Упознавање са особинама титанијума и легура титанијума
1.1 Увод у титанијум
Титанијум је нова врста материјала, која има предности ниске густине, високе специфичне чврстоће, отпорности на топлоту и отпорности на корозију. Тежи само упола мање од гвожђа, али су његове механичке особине, као што су чекић и извлачење, упоредиве са бакром. Уопштено говорећи, како се температура смањује, отпор метала ће се смањити, али титанијум је напротив, што је температура нижа, титан ће постајати све тврђи и тврђи, а суперпроводљивост ће се појавити када се достигне критична температура.
1.2 Увод у легуру титанијума
Легура титанијума и титанијум су у извесној мери слични по природи, са карактеристикама мале густине и високе чврстоће, поред одличних механичких својстава, јаке отпорности на корозију. Штавише, његова топлотна чврстоћа је висока, што је очигледно боље од оне од легуре алуминијума. Истовремено, његове механичке особине се мало мењају на ниским и ултра ниским температурама.
Нова технологија и примена титанијума
2.1 Метода припреме титанијума
Иако је титан у природи релативно богат, он је такође редак метал јер је распршен и тешко га је издвојити. Тренутно је припрема титанијума подељена у две категорије: метод термичке редукције и метод електролизе растопљене соли.
(1) Титанијум је припремљен методом термичке редукције
Метода термичке редукције је на одређеној температури, употреба Ли, На, Мг, Ца и његовог хидрида и других јаких редукционих средстава, титанијум из једињења титанијума као што су ТиЦл4, ТиО2, К2ТиФ6 редукција. Према различитим једињењима титанијума, технологија припреме титанијума термичком редукцијом може се поделити у три категорије:
① Титанијум хлорид РЕДОКС метода, као што је Кролл метода, Хунтер метода, Армстронг метода и ЕМР метода;
② РЕДОКС метода титанијум оксида, као што је ОС метода, ПРП процес, МХР метода итд.
③ РЕДОКС метода титаната.
Тренутно се само Кролл метода и Хунтер метода могу успешно применити у индустријској производњи. Кролл метода користи магнезијум да замени титанијум из хлорида, а Хунтерова метода користи метални натријум да замени титанијум из хлорида. Поред тога, међународна компанија из Чикага у праху од титанијума развила је Армстронгову методу, њена метода припреме је слична Хунтер методи, такође се користи редукционо средство натријума за пречишћавање метала титанијума. Сједињене Државе већ користе овај метод за претпроизводњу у фабрикама.
(2) Припрема титанијума електролизом растопљене соли
Године 1959. Кролл је предвидео да ће електролиза растопљене соли заменити Кролл као доминантну методу производње титанијума у наредних пет до десет година. Током година, истраживачке институције и лабораторије у земљи и иностранству развиле су укупно више десетина нових технологија за припрему титанијума електролизом растаљене соли, које се према сировинама могу поделити у следеће три категорије:
① Електролиза титаната;
(2) Електролиза титанијум хлорида;
③ Електролитичка метода титанијум оксида, укључујући ФФЦ Кембриџ метод, МЕР процес, УСТБ метод, КИТ процес, СОМ метод и електролитичку методу јонске течности итд.
2.2 Нове употребе титанијума
Од 1940-их, употреба титанијума се брзо развијала и широко се користила у авионима, ракетама, пројектилима, сателитима, свемирским бродовима, бродовима, војној индустрији, лечењу и петрохемијским пољима. Најновија истраживања су показала да људско тело садржи одређену количину титанијума, титанијум ће стимулисати фагоцитне ћелије, може да ојача имунолошку функцију, па су многе лабораторије посвећене развоју и примени биолошког титанијума.
