Titan er en ny type materiale med fordeler som lav tetthet, høy spesifikk styrke, varmebestandighet og korrosjonsbestandighet. Den veier bare halvparten så mye som jern, men dens mekaniske egenskaper som hamring og trekking er de samme som kobber. Generelt sett, når temperaturen synker, vil slagmotstanden til metallet avta, men titan er det motsatte, jo lavere temperatur, desto hardere vil titanet bli, og fenomenet superledning vil oppstå når den kritiske temperaturen er nådd. Titanlegering og titanium er like i egenskaper til en viss grad, med egenskapene lav tetthet og høy styrke, i tillegg til sine utmerkede mekaniske egenskaper og sterke korrosjonsmotstand. Dessuten er dens termiske styrke høy, noe som er betydelig bedre enn aluminiumslegeringen, og dens mekaniske egenskaper endres ikke mye ved lav temperatur og ultra-lav temperatur.
Fremstillingsmetode for titan
Selv om titan er relativt rikelig i naturen, er det også et sjeldent metall på grunn av dets spredning og vanskeligheter med utvinning. For tiden er fremstillingen av titan delt inn i to kategorier: termisk reduksjonsmetode og smeltet saltelektrolysemetode.
1. Fremstilling av titan ved termisk reduksjonsmetode
Den termiske reduksjonsmetoden er å redusere titan fra titanforbindelser som TiCl4, TiO2, K2TiF6 osv. ved en viss temperatur ved bruk av sterke reduksjonsmidler som Li, Na, Mg, Ca og deres hydrider. I henhold til de forskjellige titanforbindelsene kan teknologien for fremstilling av titan ved termisk reduksjon deles inn i tre kategorier:
(1) Redoksmetoder for titanklorid, slik som Kroll-metoden, Hunter-metoden, Armstrong-metoden og EMR-metoden;
(2) redoksmetoder for titanoksider, slik som OS-metoden, PRP-prosess, MHR-metoden, etc.;
(3) Redoksmetode for titanat.
For tiden er det bare Kroll- og Hunter-metodene som kan brukes med hell i industriell produksjon. Kroll-metoden bruker magnesiummetall for å erstatte titan i klorid, og Hunter-metoden bruker natriummetall for å erstatte titan i klorid. I tillegg ligner Armstrong-metoden utviklet av Chicago International Titanium Powder Company på Hunter-metoden, som også bruker reduksjonsmidlet natrium for å rense titanmetall. USA har begynt å bruke denne metoden for pre-produksjon i fabrikker.
2. Titan fremstilles ved elektrolyse av smeltet salt
I 1959 spådde Kroll at elektrolyse av smeltet salt ville erstatte Kroll som mainstream-metoden for å produsere titan i løpet av de neste 5-10 årene. Gjennom årene har vitenskapelige forskningsinstitusjoner og laboratorier i inn- og utland utviklet 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 råvarer:
(1) Elektrolysemetode for titanat;
(2) Elektrolysemetode for titanklorid;
(3) Elektrolysemetoder av titanoksider, inkludert FFC Cambridge-metoden, MER-prosess, USTB-metode, QIT-prosess, SOM-metode og ionisk væskeelektrolysemetode, etc.
Ny bruk av titan
Siden 40-tallet av det 20. århundre har bruken av titan utviklet seg raskt og har blitt mye brukt i fly, raketter, missiler, kunstige satellitter, romfartøy, skip, militærindustri, medisinsk og petrokjemisk industri. Den siste forskningen har funnet ut at menneskekroppen inneholder en viss mengde titan, som stimulerer fagocytter og kan styrke immuniteten, så mange laboratorier er forpliktet til utvikling og anvendelse av biotitan.
