Titaanin ja titaaniseosten menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus

1. Titaanimetallin lähde

 

Titaanimetallin löysi ensimmäisen kerran amatöörimineralogi nimeltä Gregor Englannissa vuonna 1791. Vuoteen 1795 mennessä saksalainen kemisti Klaprus nimesi tämän tuntemattoman metalliaineen kreikkalaisen jumalan Titaanien mukaan. kiina-englanti käännös sanalle "titanium". Titaania on maapallolla runsaasti. Titaanimineraaleja tunnetaan yli 140, mutta teolliset sovellukset ovat pääasiassa ilmeniittiä ja rutiilia. Niiden joukossa Kiinan ilmeniittivarannot muodostavat 28 prosenttia maailman varannoista, mikä on maailman ensimmäinen.

 

Titaani on maailmassa tunnettu myrkytön alkuaine, mutta sen louhinta- ja tuotantokustannukset ovat korkeat ja kalliita. Useiden pätevyysvaatimusten, kuten korkean ja matalan lämpötilan kestävyyden, vahvan hapon ja alkalin kestävyyden, korkean lujuuden ja alhaisen tiheyden ansiosta siitä on tullut NASAn samalle raketille ja satelliitille erikoismateriaali, ja sitä on käytetty myös superprojekteissa, kuten esim. kotimaani Yutu, J-20 ja Shandong lentotukialus. Tultuaan siviilialalle 1980-luvulla siitä on tullut "kunniametallikuningas" elintarviketeollisuudessa luonnollisten antibakteeristen ja biofiilisten ominaisuuksiensa ansiosta.

 

kotimaani titaaniteollisuus alkoi 1950-luvulla. Puoliväliin mennessä-1960 maani oli rakentanut sieni-titaania ja titaania valmistavat tuotantolaitokset Zunyihin ja Baojiin, mikä tarkoittaa, että Kiinasta on tullut yksi maailman titaaniteollisuudesta. 2000-luvulla kotimaani titaaniteollisuus on siirtynyt uuteen nopeutetun kehityksen aikakauteen, ja sen titaanin tuotantokapasiteetti on maailman huippua.

 

2. Ero puhtaan titaanin ja titaaniseoksen välillä

 

Puhdas titaani:

 

Tai kutsutaan teolliseksi puhtaaksi titaaniksi tai kaupalliseksi puhtaaksi titaaniksi, se luokitellaan epäpuhtauselementtien sisällön mukaan. Sillä on erinomainen leimausprosessin suorituskyky ja hitsaussuorituskyky, se on epäherkkä lämpökäsittelylle ja rakennetyypille, ja sillä on tietty lujuus tyydyttävissä plastisuusolosuhteissa. Sen vahvuus riippuu pääasiassa interstitiaalisten elementtien hapen ja typen pitoisuudesta. 99,5 % teollisesti puhtaan titaanin ominaisuudet ovat: tiheys P=4.5g/cm3, sulamispiste 1800 astetta, lämmönjohtavuus λ=15.24W/(MK), vetolujuus σ b{{8} }MPa, venymä: δ=25% , Pinta-alan pienennys ψ=25%, kimmokerroin E=1,078 × 105 MPa, kovuus HB195.

 

Titaaniseos:

 

Titaaniseos on seos, joka koostuu titaanista ja muista alkuaineista. Se on suhteellisen nuori metalli, ja sen historia on vain 60-70 vuotta sen löytämisestä. Titaaniseosmateriaaleille on ominaista kevyt paino, korkea lujuus, alhainen elastisuus, korkean lämpötilan kestävyys ja korroosionkestävyys, ja niitä käytetään pääasiassa lentokonemoottoreissa, raketteissa, ohjuksissa ja muissa komponenteissa. Titaanissa on kahdenlaisia ​​allotrooppisia kiteitä; titaani on isomeeri, jonka sulamispiste on 1720 astetta, ja kun se on alle 882 astetta, sillä on tiiviisti pakattu kuusikulmainen kidehilarakenne, jota kutsutaan titaaniksi; yli 882 astetta, se on vartalokeskeinen. Kuutiohilarakenne, jota kutsutaan B-titaaniksi, hyödyntää edellä mainittujen kahden titaanin rakenteen erilaisia ​​ominaisuuksia ja lisää sopivia seosaineita faasimuutoslämpötilan ja faasin pitoisuuden asteittain muuttamiseksi titaaniseosten saamiseksi. (itaniumiseokset), joilla on erilaisia ​​rakenteita.

