Titan je nový typ materiálu s výhodami, jako je nízká hustota, vysoká měrná pevnost, tepelná odolnost a odolnost proti korozi. Váží jen polovinu toho, co železo, ale jeho mechanické vlastnosti jako tepání a tažení jsou stejné jako u mědi. Obecně řečeno, jak teplota klesá, rázová houževnatost kovu klesá, ale titan je opakem, čím nižší je teplota, tím tvrdší titan bude a při dosažení kritické teploty nastane fenomén supravodivosti. Titanová slitina a titan mají do určité míry podobné vlastnosti, kromě vynikajících mechanických vlastností a vysoké odolnosti proti korozi se vyznačují nízkou hustotou a vysokou pevností. Navíc má vysokou tepelnou pevnost, která je výrazně lepší než u slitiny hliníku, a její mechanické vlastnosti se při nízké teplotě a ultra-nízké teplotě příliš nemění.
Způsob přípravy titanu
Ačkoli je titan v přírodě relativně hojný, je to také vzácný kov kvůli jeho disperzi a obtížnosti při extrakci. V současnosti se příprava titanu dělí do dvou kategorií: metoda tepelné redukce a metoda elektrolýzy roztavené soli.
1. Příprava titanu metodou tepelné redukce
Metoda tepelné redukce spočívá v redukci titanu ze sloučenin titanu, jako je TiCl4, TiO2, K2TiF6 atd. při určité teplotě pomocí silných redukčních činidel, jako je Li, Na, Mg, Ca a jejich hydridy. Podle různých sloučenin titanu lze technologii přípravy titanu tepelnou redukcí rozdělit do tří kategorií:
(1) Redoxní metody chloridu titaničitého, jako je Krollova metoda, Hunterova metoda, Armstrongova metoda a EMR metoda;
(2) redoxní metody oxidů titanu, jako je metoda OS, proces PRP, metoda MHR atd.;
(3) Redoxní metoda titanátu.
V současné době lze v průmyslové výrobě úspěšně aplikovat pouze metody Kroll a Hunter. Krollova metoda používá kovový hořčík k nahrazení titanu v chloridu a metoda Hunter používá kovový sodík k nahrazení titanu v chloridu. Kromě toho je Armstrongova metoda vyvinutá Chicago International Titanium Powder Company podobná Hunterově metodě, která také používá k čištění kovového titanu redukční činidlo sodík. Spojené státy začaly tuto metodu používat pro před-výrobu v továrnách.
2. Titan se připravuje elektrolýzou roztavené soli
V roce 1959 Kroll předpověděl, že elektrolýza roztavené soli nahradí Kroll jako hlavní metodu výroby titanu v příštích 5-10 letech. V průběhu let vědecko-výzkumné instituce a laboratoře doma i v zahraničí vyvinuly více než desítku nových technologií pro přípravu titanu elektrolýzou roztavené soli, které lze podle surovin rozdělit do tří kategorií:
(1) Metoda elektrolýzy titanátu;
(2) Metoda elektrolýzy chloridu titaničitého;
(3) Metody elektrolýzy oxidů titanu, včetně metody FFC Cambridge, procesu MER, metody USTB, procesu QIT, metody SOM a metody elektrolýzy iontové kapaliny atd.
Nové využití titanu
Od 40. let 20. století se použití titanu rychle rozvinulo a bylo široce používáno v letadlech, raketách, raketách, umělých družicích, kosmických lodích, lodích, vojenském průmyslu, lékařském a petrochemickém průmyslu. Nejnovější výzkumy zjistily, že lidské tělo obsahuje určité množství titanu, který stimuluje fagocyty a může posilovat imunitu, takže mnoho laboratoří se věnuje vývoji a aplikaci biotitanu.
