulvermetallurgi, jetstøping og andre metoder. Pulvermetallurgi er bruken av titanpulver eller titanlegeringspulver som råmateriale, etter støping og sintring, for å produsere titandeler av den nye prosessen. Den første er produksjon av pulver, vanligvis ved hjelp av metoden for mekanisk legering, ved bruk av en kulemølle for å påvirke, male og røre råmaterialet sterkt. Deretter presses og formes legeringen som har dannet pulver. Det er to pressemetoder, nemlig trykkforming og ikke-trykkforming. Hensikten med dette trinnet er å lage en viss form og størrelse på det pressede embryoet, og få det til å ha en viss tetthet og styrke. Deretter i laget av blastoplasma-utladningsplasmasintringen, vil bruken av øvre og nedre dysestansing og elektrisk elektrode være spesifikk sintringsstrømforsyning og pressetrykk påført det sintrede pulveret, etter utladningsaktivering, termoplastisk deformasjon og kjøling for å fullføre forberedelsen av høyytelses titanmaterialer. Deretter plasmasintret titanlegering for etterfølgende behandling, vanligvis varmebehandling eller plastbehandling.
3.2 Ny bruk av titanlegeringer
Titanlegeringer ble mye brukt i romfartsfeltet i de første dagene, hovedsakelig i produksjon av flymotorer eller pneumatiske komponenter. Senere, med den kontinuerlige utviklingen av teknologi, har titanlegering kommet inn i livet til vanlige mennesker, i fabrikken eller hjemmeenheter har også titanlegeringsfigur. Nå prøver land og institusjoner å utvikle nye titanlegeringer, slik at de har egenskapene til lave kostnader og høy ytelse, den nye utviklingen av titanlegeringer de siste årene er hovedsakelig konsentrert om følgende fem aspekter.
(1) Medisinsk titanlegering
Titanlegeringer med lav tetthet og god biokompatibilitet er ideelle medisinske materialer og kan til og med implanteres i menneskekroppen. Titanlegeringer som tidligere ble brukt i det medisinske feltet inneholder vanadium og aluminium, som kan forårsake skade på menneskekroppen. Men i nær fremtid har japanske lærde utviklet en ny type titanlegering, med god biokompatibilitet, men legeringen har ennå ikke blitt masseprodusert, det antas at i nær fremtid kan en slik høykvalitetslegering brukes mye i dagliglivet.
(2) Flammehemmende titanlegering
Den titanbaserte legeringen som kan motstå forbrenning under et visst trykk, temperatur og luftstrøm er en flammehemmende titanlegering. USA, Russland og Kina har utviklet nye motstandstitanlegeringer, blant dem vil USA bruke disse motstandstitanlegeringene på motoren, fordi disse titanlegeringene ikke er følsomme for forbrenning, så de kan forbedre stabiliteten til motoren betydelig.
(3) type med høy styrke og seighet
type titanlegering har egenskapene til høy styrke, god sveisbarhet og utmerket kald- og varmarbeidsytelse. Forskere bruker denne loven, fremstilling av titanlegeringsegenskaper av typen titanlegering er veldig åpenbare: god varmearbeidsytelse, god plastisitet, god sveiseytelse. Og de mekaniske egenskapene er sterkt forbedret etter aldringsbehandlingen. For tiden har Japan og Russland utarbeidet slike titanlegeringer.
(4) Titan og aluminiumforbindelser
Sammenlignet med den generelle titanlegeringen har titan-aluminiumforbindelsen god høytemperaturytelse, god oksidasjonsmotstand og krypemotstand, og tettheten er mindre enn den generelle titanlegeringen. Disse utmerkede egenskapene er bestemt til Ti - Al-forbindelser vil sette i gang en ny legeringsbom. Den nye titan-aluminium-sammensatte legeringen har blitt syntetisert i USA og er i masseproduksjon.
(5) Høytemperatur titanlegering
Ved å kombinere den raske størkningsmetoden og pulvermetallurgimetoden, har titanlegeringen fremstilt av fiber- eller partikkelforsterket kompositt utmerkede høytemperatur mekaniske egenskaper. Temperaturgrensen for høytemperatur titanlegering er mye høyere enn for vanlig titanlegering. For tiden har USA utarbeidet en ny høytemperatur titanlegering.
