Ознайомлення з властивостями титану та титанових сплавів
1.1 Вступ до Titanium
Титан - це новий тип матеріалу, який має такі переваги, як низька щільність, висока питома міцність, термостійкість і стійкість до корозії. Він важить лише вдвічі менше, ніж залізо, але його механічні властивості, такі як удар молотком і витяжка, можна порівняти з міддю. Взагалі кажучи, зі зниженням температури опір металів зменшуватиметься, а для титану, навпаки, чим нижче температура, тим титан ставатиме все твердішим і твердішим, а при досягненні критичної температури з’явиться надпровідність.
1.2 Знайомство з титановим сплавом
Титановий сплав і титан певною мірою схожі за своєю природою, з характеристиками низької щільності та високої міцності, на додаток до чудових механічних властивостей, сильної стійкості до корозії. Крім того, його термічна міцність висока, що, очевидно, краще, ніж у алюмінієвого сплаву. У той же час його механічні властивості мало змінюються при низькій і наднизькій температурі.
Нові технології та застосування титану
2.1 Спосіб отримання титану
Хоча титан відносно поширений у природі, він також є рідкісним металом, оскільки він розсіяний і його важко видобути. В даний час отримання титану поділяється на дві категорії: метод термічного відновлення та метод електролізу розплавленої солі.
(1) Титан був отриманий методом термічного відновлення
Метод термічного відновлення при певній температурі, використання Li, Na, Mg, Ca та його гідриду та інших сильних відновників, титан із сполук титану, таких як TiCl4, TiO2, відновлення K2TiF6. Відповідно до різних сполук титану технологію отримання титану термічним відновленням можна розділити на три категорії:
① Метод REDOX хлориду титану, такий як метод Кролла, метод Хантера, метод Армстронга та метод EMR;
② Метод REDOX оксиду титану, такий як метод OS, процес PRP, метод MHR тощо.
③ REDOX метод титанату.
В даний час в промисловому виробництві можуть успішно застосовуватися тільки метод Кролла і метод Хантера. Метод Кролла використовує магній для заміни титану з хлориду, а метод Хантера використовує металевий натрій для заміни титану з хлориду. Крім того, міжнародна компанія з виробництва титанового порошку Сполучених Штатів у Чикаго розробила метод Армстронга, його метод приготування подібний до методу Хантера, а також використання відновника натрію для очищення металевого титану. Сполучені Штати вже використовують цей метод для попереднього виробництва на заводах.
(2) Отримання титану електролізом розплавленої солі
У 1959 році Кролл передбачив, що протягом наступних п'яти-десяти років електроліз розплавленої солі замінить Кролл як домінуючий метод виробництва титану. Протягом багатьох років дослідницькі установи та лабораторії в країні та за кордоном розробили в цілому більше десятка нових технологій для отримання титану електролізом розплавленої солі, які можна розділити на наступні три категорії відповідно до сировини:
① Електроліз титанату;
(2) Електроліз хлориду титану;
③ Електролітичний метод оксиду титану, включаючи Кембриджський метод FFC, процес MER, метод USTB, процес QIT, метод SOM та метод електролізу іонної рідини тощо.
2.2 Нове використання титану
З 1940-х років використання титану швидко розвивалося, і він широко використовувався в літаках, ракетах, ракетах, супутниках, космічних кораблях, кораблях, військовій промисловості, медичній та нафтохімічній галузях. Останні дослідження показали, що людський організм містить певну кількість титану, титан стимулює фагоцитарні клітини, може зміцнити імунну функцію, тому багато лабораторій прихильні до розробки та застосування біологічного титану.
Нові технології та застосування титанового сплаву
3.1 Спосіб отримання титанового сплаву
Традиційна обробка титанового сплаву зазвичай використовує технологію плавлення та лиття, остання технологія обробки поділяється на наступне:
(1) технологія формування майже сітки;
(2) Технологія зварювання тертям;
(3) технологія надпластичного формування;
(4) Технологія комп’ютерного моделювання процесу підготовки та обробки матеріалів.