Způsob přípravy slitiny titanu
Tradiční zpracování titanové slitiny obecně využívá technologii tavení a odlévání a nejnovější technologie zpracování je rozdělena do následujících typů:
technologie téměř{0}}netformingu;
technologie svařování třením drátem;
technologie superplastického formování ;
Technologie Near{0}}net molding zahrnuje laserové tvarování, přesné lití, přesné zápustkové kování, práškovou metalurgii, tryskové tvarování a další metody. Prášková metalurgie je nový proces, který využívá titanový prášek nebo prášek titanové slitiny jako surovinu, lisovanou a sintrovanou, a poté vyrábí titanové díly. První je výroba prášku, který obecně využívá metodu mechanického legování a využívá kulový mlýn k silnému narážení, mletí a míchání surovin. Slitina, která vytvořila prášek, se pak lisuje dvěma způsoby lisování, a to tlakovým tvarováním a beztlakovým tvarováním. Účelem tohoto kroku je vytvořit určitý tvar a velikost embrya a zajistit mu určitou hustotu a sílu. Poté je hotový polotovarový materiál vypuštěn plazmovým sintrováním a na slinutý prášek je aplikován specifický slinovací zdroj a lisovací tlak pomocí horní a spodní vysekávací a energizující elektrody a vysoce výkonný titanový materiál je připraven aktivací výboje, termoplastickou deformací a chlazením. Poté je titanová slitina, která prošla plazmovým slinováním, následně upravena, obvykle tepelným zpracováním nebo zpracováním plastů.
Nová použití slitin titanu
Slitiny titanu byly v raných dobách široce používány v oblasti letectví a kosmonautiky, používaly se hlavně k výrobě leteckých motorů nebo pneumatických součástí. Později, s nepřetržitým vývojem technologie, titanová slitina vstoupila do života obyčejných lidí a titanová slitina se nachází také v továrnách nebo domácích zařízeních. Nyní země a instituce soutěží ve vývoji nových slitin titanu, aby měly charakteristiky nízké ceny a vysokého výkonu, a nový vývoj slitin titanu se v posledních letech soustředí hlavně na následujících pět aspektů.
1. Lékařská slitina titanu
Titanová slitina má nízkou hustotu a dobrou biokompatibilitu, což z ní činí ideální lékařský materiál a lze ji dokonce implantovat do lidského těla. Nedávno však japonští vědci vyvinuli nový typ titanové slitiny s dobrou biologickou kompatibilitou, ale v současnosti se tato slitina nevyrábí sériově-a má se za to, že v blízké budoucnosti budou takto vysoce-kvalitní slitiny široce používány v každodenním životě.
2. Nehořlavá titanová slitina
Slitiny na bázi titanu-, které odolávají spalování při určitých tlacích, teplotách a rychlostech proudění vzduchu, jsou titanové odpory. Spojené státy, Rusko a Čína postupně vyvinuly nové odporové slitiny titanu, mezi nimiž Spojené státy aplikují tyto odporové slitiny titanu na motory, protože tyto slitiny titanu jsou necitlivé na spalování, takže mohou výrazně zlepšit stabilitu motoru.
3. Typ s vysokou pevností a vysokou houževnatostí
Slitina titanu -typu se vyznačuje vysokou pevností, dobrou svařitelností a vynikajícím výkonem při zpracování za studena i za tepla. Výzkumníci použili tento zákon k přípravě -typu titanových slitin se zřejmými vlastnostmi: dobrým duchovním tepelným obráběním, dobrou plasticitou a dobrým svařovacím výkonem. A jeho mechanické vlastnosti se výrazně zlepšily po ošetření roztokem-stárnutím. V současné době připravilo takové titanové slitiny Japonsko a Rusko.
4. Titan-sloučeniny hliníku
Ve srovnání s běžnými slitinami titanu mají sloučeniny titanu a hliníku dobrý výkon při vysokých teplotách, dobrou odolnost proti oxidaci a odolnost proti tečení a jsou méně husté než běžné slitiny titanu. Tyto vynikající vlastnosti jsou předurčeny k tomu, aby zahájily nový boom slitin titanu-hliníkových sloučenin. V současné době Spojené státy syntetizovaly tuto novou slitinu titan-hliníkové sloučeniny a je v sériové výrobě.
5. Vysokoteplotní-slitina titanu
Slitiny titanu připravené kombinací metod rychlého tuhnutí a metod práškové metalurgie za použití kompozitů vyztužených vlákny nebo částicemi{0}} mají vynikající mechanické vlastnosti při vysokých-teplotách. Teplotní limit použití vysokoteplotní slitiny titanu je mnohem vyšší než u běžné slitiny titanu. V současné době je ve Spojených státech připravena nová-slitina titanu pro vysoké teploty.
6. Titan-niklová slitina
Slitina složená z titanu a niklu se nazývá "paměťová slitina", která je vyrobena do předem určeného tvaru a následně tvarována tak, aby se mírným zahřátím vrátil její původní vzhled, pokud je deformována vnějšími silami. Tato slitina může být použita v různých oblastech, jako jsou přístroje a elektronická zařízení.