 

Titaaniseoselementit voidaan jakaa kolmeen luokkaan niiden vaikutuksen mukaan faasimuutoslämpötilaan: ① A-faasia stabiloivat ja faasimuutoslämpötilaa nostavat alkuaineet ovat stabiileja alkuaineita, mukaan lukien alumiini, magnesium, happi ja typpi. Niistä alumiini on titaaniseoksen tärkein seosaine, jolla on ilmeisiä vaikutuksia seoksen lujuuden parantamiseen huoneenlämpötilassa ja korkeassa lämpötilassa, ominaispainon pienentämisessä ja kimmomoduulin lisäämisessä. ② Elementit, jotka stabiloivat B-vaihetta ja alentavat faasimuutoslämpötilaa, ovat B-stabiileja elementtejä. Se voidaan myös jakaa isokristalliseen ja eutektoidiseen. Edellinen sisältää molybdeenin, niobiumin, vanadiinin jne.; jälkimmäinen sisältää kromi, mangaani, kupari, pii jne. ③ Alkuaineet, joilla on vähän vaikutusta faasimuutoslämpötilaan, ovat neutraaleja alkuaineita, kuten zirkonium ja tina.

TA1 (amerikkalainen standardi Gr1)

 

TA1 (Gr1) titaani on ensimmäinen neljästä kaupallisesti puhtaasta titaanilaadusta. Se on näistä laatulajeista pehmein ja muokattavin. Sillä on maksimaalinen muovattavuus, erinomainen korroosionkestävyys ja suuri iskunkestävyys. Grade TA1 on materiaalin valinta kaikkiin sovelluksiin, jotka vaativat helppoa muovattavuutta, ja sitä on yleisesti saatavana titaanilevynä ja titaaniputkina.

 

TA2 (American Standard Gr2) luokka

 

Monipuolisen saatavuutensa ja laajan saatavuutensa vuoksi TA2-luokan titaani tunnetaan kaupallisen puhtaan titaaniteollisuuden "työhevosena". Siinä on monia samoja ominaisuuksia kuin TA1-luokan titaanilla, mutta se on hieman vahvempi. Molemmat kestävät yhtä hyvin korroosiota. Tällä laadulla on hyvä hitsattavuus, lujuus, sitkeys ja muovattavuus. Tämä tekee TA2-luokan titaanista ja -levystä ensimmäisen valinnan moniin sovelluksiin rakentamisessa, sähköntuotannossa, lääketeollisuudessa ja monissa muissa sovelluksissa.

 

TA3 (American Standard Gr3) laatu

 

Tämä laatu käyttää ainakin kaupallisesti puhdasta titaanilaatua, mutta se ei tee siitä vähemmän arvokasta. Laatu TA3 on lujempi kuin TA1 ja TA2, samanlainen taipuisuus ja vain vähäinen muovattavuus - mutta sillä on paremmat mekaaniset ominaisuudet kuin edeltäjillä. TA3-luokkaa käytetään sovelluksissa, jotka vaativat kohtalaista lujuutta ja primääristä korroosionkestävyyttä, kuten ilmailu-, kemian- ja meriteollisuudessa jne.

 

TA4 (American Standard Gr4) laatu

 

TA4-laatua pidetään vahvimpana neljästä kaupallisesti puhtaasta titaanista. Se tunnetaan myös erinomaisesta korroosionkestävyydestään, hyvästä muovattavuudestaan ​​ja hitsattavuudestaan. Sitä käytetään joissakin lentokoneen rungon osissa, kryogeenisissa astioissa, lämmönvaihtimissa ja muissa sovelluksissa, jotka vaativat korkeaa resoluutiota.

 

TA9 (American Standard Gr7) luokka

 

Laji TA9 vastaa mekaanisesti ja fysikaalisesti luokkaa TA2, paitsi että interstitiaalinen elementti palladium on lisätty seoksen tekemiseksi. Luokassa 7 on erinomainen hitsattavuus ja ominaisuudet, ja se on korroosionkestävin kaikista titaaniseoksista. Itse asiassa se on pelkistävistä hapoista korroosionkestävin. TA9-luokkaa käytetään kemiallisten prosessien ja tuotantolaitteiden komponentteihin. TA9:llä on erittäin vahva korroosionkestävyys, erityisesti pelkistävissä happamissa ympäristöissä.

 

TA9-1 (American Standard Gr11) -luokka

 

TA9-1 on hyvin samanlainen kuin TA1, paitsi että pieni määrä palladiumia lisätään korroosionkestävyyden parantamiseksi, mikä tekee siitä metalliseoksen. Tätä korroosionkestävyyttä voidaan käyttää estämään rakokorroosiota ja vähentämään happoja kloridiympäristöissä. Muita hyödyllisiä ominaisuuksia ovat optimaalinen sitkeys, kylmämuovattavuus, käyttökelpoinen lujuus, iskunkestävyys ja erinomainen hitsattavuus. Tätä seosta voidaan käyttää samoissa titaanisovelluksissa kuin luokkaa 1, erityisesti kun korroosiota halutaan.

