Introduktion til egenskaberne af titanium og titanlegeringer
1.1 Introduktion til Titanium
Titanium er en ny type materiale, som har fordelene ved lav densitet, høj specifik styrke, varmebestandighed og korrosionsbestandighed. Det vejer kun halvt så meget som jern, men dets mekaniske egenskaber, såsom hamring og trækning, kan sammenlignes med kobber. Generelt set, når temperaturen falder, vil modstanden af metaller falde, men titanium er tværtimod, jo lavere temperatur, titanium bliver hårdere og hårdere, og superledning vil opstå, når den kritiske temperatur nås.
1.2 Introduktion til titanlegering
Titanlegering og titanium ligner hinanden i en vis udstrækning, med egenskaberne lav densitet og høj styrke, ud over dets fremragende mekaniske egenskaber, stærk korrosionsbestandighed. Desuden er dens termiske styrke høj, hvilket naturligvis er bedre end aluminiumslegeringens. Samtidig ændres dens mekaniske egenskaber kun lidt ved lav temperatur og ultralav temperatur.
Ny teknologi og anvendelse af titanium
2.1 Fremstillingsmetode for titanium
Selvom titanium er relativt rigeligt i naturen, er det også et sjældent metal, fordi det er spredt og svært at udvinde. På nuværende tidspunkt er fremstillingen af titanium opdelt i to kategorier: termisk reduktionsmetode og smeltet saltelektrolysemetode.
(1) Titanium blev fremstillet ved termisk reduktionsmetode
Termisk reduktion metode er ved en vis temperatur, brugen af Li, Na, Mg, Ca og dets hydrid og andre stærke reduktionsmidler, titanium fra titanium forbindelser såsom TiCl4, TiO2, K2TiF6 reduktion. Ifølge de forskellige titaniumforbindelser kan teknologien til fremstilling af titanium ved termisk reduktion opdeles i tre kategorier:
① Titaniumchlorid REDOX-metoden, såsom Kroll-metoden, Hunter-metoden, Armstrong-metoden og EMR-metoden;
② REDOX-metode for titaniumoxid, såsom OS-metode, PRP-proces, MHR-metode osv.
③ REDOX metode til titanat.
På nuværende tidspunkt er det kun Kroll-metoden og Hunter-metoden, der med succes kan anvendes i industriel produktion. Kroll-metoden bruger magnesium til at erstatte titanium ud af klorid, og Hunter-metoden bruger natriummetal til at erstatte titanium ud af klorid. Hertil kommer, at USA Chicago internationale titanium pulver selskab udviklet Armstrong metode, dens forberedelse metode ligner Hunter metode, er også brugen af reduktionsmiddel natrium til at rense titanium metal. USA bruger allerede denne metode til præproduktion på fabrikker.
(2) Fremstilling af titan ved elektrolyse af smeltet salt
I 1959 forudsagde Kroll, at elektrolyse af smeltet salt ville erstatte Kroll som den dominerende metode til titaniumproduktion inden for de næste fem til ti år. Gennem årene har forskningsinstitutioner og laboratorier i ind- og udland udviklet i alt mere end et dusin nye teknologier til fremstilling af titanium ved elektrolyse af smeltet salt, som kan opdeles i følgende tre kategorier alt efter råmaterialerne:
① Elektrolyse af titanat;
(2) Elektrolyse af titaniumchlorid;
③ Elektrolytisk metode til titaniumoxid, herunder FFC Cambridge-metoden, MER-processen, USTB-metoden, QIT-processen, SOM-metoden og ionisk væskeelektrolytisk metode osv.
2.2 Nye anvendelser af titanium
Siden 1940'erne har brugen af titanium udviklet sig hurtigt, og det har været meget brugt i fly, raketter, missiler, satellitter, rumskibe, skibe, militærindustri, medicinsk behandling og petrokemiske områder. Den seneste forskning viste, at den menneskelige krop indeholder en vis mængde titanium, titanium vil stimulere fagocytiske celler, kan styrke immunforsvaret, så mange laboratorier er forpligtet til udvikling og anvendelse af biologisk titanium.
Ny teknologi og anvendelse af titanlegering
3.1 Fremstillingsmetode for titanlegering
Titaniumlegering traditionel behandling vedtager generelt smelte- og støbeteknologi, den nyeste forarbejdningsteknologi er opdelt i følgende:
(1) Tæt på netstøbningsteknologi;
(2) Linjefriktionssvejseteknologi;
(3) superplastisk formningsteknologi;
(4) Computersimuleringsteknologi af materialeforberedelse og forarbejdningsproces.
