Titan är en ny typ av material med fördelar som låg densitet, hög specifik hållfasthet, värmebeständighet och korrosionsbeständighet. Den väger bara hälften så mycket som järn, men dess mekaniska egenskaper som att hamra och dra är desamma som koppar. Generellt sett, när temperaturen sjunker, kommer metallens slaghållfasthet att minska, men titan är motsatsen, ju lägre temperatur, desto hårdare blir titanet, och fenomenet supraledning kommer att inträffa när den kritiska temperaturen uppnås. Titanlegering och titanlegering liknar egenskaper till viss del, med egenskaperna låg densitet och hög hållfasthet, förutom dess utmärkta mekaniska egenskaper och starka korrosionsbeständighet. Dessutom är dess termiska styrka hög, vilket är betydligt bättre än aluminiumlegeringens, och dess mekaniska egenskaper förändras inte mycket vid låg temperatur och ultra-låg temperatur.
Framställningsmetod för titan
Även om titan är relativt rikligt i naturen, är det också en sällsynt metall på grund av dess spridning och svårighet att utvinna. För närvarande är framställningen av titan indelad i två kategorier: termisk reduktionsmetod och smält saltelektrolysmetod.
1. Framställning av titan genom termisk reduktionsmetod
Den termiska reduktionsmetoden är att reducera titan från titanföreningar som TiCl4, TiO2, K2TiF6 etc. vid en viss temperatur med hjälp av starka reduktionsmedel som Li, Na, Mg, Ca och deras hydrider. Enligt de olika titanföreningarna kan tekniken för att framställa titan genom termisk reduktion delas in i tre kategorier:
(1) Redoxmetoder för titanklorid, såsom Kroll-metoden, Hunter-metoden, Armstrong-metoden och EMR-metoden;
(2) redoxmetoder för titanoxider, såsom OS-metoden, PRP-processen, MHR-metoden, etc.;
(3) Redoxmetod för titanat.
För närvarande kan endast Kroll- och Hunter-metoderna framgångsrikt tillämpas i industriell produktion. Kroll-metoden använder magnesiummetall för att ersätta titan i klorid, och Hunter-metoden använder natriummetall för att ersätta titan i klorid. Armstrong-metoden som utvecklats av Chicago International Titanium Powder Company liknar dessutom Hunter-metoden, som även använder reduktionsmedlet natrium för att rena titanmetall. USA har börjat använda den här metoden för för-produktion i fabriker.
2. Titan framställs genom elektrolys av smält salt
1959 förutspådde Kroll att elektrolys av smält salt skulle ersätta Kroll som den vanliga metoden för att producera titan under de kommande 5-10 åren. Under årens lopp har vetenskapliga forskningsinstitutioner och laboratorier hemma och utomlands utvecklat mer än ett dussin nya tekniker för framställning av titan genom smält saltelektrolys, som kan delas in i följande tre kategorier enligt råmaterial:
(1) Elektrolysmetod för titanat;
(2) Elektrolysmetod för titanklorid;
(3) Elektrolysmetoder av titanoxider, inklusive FFC Cambridge-metoden, MER-processen, USTB-metoden, QIT-processen, SOM-metoden och jonisk vätskeelektrolysmetod, etc.
Ny användning av titan
Sedan 40-talet av 1900-talet har användningen av titan utvecklats snabbt och har använts flitigt i flygplan, raketer, missiler, konstgjorda satelliter, rymdfarkoster, fartyg, militärindustri, medicinsk och petrokemisk industri. Den senaste forskningen har funnit att människokroppen innehåller en viss mängd titan, vilket stimulerar fagocyter och kan stärka immuniteten, så många laboratorier är engagerade i utvecklingen och tillämpningen av biotitan.
