Въведение в свойствата на титана и титановите сплави
1.1 Въведение в Titanium
Титанът е нов вид материал, който има предимствата на ниска плътност, висока специфична якост, устойчивост на топлина и устойчивост на корозия. Тежи само половината от желязото, но механичните му свойства, като удар с чук и изтегляне, са сравними с медта. Най-общо казано, с понижаване на температурата съпротивлението на металите ще намалее, но титанът е напротив, колкото по-ниска е температурата, титанът ще става все по-твърд и по-твърд и ще се появи свръхпроводимост, когато се достигне критичната температура.
1.2 Въведение в титановата сплав
Титановата сплав и титанът са подобни по природа до известна степен, с характеристиките на ниска плътност и висока якост, в допълнение към отличните си механични свойства, силна устойчивост на корозия. Освен това неговата термична якост е висока, което очевидно е по-добро от това на алуминиевата сплав. В същото време неговите механични свойства имат малка промяна при ниска температура и ултраниска температура.
Нова технология и приложение на титан
2.1 Метод за получаване на титан
Въпреки че титанът е сравнително изобилен в природата, той също е рядък метал, тъй като е разпръснат и труден за извличане. Понастоящем получаването на титан е разделено на две категории: метод на термична редукция и метод на електролиза на разтопена сол.
(1) Титанът е получен чрез метод на термична редукция
Методът на термична редукция е при определена температура, използването на Li, Na, Mg, Ca и неговия хидрид и други силни редуциращи агенти, титан от титанови съединения като редукция на TiCl4, TiO2, K2TiF6. Според различните титанови съединения технологията за получаване на титан чрез термична редукция може да бъде разделена на три категории:
① REDOX метод на титанов хлорид, като метод на Kroll, метод на Hunter, метод на Armstrong и метод EMR;
② REDOX метод на титанов оксид, като OS метод, PRP процес, MHR метод и др.
③ REDOX метод на титанат.
Понастоящем само методът на Kroll и методът на Hunter могат да бъдат успешно приложени в промишленото производство. Методът на Крол използва магнезий, за да замени титана от хлорида, а методът на Хънтър използва метален натрий, за да замени титана от хлорида. В допълнение, международната компания за титанов прах в Съединените щати в Чикаго разработи метод на Армстронг, методът му на приготвяне е подобен на метода на Хънтър, също така е използването на редуциращ агент натрий за пречистване на метален титан. Съединените щати вече използват този метод за предварително производство във фабриките.
(2) Получаване на титан чрез електролиза на разтопена сол
През 1959 г. Крол прогнозира, че електролизата на разтопена сол ще замени Крол като доминиращ метод за производство на титан през следващите пет до десет години. През годините изследователски институции и лаборатории в страната и чужбина са разработили общо повече от дузина нови технологии за получаване на титан чрез електролиза на разтопена сол, които могат да бъдат разделени в следните три категории според суровините:
① Електролиза на титанат;
(2) Електролиза на титанов хлорид;
③ Електролитен метод на титанов оксид, включително метод FFC Cambridge, MER процес, USTB метод, QIT процес, SOM метод и йонен течен електролитен метод и др.
2.2 Нови употреби на титан
От 40-те години на миналия век използването на титан се развива бързо и се използва широко в самолети, ракети, ракети, сателити, космически кораби, кораби, военна промишленост, медицинско лечение и нефтохимически полета. Последните изследвания установиха, че човешкото тяло съдържа определено количество титан, титанът ще стимулира фагоцитните клетки, може да засили имунната функция, така че много лаборатории са ангажирани с разработването и прилагането на биологичен титан.
Нова технология и приложение на титановата сплав
3.1 Метод за получаване на титанова сплав
Традиционната обработка на титановата сплав обикновено използва технология за топене и леене, най-новата технология за обработка е разделена на следното:
(1) технология за формоване в близост до мрежа;
(2) Технология за линейно заваряване чрез триене;
(3) технология за свръхпластично формоване;
(4) Компютърна симулационна технология на процеса на подготовка и обработка на материали.
Технологията за почти нетно формоване включва лазерно формоване, прецизно леене, прецизно коване, прахова металургия, струйно формоване и други методи. Праховата металургия е използването на титанов прах или прах от титанова сплав като суровини след формоване и синтероване, така че да се произвеждат титанови части по новия процес. Първият е производството на прах, като обикновено се използва методът на механично легиране, като се използва топкова мелница за силно въздействие, смилане и разбъркване на суровината. След това сплавта, която е образувала прах, се пресова и оформя. Има два метода на пресоване, а именно формоване под налягане и формоване без налягане. Целта на тази стъпка е да се направи определена форма и размер на пресования ембрион и той да има определена плътност и здравина. След това при направено от плазмено синтероване с разряд на бластоплазма, използването на горно и долно щанцоване на матрицата и електрически електрод ще бъде специфично захранване за синтероване и налягане при пресоване, приложено към синтерования прах, след активиране на разряда, термопластична деформация и охлаждане, за да завърши подготовката на високоефективни титанови материали. След това плазмено синтерована титанова сплав за последваща обработка, обикновено топлинна обработка или пластична обработка.
3.2 Нови приложения на титанови сплави
Титаниевите сплави бяха широко използвани в космическата област в ранните дни, главно в производството на самолетни двигатели или пневматични компоненти. По-късно, с непрекъснатото развитие на технологиите, титановата сплав навлезе в живота на обикновените хора, във фабриката или домашните устройства също имат фигура от титанова сплав. Сега страните и институциите се борят да разработят нови титанови сплави, така че да имат характеристиките на ниска цена и висока производителност, новото развитие на титанови сплави през последните години е концентрирано главно в следните пет аспекта.