Nærnetstøbningsteknologi omfatter laserstøbning, præcisionsstøbning, præcisionssmedning, pulvermetallurgi, jetstøbning og andre metoder. Pulvermetallurgi er brugen af titaniumpulver eller titanlegeringspulver som råmateriale, efter støbning og sintring, for at fremstille titaniumdele af den nye proces. Den første er fremstilling af pulver, generelt ved hjælp af metoden til mekanisk legering, ved hjælp af en kuglemølle til kraftigt at påvirke, male og omrøre råmaterialet. Derefter presses og formes legeringen, der har dannet pulver. Der er to presningsmetoder, nemlig trykformning og ikke-trykformning. Formålet med dette trin er at lave en bestemt form og størrelse af det pressede embryo, og få det til at have en vis tæthed og styrke. Derefter i lavet af blastoplasma-udladningsplasmasintring vil brugen af øvre og nedre dysestansning og elektrisk elektrode være specifik sintringsstrømforsyning og pressetryk påført det sintrede pulver, efter udladningsaktivering, termoplastisk deformation og afkøling for at fuldføre forberedelsen af højtydende titanium materialer. Derefter den plasmasintrede titanlegering til efterfølgende behandling, generelt varmebehandling eller plastbehandling.
3.2 Nye anvendelser af titanlegeringer
Titaniumlegeringer blev meget brugt i rumfartsområdet i de tidlige dage, hovedsageligt i produktionen af flymotorer eller pneumatiske komponenter. Senere, med den fortsatte udvikling af teknologi, titanlegering er trådt ind i livet af almindelige mennesker, i fabrikken eller hjemmet enheder har også titanlegering figur. Nu kæmper lande og institutioner for at udvikle nye titanlegeringer, så de har egenskaberne ved lave omkostninger og høj ydeevne, den nye udvikling af titanlegeringer i de seneste år er hovedsageligt koncentreret om de følgende fem aspekter.
(1) Medicinsk titanlegering
Titaniumlegeringer med lav densitet og god biokompatibilitet er ideelle medicinske materialer og kan endda implanteres i den menneskelige krop. Titaniumlegeringer, der tidligere blev brugt i det medicinske område, indeholder vanadium og aluminium, som kan forårsage skade på den menneskelige krop. Men i den nærmeste fremtid har japanske forskere udviklet en ny type titanlegering med god biokompatibilitet, men legeringen er endnu ikke blevet masseproduceret, det menes, at en sådan højkvalitetslegering i den nærmeste fremtid kan bruges i vid udstrækning i dagligdagen.
(2) Flammehæmmende titanlegering
Den titaniumbaserede legering, der kan modstå forbrænding under et vist tryk, temperatur og luftstrømshastighed, er en flammehæmmende titanlegering. USA, Rusland og Kina har udviklet nye modstands-titaniumlegeringer, blandt hvilke USA vil anvende disse modstands-titaniumlegeringer på motoren, fordi disse titanlegeringer ikke er følsomme over for forbrænding, så de kan forbedre motorens stabilitet betydeligt.
(3) type med høj styrke og sejhed
type titanlegering har karakteristika af høj styrke, god svejsbarhed og fremragende kold og varm arbejdsydelse. Forskere bruger denne lov, fremstillingen af titanlegeringsegenskaber af typen er meget indlysende: god varmbearbejdningsydelse, god plasticitet, god svejseydelse. Og de mekaniske egenskaber er stærkt forbedret efter opløsningens ældningsbehandling. På nuværende tidspunkt har Japan og Rusland fremstillet sådanne titanlegeringer.
(4) Titanium og aluminiumforbindelser
Sammenlignet med den generelle titanlegering har titanium-aluminiumforbindelsen god højtemperaturydelse, god oxidationsmodstand og krybemodstand, og densiteten er mindre end den generelle titanlegering. Disse fremragende egenskaber er bestemt til Ti - Al-forbindelser vil sætte gang i en ny legeringsbom. Den nye titanium - aluminium sammensatte legering er blevet syntetiseret i USA og er i masseproduktion.