(6) Titannikkellegering
En legering av titan og nikkel, kjent som en "minnelegering", er laget til en forhåndsbestemt form. Etter å ha blitt formet, hvis den er deformert av ytre krefter, kan den gjenopprettes til sitt opprinnelige utseende med litt varme. Denne legeringen kan brukes i ulike felt som instrumentering og elektroniske enheter.
Nåværende status for utvikling av titanlegeringsmateriale i Kina
Titanlegering refererer til en rekke legeringsmetaller laget av titan og andre metaller. De siste årene har Kina ofte utstedt retningslinjer for å oppmuntre til forskning og utvikling, produksjon og anvendelse av titanlegeringsmaterialer. I det globale markedet brukes titanlegeringsmaterialer hovedsakelig i luftfartsindustrien, forsvarsindustrien og andre næringer. Blant dem utgjør etterspørselen etter applikasjoner i luftfartsindustrien omtrent 50%, hovedsakelig for produksjon av fly og motorer. I etterspørselsstrukturen til titanmaterialer i vårt land brukes titanbehandlingsmaterialer hovedsakelig innen kjemisk industri, og andelen titanmaterialer brukt i innenlandsk romfart er bare 20%, noe som indikerer at det er et stort potensial i markedet for titan. materialer som brukes i luftfarten i vårt land. For tiden, innen high-end titanlegering, er det få bedrifter som kan masseprodusere militær luftfarts titanlegering stang og wire i vårt land, som er et "duopol" konkurransemønster.
1. Politikken oppmuntrer til utvikling av titanlegeringsmaterialer
Titanlegeringer refererer til en rekke legerte metaller laget av titan og andre metaller. Mange land i verden har innsett viktigheten av titanlegeringsmaterialer, og har utført forskning og utvikling på det, og har blitt brukt i praksis. De siste årene har Kina ofte utstedt retningslinjer for å oppmuntre til forskning og utvikling, produksjon og anvendelse av titanlegeringsmaterialer. I 2019, i henhold til informasjonen som er avslørt i veiledningskatalogen for industriell strukturjustering (2019-utkast), høyytelses ultrafine, ultragrove, komposittstruktur-sementerte karbidmaterialer og dype prosesseringsprodukter, titanlegeringsmaterialer med lav modul, korrosjonsbestandige titanlegeringsmaterialer, titanlegeringsfester for romfart og så videre vil bli oppført som oppmuntret prosjekter for industriell strukturjustering.
2. Titanlegeringsmaterialer brukes hovedsakelig i romfart og militære felt
I det globale markedet brukes titanlegeringsmaterialer hovedsakelig i luftfartsindustrien, forsvarsindustrien og andre næringer. Blant dem utgjør etterspørselen etter applikasjoner i luftfartsindustrien omtrent 50%, hovedsakelig for produksjon av fly og motorer. I etterspørselsstrukturen til titanmaterialer i Kina brukes titanbehandlingsmaterialer hovedsakelig i det kjemiske feltet. Den viktigste forskjellen sammenlignet med verden er innen luftfart. Titanmaterialer brukt i luftfarten har alltid stått for omtrent 53 % av den totale etterspørselen etter titanmaterialer i verden, mens andelen titanmaterialer brukt i innenlandsk romfart bare er 20 %, noe som indikerer at det fortsatt er et stort potensial i titanmarkedet. materialer brukt i luftfarten i Kina.
Sammendrag
Titan har mange uforlignelige fordeler med metall, med utviklingen av samfunnet, utviklingen av vitenskap og teknologi, titan og titanlegering vil bli mer utbredt, menneskelig etterspørsel etter titan og titanlegering vil øke, og høye produksjonskostnader er en av de hovedgrunnene til å begrense markedsføringen og bruken av titan og titanlegering. Derfor kan utvikling og anvendelse av lavkost, storskala og økologisk miljøvern kontinuerlig produksjonsprosess gjøre titan og titanlegeringer mer utbredt.