Fremstillingsmetode for titanlegering
Den tradisjonelle behandlingen av titanlegering bruker generelt smelte- og støpeteknologi, og den nyeste prosessteknologien er delt inn i følgende typer:
nær-nettstøpingsteknologi ;
wire friksjon sveising teknologi;
superplastisk støpingsteknologi ;
Nær-nettstøpingsteknologi inkluderer laserforming, presisjonsstøping, presisjonssmiing, pulvermetallurgi, jetstøping og andre metoder. Pulvermetallurgi er en ny prosess som bruker titanpulver eller titanlegeringspulver som råmateriale, støpt og sintret, og deretter produserer titandeler. Den første er produksjonen av pulver, som vanligvis bruker metoden for mekanisk legering, og bruker en kulemølle for å påvirke, male og røre råvarene kraftig. Legeringen som har dannet et pulver blir deretter presset inn i to pressemetoder, nemlig trykkforming og trykkløs forming. Hensikten med dette trinnet er å lage en viss form og størrelse på embryoet og få det til å ha en viss tetthet og styrke. Deretter utlades det ferdige blanke materialet plasmasintret, og en spesifikk sintringskraftkilde og pressetrykk påføres det sintrede pulveret ved å bruke de øvre og nedre dysestanse- og energiserende elektrodene, og det høyytende titanmaterialet fremstilles ved utladningsaktivering, termoplastisk deformasjon og avkjøling. Deretter behandles deretter titanlegeringen som har gjennomgått plasmasintring, vanligvis varmebehandling eller plastbehandling.
Ny bruk av titanlegeringer
Titanlegeringer ble mye brukt i romfartsfeltet i de første dagene, hovedsakelig brukt til å lage flymotorer eller pneumatiske komponenter. Senere, med den kontinuerlige utviklingen av teknologi, har titanlegering kommet inn i livene til vanlige mennesker, og titanlegering finnes også i fabrikker eller husholdningsapparater. Nå konkurrerer land og institusjoner om å utvikle nye titanlegeringer for å få dem til å ha egenskapene til lave kostnader og høy ytelse, og den nye utviklingen av titanlegeringer de siste årene er hovedsakelig konsentrert om følgende fem aspekter.
1. Medisinsk titanlegering
Titanlegering har lav tetthet og god biokompatibilitet, noe som gjør det til et ideelt medisinsk materiale og kan til og med implanteres i menneskekroppen. Imidlertid har japanske forskere nylig utviklet en ny type titanlegering med god biokompatibilitet, men for tiden har denne legeringen ikke blitt masseprodusert-, og det antas at legeringer av så høy-kvalitet i nær fremtid kan bli mye brukt i dagliglivet.
2. Flammehemmende titanlegering
Titan-baserte legeringer som kan motstå forbrenning ved visse trykk, temperaturer og luftstrømhastigheter, er titanmotstander. USA, Russland og Kina har suksessivt utviklet nye resistive titanlegeringer, blant dem bruker USA disse resistive titanlegeringene på motorer, fordi disse titanlegeringene er ufølsomme for forbrenning, slik at de kan forbedre stabiliteten til motoren betydelig.
3. Høy styrke og høy seighet type
-type titanlegering har egenskapene til høy styrke, god sveisbarhet og utmerket kald- og varmbehandlingsytelse. Forskerne brukte denne loven til å fremstille titanlegeringer av typen - med åpenbare egenskaper: god åndelig varmemaskinytelse, god plastisitet og god sveiseytelse. Og dens mekaniske egenskaper er sterkt forbedret etter oppløsnings-aldringsbehandling. For tiden har Japan og Russland utarbeidet slike titanlegeringer.
4. Titan-aluminiumforbindelser
Sammenlignet med vanlige titanlegeringer har titan-aluminiumforbindelser god høytemperaturytelse, god oksidasjonsmotstand og krypemotstand, og er mindre tett enn vanlige titanlegeringer. Disse utmerkede egenskapene er bestemt til å sette i gang en ny legeringsbom i titan-aluminiumforbindelser. For tiden har USA syntetisert denne nye titan-aluminiumslegeringen og er i masseproduksjon.
5. Høy-titanlegering
Titanlegeringer fremstilt ved å kombinere raske størkningsmetoder og pulvermetallurgimetoder ved bruk av fiber- eller partikkelforsterkede-kompositter har utmerkede høy-mekaniske egenskaper. Brukstemperaturgrensen for titanlegering med høy-temperatur er mye høyere enn for vanlig titanlegering. For tiden er det utarbeidet en ny- høytemperatur titanlegering i USA.
6. Titan-nikkellegering
Legeringen som er sammensatt av titan og nikkel kalles en "minnelegering", som er laget til en forhåndsbestemt form og deretter formet for å gjenopprette sitt opprinnelige utseende med en liten oppvarming hvis den deformeres av ytre krefter. Denne legeringen kan brukes i ulike felt som instrumentering og elektroniske enheter.