Нова технологија и примена легуре титанијума
3.1 Метода припреме легуре титанијума
Традиционална обрада титанијумске легуре углавном усваја технологију топљења и ливења, најновија технологија обраде је подељена на следеће:
(1) Технологија обликовања близу мреже;
(2) Технологија заваривања линијским трењем;
(3) технологија суперпластичног обликовања;
(4) Технологија компјутерске симулације процеса припреме и обраде материјала.
Технологија ливења близу мреже укључује ласерско ливење, прецизно ливење, прецизно ковање у калупима, металургију праха, млазно ливење и друге методе. Металургија праха је употреба праха титанијума или праха легуре титанијума као сировина, након обликовања и синтеровања, како би се произвели титанијумски делови новог процеса. Први је производња праха, углавном методом механичког легирања, користећи куглични млин за снажно ударање, млевење и мешање сировине. Затим се легура која је формирала прах пресује и формира. Постоје две методе пресовања, односно формирање под притиском и формирање без притиска. Сврха овог корака је да се направи одређени облик и величина пресованог ембриона и да он има одређену густину и снагу. Затим у синтеровању плазме са пражњењем бластоплазме, употреба горњег и доњег штанцања и електричне електроде биће специфично напајање за синтеровање и притисак притиска који се примењује на синтеровани прах, након активације пражњења, термопластичне деформације и хлађења како би се завршила припрема титанијумски материјали високих перформанси. Затим плазма синтерована легура титанијума за накнадну обраду, углавном топлотну обраду или пластичну обраду.
3.2 Нове употребе легура титанијума
Легуре титанијума су се у раним данима широко користиле у ваздухопловству, углавном у производњи авионских мотора или пнеуматских компоненти. Касније, са континуираним развојем технологије, легура титанијума је ушла у живот обичних људи, у фабричким или кућним уређајима такође имају фигуру од легуре титанијума. Сада се земље и институције труде да развију нове легуре титанијума, тако да имају карактеристике ниске цене и високих перформанси, нови развој легура титанијума последњих година углавном је концентрисан у следећих пет аспеката.
(1) Медицинска легура титанијума
Легуре титанијума мале густине и добре биокомпатибилности су идеални медицински материјали и могу се чак имплантирати у људско тело. Легуре титанијума које су се раније користиле у области медицине садрже ванадијум и алуминијум, који могу нанети штету људском телу. Али у блиској будућности, јапански научници су развили нову врсту легуре титанијума, са добром биокомпатибилношћу, али легура још није масовно произведена, верује се да ће се у блиској будућности таква висококвалитетна легура моћи широко користити. у свакодневном животу.
(2) Легура титанијума отпорна на пламен
Легура на бази титанијума која може да се одупре сагоревању под одређеним притиском, температуром и брзином протока ваздуха је легура титанијума која успорава пламен. Сједињене Државе, Русија и Кина су развиле нове легуре титанијума отпорности, међу којима ће Сједињене Државе применити ове легуре титанијума отпорности на мотор, јер ове легуре титанијума нису осетљиве на сагоревање, тако да могу у великој мери побољшати стабилност мотора.
(3) тип високе чврстоће и жилавости
Тип легура титанијума има карактеристике високе чврстоће, добре заварљивости и одличних перформанси хладног и топлог рада. Истраживачи користе овај закон, карактеристике припреме легуре титанијума су веома очигледне: добре перформансе топлог рада, добра пластичност, добре перформансе заваривања. А механичка својства су знатно побољшана након третмана старењем раствора. Тренутно су Јапан и Русија припремили такве легуре титанијума.
(4) Једињења титана и алуминијума
У поређењу са општом легуром титанијума, једињење титанијум алуминијума има добре перформансе при високим температурама, добру отпорност на оксидацију и отпорност на пузање, а густина је мања од опште легуре титанијума. Ове одличне карактеристике су намењене једињењима Ти - Ал ће покренути нови бум легуре. Нова легура једињења титанијум-алуминијум синтетизована је у Сједињеним Државама и налази се у масовној производњи.