Технологія майже чистого формування включає лазерне формування, точне лиття, точне штампування, порошкову металургію, струменеве формування та інші методи. Порошкова металургія — це використання титанового порошку або порошку титанового сплаву як сировини після формування та спікання для виготовлення титанових деталей за новим технологічним процесом. Перший - це виробництво порошку, як правило, з використанням методу механічного легування, використовуючи кульовий млин для сильного удару, подрібнення та перемішування сировини. Потім сплав, який утворив порошок, пресують і формують. Існує два методи пресування, а саме формування тиском і формування без тиску. Метою цього етапу є створення певної форми та розміру пресованого ембріона, а також надання йому певної щільності та міцності. Потім у виконанні плазмового спікання розряду бластоплазми, використання верхньої та нижньої штамповки та електричного електрода буде певним джерелом живлення спікання та тиском пресування, що прикладається до спеченого порошку, після активації розряду, термопластичної деформації та охолодження для завершення підготовки високоякісні титанові матеріали. Потім плазмовий спік титановий сплав для подальшої обробки, як правило, термічної обробки або пластичної обробки.
3.2 Нові застосування титанових сплавів
На початку титанові сплави широко використовувалися в аерокосмічній галузі, головним чином у виробництві авіаційних двигунів або пневматичних компонентів. Пізніше, з безперервним розвитком технологій, титановий сплав увійшов у життя звичайних людей, на заводі чи в домашніх пристроях також є фігура титанового сплаву. Зараз країни та інституції намагаються розробити нові титанові сплави, щоб вони мали низьку вартість і високу продуктивність. Нові розробки титанових сплавів за останні роки в основному зосереджені на наступних п’яти аспектах.
(1) Медичний титановий сплав
Титанові сплави з низькою щільністю і хорошою біосумісністю є ідеальними медичними матеріалами і навіть можуть імплантуватися в тіло людини. Титанові сплави, які раніше використовувалися в медицині, містять ванадій і алюміній, які можуть завдати шкоди організму людини. Але в найближчому майбутньому японські вчені розробили новий тип титанового сплаву з хорошою біосумісністю, але сплав ще не випускався масово, вважається, що в найближчому майбутньому такий високоякісний сплав може бути широко використаний у повсякденному житті.
(2) Вогнезахисний титановий сплав
Сплав на основі титану, який може протистояти горінню за певного тиску, температури та швидкості потоку повітря, є вогнезахисним титановим сплавом. Сполучені Штати, Росія та Китай розробили нові стійкі титанові сплави, серед яких Сполучені Штати будуть застосовувати ці стійкі титанові сплави до двигуна, оскільки ці титанові сплави нечутливі до горіння, тому можуть значно покращити стабільність двигуна.
(3) типу з високою міцністю і в'язкістю
Тип титанового сплаву має характеристики високої міцності, гарної зварюваності та чудової холодної та гарячої обробки. Дослідники використовують цей закон, характеристики підготовки титанового сплаву -типу дуже очевидні: хороша гаряча робоча продуктивність, хороша пластичність, хороша продуктивність зварювання. І механічні властивості значно покращуються після обробки старіння розчину. В даний час Японія і Росія підготували такі титанові сплави.
(4) Сполуки титану та алюмінію
Порівняно зі звичайним титановим сплавом титано-алюмінієва сполука має хороші високотемпературні характеристики, гарну стійкість до окислення та стійкість до повзучості, а щільність менша, ніж у загального титанового сплаву. Ці чудові характеристики призначені для сполук Ti-Al, що дадуть початок новому буму сплавів. Новий титано-алюмінієвий сплав був синтезований у Сполучених Штатах і знаходиться в масовому виробництві.