(5) Højtemperatur titanlegering
Ved at kombinere den hurtige størkningsmetode og pulvermetallurgimetoden har titanlegeringen fremstillet af fiber- eller partikelforstærket komposit fremragende højtemperatur mekaniske egenskaber. Temperaturgrænsen for højtemperatur titanlegering er meget højere end for almindelig titanlegering. På nuværende tidspunkt har USA udarbejdet en ny højtemperatur titanlegering.
(6) Titanium-nikkellegering
En legering af titanium og nikkel, kendt som en "hukommelseslegering", laves i en forudbestemt form. Efter at være blevet formet, hvis den er deformeret af ydre kræfter, kan den genoprettes til sit oprindelige udseende med lidt varme. Denne legering kan bruges inden for forskellige områder såsom instrumentering og elektroniske enheder.
Nuværende status for udvikling af titanlegeringsmateriale i Kina
Titaniumlegering refererer til en række legeringsmetaller lavet af titanium og andre metaller. I de seneste år har Kina ofte udstedt politikker for at fremme forskning og udvikling, produktion og anvendelse af titanlegeringsmaterialer. På det globale marked bruges titanlegeringsmaterialer hovedsageligt i luftfartsindustrien, forsvarsindustrien og andre industrier. Blandt dem tegner efterspørgslen efter applikationer i luftfartsindustrien sig for omkring 50%, hovedsageligt til fremstilling af fly og motorer. I efterspørgselsstrukturen for titaniummaterialer i vores land bruges titaniumbearbejdningsmaterialer hovedsageligt inden for den kemiske industri, og andelen af titaniummaterialer, der bruges i indenlandsk rumfart, er kun 20%, hvilket indikerer, at der er et stort potentiale på markedet for titanium materialer, der anvendes i luftfarten i vores land. På nuværende tidspunkt inden for high-end titanlegering er der få virksomheder, der kan masseproducere militær luftfarts titanlegering stang og tråd i vores land, hvilket er et "duopol" konkurrencemønster.
1. Politikken tilskynder til udvikling af titanlegeringsmaterialer
Titaniumlegeringer refererer til en række legerede metaller lavet af titanium og andre metaller. Mange lande i verden har indset vigtigheden af titanlegeringsmaterialer og har udført forskning og udvikling på det og er blevet anvendt i praksis. I de seneste år har Kina ofte udstedt politikker for at fremme forskning og udvikling, produktion og anvendelse af titanlegeringsmaterialer. I 2019, ifølge oplysningerne i vejledningskataloget for industriel strukturjustering (2019-udkast), højtydende ultrafine, ultragrove, sammensatte struktur cementerede hårdmetalmaterialer og dybe forarbejdningsprodukter, titaniumlegeringsmaterialer med lav modul, korrosionsbestandige titanlegeringsmaterialer, titanlegeringsbefæstelser til rumfart og så videre vil blive opført som opmuntret projekter til tilpasning af industriel struktur.
2. Titaniumlegeringsmaterialer bruges hovedsageligt i rumfart og militære områder
På det globale marked bruges titanlegeringsmaterialer hovedsageligt i luftfartsindustrien, forsvarsindustrien og andre industrier. Blandt dem tegner efterspørgslen efter applikationer i luftfartsindustrien sig for omkring 50%, hovedsageligt til fremstilling af fly og motorer. I efterspørgselsstrukturen for titaniummaterialer i Kina bruges titaniumbearbejdningsmaterialer hovedsageligt på det kemiske område. Den vigtigste forskel sammenlignet med verden er på luftfartsområdet. Titaniummaterialer brugt i luftfarten har altid tegnet sig for omkring 53% af den samlede efterspørgsel efter titaniummaterialer i verden, mens andelen af titaniummaterialer, der bruges i indenlandsk rumfart, kun er 20%, hvilket indikerer, at der stadig er et stort potentiale på markedet for titanium. materialer, der bruges i luftfarten i Kina.
Oversigt
Titanium har mange uforlignelige fordele ved metal, med samfundets fremskridt vil udviklingen af videnskab og teknologi, titanium og titanlegering blive mere udbredt, menneskelig efterspørgsel efter titanium og titanlegering vil stige, og høje produktionsomkostninger er en af de hovedårsagerne til at begrænse promoveringen og brugen af titanium og titanlegering. Derfor kan udvikling og anvendelse af lavpris, storstilet og økologisk miljøbeskyttelse kontinuerlig produktionsproces gøre titanium og titanlegeringer mere udbredt.