 

Ti 6Al-4V (kansallinen standardi TC4, amerikkalainen standardi Gr5, esim

luokan 5 titaanilevy, luokan 5 titaanilevy, Grade 5 Titanium Bar)

 

Titaaniseosten "työhevosena" tunnetaan Ti 6Al-4V tai luokan 5 titaani, joka on yleisimmin käytetty titaaniseos. Sen osuus maailman titaanin kokonaiskulutuksesta on 50 prosenttia. Sen käytettävyys piilee sen monissa eduissa. Ti 6Al-4V voidaan lämpökäsitellä sen lujuuden lisäämiseksi. Sitä voidaan käyttää hitsatuissa rakenteissa käyttölämpötiloissa jopa 600 astetta F. Tällä seoksella on suuri lujuus keveyden vuoksi, hyödyllinen muovattavuus ja korkea korroosionkestävyys. Ti 6AI-4V:n saatavuus tekee siitä optimaalisen seoksen käytettäväksi useilla teollisuudenaloilla, kuten ilmailu-, lääketieteellinen-, meri- ja kemianteollisuudessa. Sitä voidaan käyttää seuraavan teknisen sisällön luomiseen:

 

• Lentokoneiden turbiinit

 

• Moottorin osat

 

• Lentokoneen rakenneosat

 

• Ilmailu- ja avaruuskiinnittimet

 

• Tehokkaat automaattiosat

 

• Merisovellukset

 

• Urheiluvälineet

 

Ti-6AL-4V ELI Titanium Bar (kansallinen standardi TC4ELI, amerikkalainen standardi Gr23)

 

Ti 6AL-4V ELI tai TC4ELI on Ti 6Al-4V:n puhtaampi muoto. Siitä voidaan tehdä keloja, säikeistä lankaa, lankaa tai litteää lankaa. Se on ensimmäinen valinta, kun vaaditaan suurta lujuutta, keveyttä, hyvää korroosionkestävyyttä ja suurta sitkeyttä. Sillä on erinomainen vaurionsieto muille seoksille. Nämä edut tekevät TC4ELI-laadusta parhaan hammaslääketieteellisen ja lääketieteellisen titaanin laadun. Biologisen yhteensopivuuden, hyvän väsymislujuuden ja alhaisen moduulin ansiosta sitä voidaan käyttää biolääketieteellisissä sovelluksissa, kuten implantoitavissa komponenteissa. Sitä voidaan käyttää myös yksityiskohtaisiin kirurgisiin toimenpiteisiin, kuten:

 

• Ortopediset tapit ja ruuvit

 

• Ortopediset kaapelit

 

• Ligature Clip

 

• Kirurginen istutus

 

• Oikomishoidot

 

• Nivelleikkauksessa

 

• kryogeeninen säiliö

 

• Luun kiinnityslaitteet

 

TA10 (American Standard Gr12) laatu

 

TA10-luokan titaanilla on "Excellent"-laatu korkealaatuisen hitsattavuuden ansiosta. Se on erittäin kestävä metalliseos, joka tarjoaa suuren lujuuden korkeissa lämpötiloissa. TA10-luokan titaanilla on samanlaiset ominaisuudet kuin 300-sarjan ruostumattomilla teräksillä. Lejeerinki voidaan kuuma- tai kylmämuovata käyttämällä puristusmuovausta, hydromuovausta, venytysmuovausta tai pudotuspainoa. Sen kyky muodostaa eri tavoin tekee siitä hyödyllisen monissa sovelluksissa. Tämän seoksen korkea korroosionkestävyys tekee siitä myös korvaamattoman arvokkaan niille valmistuslaitteille, joissa rakokorroosio on huolenaihe. Grade TA10 voidaan käyttää seuraavilla teollisuudenaloilla ja sovelluksilla:

 

• Vaippa ja lämmönvaihdin

 

• Hydrometallurginen sovellus

 

• Korkean lämpötilan kemikaalien valmistus

 

• Merirahti- ja lentoyhtiökomponentit

 

Ti 5Al-2.5Sn

 

Ti 5Al-2.5Sn on ei-lämpökäsiteltävä metalliseos, joka voi saavuttaa hyvän hitsattavuuden ja stabiilisuuden. Sillä on myös korkean lämpötilan kestävyys, korkea lujuus, hyvä korroosionkestävyys ja hyvä virumiskestävyys. Viruminen viittaa plastiseen venymiseen, joka tapahtuu korkeassa lämpötilassa pitkään. Ti 5Al-2.5Sn:a käytetään pääasiassa lentokoneiden ja lentokoneiden rungoissa sekä kryogeenisissa sovelluksissa.