(5) Високотемпературна легура титанијума
Комбиновањем методе брзог очвршћавања и методе металургије праха, легура титанијума припремљена композитом ојачаним влакнима или честицама има одличне механичке карактеристике при високим температурама. Температурна граница легуре титанијума високе температуре је много виша од оне обичне легуре титанијума. Тренутно су Сједињене Државе припремиле нову легуру титанијума високе температуре.
(6) Легура титанијума никла
Легура титанијума и никла, позната као "легура меморије", прави се у унапред одређени облик. Након обликовања, ако се деформише спољним силама, може се вратити у првобитни изглед уз мало топлоте. Ова легура се може користити у различитим областима као што су инструменти и електронски уређаји.
Тренутни статус развоја материјала од легуре титанијума у Кини
Легура титанијума се односи на разне легуре метала направљених од титанијума и других метала. Последњих година Кина је често издавала политике за подстицање истраживања и развоја, производње и примене материјала од легура титанијума. На глобалном тржишту, материјали од легура титанијума се углавном користе у ваздухопловној индустрији, одбрамбеној индустрији и другим индустријама. Међу њима, потражња за применом у ваздухопловној индустрији чини око 50%, углавном за производњу авиона и мотора. У структури потражње за титанијумским материјалима у нашој земљи, материјали за прераду титанијума се углавном користе у области хемијске индустрије, а удео титанијумских материјала који се користе у домаћем ваздухопловству је само 20%, што указује да постоји велики потенцијал на тржишту титанијума. материјала који се користе у ваздухопловству код нас. Тренутно, у области висококвалитетних легура титанијума, мало је предузећа која могу масовно производити шипку и жицу од легуре титанијума војне авијације у нашој земљи, што је "дуопол" образац конкуренције.
1. Политика подстиче развој материјала од легура титанијума
Легуре титанијума се односе на разне легиране метале направљене од титанијума и других метала. Многе земље у свету су увиделе значај материјала од легура титанијума и на њима су спровеле истраживања и развој и примењују се у пракси. Последњих година Кина је често издавала политике за подстицање истраживања и развоја, производње и примене материјала од легура титанијума. У 2019. години, према информацијама откривеним у Каталогу смерница за прилагођавање индустријске структуре (нацрт из 2019.), ултра-фини, ултра груби цементирани карбидни материјали високих перформанси и производи за дубоку обраду, материјали од легуре титанијума ниског модула, отпорни на корозију Материјали од легура титанијума, причвршћивачи од легуре титанијума за ваздухопловство и тако даље биће наведени као охрабрени пројекти за прилагођавање индустријске структуре.
2. Материјали од легуре титанијума се углавном користе у ваздухопловству и војним областима
На глобалном тржишту, материјали од легура титанијума се углавном користе у ваздухопловној индустрији, одбрамбеној индустрији и другим индустријама. Међу њима, потражња за применом у ваздухопловној индустрији чини око 50%, углавном за производњу авиона и мотора. У структури потражње за титанијумским материјалима у Кини, материјали за обраду титанијума се углавном користе у хемијском пољу. Најважнија разлика у односу на свет је у области авијације. Титанијумски материјали који се користе у ваздухопловству увек су чинили око 53% укупне потражње за титанијумским материјалима у свету, док је удео титанијумских материјала који се користе у домаћем ваздухопловству само 20%, што указује да још увек постоји велики потенцијал на тржишту титанијума. материјала који се користе у ваздухопловству у Кини.
Резиме
Титанијум има многе неупоредиве предности метала, са напретком друштва, развојем науке и технологије, титанијум и легура титанијума ће се све више користити, људска потражња за титанијумом и легуром титанијума ће се повећавати, а високи трошкови производње су један од главни разлози за ограничавање промоције и употребе титанијума и легура титанијума. Стога, развој и примена јефтиног, великог и еколошког континуираног процеса производње за заштиту животне средине може учинити титанијум и легуре титанијума широм употребом.