(5) Високотемпературний титановий сплав
Завдяки поєднанню методу швидкого затвердіння та методу порошкової металургії титановий сплав, виготовлений із композиту, армованого волокнами або частинками, має чудові високотемпературні механічні характеристики. Межа температури високотемпературного титанового сплаву набагато вища, ніж у звичайного титанового сплаву. В даний час Сполучені Штати підготували новий високотемпературний титановий сплав.
(6) Титанонікелевий сплав
Сплав титану та нікелю, відомий як «сплав із пам’яттю», набуває заданої форми. Після формування, якщо його деформувати зовнішніми силами, його можна відновити до початкового вигляду за допомогою невеликого нагрівання. Цей сплав можна використовувати в різних областях, таких як приладобудування та електронні пристрої.
Поточний стан розробки матеріалу з титанового сплаву в Китаї
Титановий сплав відноситься до різних сплавів металів, виготовлених з титану та інших металів. В останні роки Китай часто видав політику щодо заохочення досліджень і розробок, виробництва та застосування матеріалів із титанових сплавів. На світовому ринку матеріали з титанового сплаву в основному використовуються в авіаційній промисловості, оборонній промисловості та інших галузях. З них прикладний попит в авіаційній промисловості становить близько 50%, в основному для виробництва літаків і двигунів. У структурі попиту на титанові матеріали в нашій країні матеріали для обробки титану в основному використовуються в галузі хімічної промисловості, а частка титанових матеріалів, що використовуються у вітчизняній аерокосмічній галузі, становить лише 20%, що свідчить про великий потенціал ринку титану. матеріалів, що використовуються в авіації нашої країни. В даний час у галузі високоякісних титанових сплавів є кілька підприємств, які можуть масово виробляти стрижні та дріт з титанового сплаву військової авіації в нашій країні, що є моделлю конкуренції "дуополії".
1. Політика заохочує розробку матеріалів із титанових сплавів
Титанові сплави - це різні леговані метали, виготовлені з титану та інших металів. Багато країн світу усвідомили важливість матеріалів із титанових сплавів, провели дослідження та розробки, а також застосували їх на практиці. В останні роки Китай часто видав політику щодо заохочення досліджень і розробок, виробництва та застосування матеріалів із титанових сплавів. У 2019 році, згідно з інформацією, оприлюдненою в Керівництві з коригування промислової структури (проект 2019 року), високоефективні ультратонкі, ультрагрубі, композиційні матеріали з цементованого карбіду та продукти глибокої обробки, матеріали з титанового сплаву з низьким модулем, стійкі до корозії матеріали з титанового сплаву, кріплення з титанового сплаву для аерокосмічної промисловості тощо будуть вказані як заохочував проекти з перебудови промислової структури.
2. Матеріали з титанового сплаву в основному використовуються в аерокосмічній та військовій сферах
На світовому ринку матеріали з титанового сплаву в основному використовуються в авіаційній промисловості, оборонній промисловості та інших галузях. З них прикладний попит в авіаційній промисловості становить близько 50%, в основному для виробництва літаків і двигунів. У структурі попиту на титанові матеріали в Китаї матеріали для обробки титану в основному використовуються в хімічній галузі. Найважливіша різниця зі світом – це авіаційна сфера. Титанові матеріали, що використовуються в авіації, завжди становили близько 53% від загального попиту на титанові матеріали у світі, тоді як частка титанових матеріалів, які використовуються в вітчизняній аерокосмічній галузі, становить лише 20%, що свідчить про те, що на ринку титану все ще існує великий потенціал. матеріали, що використовуються в авіації Китаю.
Резюме
Титан має багато незрівнянних переваг металу, з прогресом суспільства, розвитком науки і техніки, титан і титанові сплави будуть використовуватися ширше, людський попит на титан і титанові сплави буде зростати, а висока вартість виробництва є однією з Основні причини обмеження просування та використання титану та титанових сплавів. Таким чином, розробка та застосування недорогого, великомасштабного та екологічного процесу безперервного виробництва може зробити титан та титанові сплави більш широко використовуваними.