Framställningsmetod för titanlegering
Den traditionella bearbetningen av titanlegering antar i allmänhet smält- och gjutteknik, och den senaste bearbetningstekniken är indelad i följande typer:
nära-nätformningsteknik ;
trådfriktionssvetsteknik;
superplastisk formningsteknik ;
Near-nätformningsteknik inkluderar laserformning, precisionsgjutning, precisionsformsmidning, pulvermetallurgi, jetformning och andra metoder. Pulvermetallurgi är en ny process som använder titanpulver eller titanlegeringspulver som råmaterial, gjuten och sintrad, och sedan tillverkar titandelar. Den första är produktionen av pulver, som vanligtvis använder metoden för mekanisk legering, och använder en kulkvarn för att kraftigt påverka, mala och röra om råvarorna. Legeringen som har bildat ett pulver pressas sedan till två pressmetoder, nämligen tryckformning och trycklös formning. Syftet med detta steg är att göra en viss form och storlek på embryot och få det att ha en viss täthet och styrka. Sedan urladdas det färdiga ämnet plasmasintrat, och en specifik sintringskraftkälla och presstryck appliceras på det sintrade pulvret med hjälp av de övre och nedre stansnings- och energielektroderna, och det högpresterande titanmaterialet framställs genom urladdningsaktivering, termoplastisk deformation och kylning. Sedan behandlas sedan titanlegeringen som har genomgått plasmasintring, vanligtvis värmebehandling eller plastbearbetning.
Ny användning av titanlegeringar
Titanlegeringar användes i stor utsträckning inom flyg- och rymdområdet under de första dagarna, främst för att tillverka flygmotorer eller pneumatiska komponenter. Senare, med den kontinuerliga utvecklingen av teknik, har titanlegering kommit in i vanliga människors liv, och titanlegering finns också i fabriker eller hushållsapparater. Nu tävlar länder och institutioner om att utveckla nya titanlegeringar för att få dem att ha egenskaperna låg kostnad och hög prestanda, och den nya utvecklingen av titanlegeringar under de senaste åren är huvudsakligen koncentrerad till följande fem aspekter.
1. Medicinsk titanlegering
Titanlegering har låg densitet och god biokompatibilitet, vilket gör den till ett idealiskt medicinskt material och kan till och med implanteras i människokroppen. Men nyligen har japanska forskare utvecklat en ny typ av titanlegering med god biokompatibilitet, men för närvarande har denna legering inte massproducerats-, och man tror att legeringar av så hög-kvalitet inom en snar framtid kan användas i stor utsträckning i det dagliga livet.
2. Flamskyddande titanlegering
Titan-baserade legeringar som kan motstå förbränning vid vissa tryck, temperaturer och luftflödeshastigheter är titanmotstånd. USA, Ryssland och Kina har successivt utvecklat nya resistiva titanlegeringar, bland vilka USA tillämpar dessa resistiva titanlegeringar på motorer, eftersom dessa titanlegeringar är okänsliga för förbränning, så de kan avsevärt förbättra motorns stabilitet.
3. Hög hållfasthet och hög seghet typ
Titanlegering av -typ har egenskaperna hög hållfasthet, god svetsbarhet och utmärkt kall- och varmbearbetningsprestanda. Forskarna använde denna lag för att framställa titanlegeringar av -typ med uppenbara egenskaper: god andlig värmebearbetningsprestanda, bra plasticitet och bra svetsprestanda. Och dess mekaniska egenskaper förbättras avsevärt efter -åldringsbehandling. För närvarande har Japan och Ryssland framställt sådana titanlegeringar.
4. Titan-aluminiumföreningar
Jämfört med vanliga titanlegeringar har titan-aluminiumföreningar bra högtemperaturprestanda, bra oxidationsbeständighet och krypmotstånd och är mindre täta än vanliga titanlegeringar. Dessa utmärkta egenskaper är avsedda att starta en ny legeringsboom i titan-aluminiumföreningar. För närvarande har USA syntetiserat denna nya titan-aluminiumblandning och är i massproduktion.
5. Hög-titanlegering
Titanlegeringar framställda genom att kombinera snabba stelningsmetoder och pulvermetallurgimetoder med fiber- eller partikelförstärkta-kompositer har utmärkta mekaniska egenskaper vid hög-temperatur. Användningstemperaturgränsen för titanlegering med hög-temperatur är mycket högre än för vanlig titanlegering. För närvarande har en ny titanlegering med hög-temperatur framställts i USA.
6. Titan-nickellegering
Legeringen som består av titan och nickel kallas en "minneslegering", som görs till en förutbestämd form och formas sedan för att återställa sitt ursprungliga utseende med en lätt upphettning om den deformeras av yttre krafter. Denna legering kan användas inom olika områden som instrumentering och elektroniska enheter.