(1) Медицинска титанова сплав
Титановите сплави с ниска плътност и добра биосъвместимост са идеални медицински материали и дори могат да бъдат имплантирани в човешкото тяло. Титановите сплави, използвани преди това в областта на медицината, съдържат ванадий и алуминий, които могат да причинят вреда на човешкото тяло. Но в близко бъдеще японски учени са разработили нов тип титанова сплав с добра биосъвместимост, но сплавта все още не е масово произведена, смята се, че в близко бъдеще такава висококачествена сплав може да бъде широко използвана в ежедневието.
(2) Титаниева сплав, забавяща горенето
Основната сплав на титан, която може да устои на горене при определено налягане, температура и скорост на въздушния поток, е титанова сплав със забавяне на горенето. Съединените щати, Русия и Китай са разработили нови устойчиви титанови сплави, сред които Съединените щати ще приложат тези устойчиви титанови сплави към двигателя, тъй като тези титанови сплави не са чувствителни към горене, така че могат значително да подобрят стабилността на двигателя.
(3) тип с висока якост и издръжливост
тип титанова сплав има характеристиките на висока якост, добра заваряемост и отлична работа при студено и горещо. Изследователите използват този закон, характеристиките на подготовката на тип титанова сплав са много очевидни: добра производителност при гореща обработка, добра пластичност, добра производителност при заваряване. И механичните свойства са значително подобрени след обработката на разтвора със стареене. В момента Япония и Русия са подготвили такива титанови сплави.
(4) Съединения на титан и алуминий
В сравнение с общата титанова сплав, титаново-алуминиевото съединение има добра производителност при висока температура, добра устойчивост на окисление и устойчивост на пълзене, а плътността е по-малка от общата титанова сплав. Тези отлични характеристики са предназначени за Ti - Al съединения, които ще дадат началото на нов бум на сплавите. Новата титаново-алуминиева сплав е синтезирана в Съединените щати и е в масово производство.
(5) Високотемпературна титанова сплав
Чрез комбиниране на метода за бързо втвърдяване и метода на праховата металургия, титановата сплав, получена от композит, подсилен с влакна или частици, има отлични механични характеристики при висока температура. Температурната граница на високотемпературната титанова сплав е много по-висока от тази на обикновената титанова сплав. В момента Съединените щати са подготвили нова високотемпературна титанова сплав.
(6) Титаниево-никелова сплав
Сплав от титан и никел, известна като "сплав с памет", се прави в предварително определена форма. След като бъде оформен, ако се деформира от външни сили, той може да бъде възстановен до първоначалния си вид с малко топлина. Тази сплав може да се използва в различни области като измервателни уреди и електронни устройства.
Текущо състояние на развитието на материалите от титанови сплави в Китай
Титановата сплав се отнася до различни метални сплави, направени от титан и други метали. През последните години Китай често издава политики за насърчаване на научноизследователската и развойна дейност, производството и прилагането на материали от титанови сплави. На световния пазар материалите от титанови сплави се използват главно в авиационната индустрия, отбранителната промишленост и други индустрии. От тях търсенето на приложения в авиационната индустрия възлиза на около 50%, главно за производството на самолети и двигатели. В структурата на търсенето на титанови материали в нашата страна материалите за обработка на титан се използват главно в областта на химическата промишленост, а делът на титановите материали, използвани в местната космическа промишленост, е само 20%, което показва, че има голям потенциал на пазара на титан материали използвани в авиацията у нас. Понастоящем в областта на титановата сплав от висок клас има малко предприятия, които могат масово да произвеждат прът и тел от титанова сплав за военна авиация в нашата страна, което е модел на конкуренция „дуопол“.
1. Политиката насърчава разработването на материали от титанови сплави
Титановите сплави се отнасят до различни легирани метали, направени от титан и други метали. Много страни в света са осъзнали важността на материалите от титанови сплави и са извършили изследвания и разработки върху тях и са приложени на практика. През последните години Китай често издава политики за насърчаване на научноизследователската и развойна дейност, производството и прилагането на материали от титанови сплави. През 2019 г., според информацията, разкрита в Каталога с насоки за регулиране на промишлената структура (проект за 2019 г.), високопроизводителни ултра фини, ултра груби материали от циментиран карбид с композитна структура и продукти за дълбока обработка, материали от титанови сплави с нисък модул, устойчиви на корозия материали от титаниеви сплави, крепежни елементи от титаниеви сплави за космическото пространство и т.н. ще бъдат посочени като насърчени проекти за адаптиране на индустриалната структура.
2. Материалите от титанови сплави се използват главно в космическата и военната сфера
На световния пазар материалите от титанови сплави се използват главно в авиационната индустрия, отбранителната промишленост и други индустрии. От тях търсенето на приложения в авиационната индустрия възлиза на около 50%, главно за производството на самолети и двигатели. В структурата на търсенето на титанови материали в Китай материалите за обработка на титан се използват главно в химическата област. Най-важната разлика спрямо света е в областта на авиацията. Титаниевите материали, използвани в авиацията, винаги са представлявали около 53% от общото търсене на титаниеви материали в света, докато делът на титаниевите материали, използвани в местната космическа промишленост, е само 20%, което показва, че все още има голям потенциал на пазара на титан. материали, използвани в авиацията в Китай.
Резюме
Титанът има много несравними предимства на метала, с напредъка на обществото, развитието на науката и технологиите, титанът и титановата сплав ще бъдат по-широко използвани, човешкото търсене на титан и титанова сплав ще се увеличава, а високата производствена цена е една от основните причини за ограничаване на рекламата и употребата на титан и титанови сплави. Следователно разработването и прилагането на евтин, мащабен и екологичен непрекъснат производствен процес за защита на околната среда може да направи титана и титановите сплави по-широко използвани.
