El titani és un nou tipus de material amb avantatges com ara baixa densitat, alta resistència específica, resistència a la calor i resistència a la corrosió. Pesa només la meitat que el ferro, però les seves propietats mecàniques com el martell i el tret són les mateixes que el coure. En termes generals, a mesura que disminueix la temperatura, la resistència a l'impacte del metall disminuirà, però el titani és el contrari, com més baixa sigui la temperatura, més dur serà el titani, i el fenomen de la superconductivitat es produirà quan s'assoleixi la temperatura crítica. L'aliatge de titani i el titani tenen propietats similars fins a cert punt, amb les característiques de baixa densitat i alta resistència, a més de les seves excel·lents propietats mecàniques i una forta resistència a la corrosió. A més, la seva resistència tèrmica és alta, que és significativament millor que la de l'aliatge d'alumini, i les seves propietats mecàniques no canvien gaire a baixa temperatura i ultra{4}}temperatura.
Mètode de preparació del titani
Tot i que el titani és relativament abundant a la natura, també és un metall rar per la seva dispersió i dificultat d'extracció. Actualment, la preparació de titani es divideix en dues categories: mètode de reducció tèrmica i mètode d'electròlisi de sal fosa.
1. Preparació de titani per mètode de reducció tèrmica
El mètode de reducció tèrmica consisteix a reduir el titani a partir de compostos de titani com TiCl4, TiO2, K2TiF6, etc. a una temperatura determinada mitjançant agents reductors forts com Li, Na, Mg, Ca i els seus hidrurs. Segons els diferents compostos de titani, la tecnologia de preparació de titani per reducció tèrmica es pot dividir en tres categories:
(1) Mètodes redox de clorur de titani, com ara el mètode Kroll, el mètode Hunter, el mètode Armstrong i el mètode EMR;
(2) mètodes redox d'òxids de titani, com ara el mètode OS, el procés PRP, el mètode MHR, etc.;
(3) Mètode redox del titanat.
Actualment, només els mètodes Kroll i Hunter es poden aplicar amb èxit a la producció industrial. El mètode Kroll utilitza metall de magnesi per substituir titani en clorur, i el mètode Hunter utilitza metall de sodi per substituir titani en clorur. A més, el mètode Armstrong desenvolupat per Chicago International Titanium Powder Company és similar al mètode Hunter, que també utilitza l'agent reductor de sodi per purificar el titani metall. Els Estats Units han començat a utilitzar aquest mètode per a la pre-producció a les fàbriques.
2. El titani es prepara per electròlisi de sal fosa
El 1959, Kroll va predir que l'electròlisi de sal fosa substituiria a Kroll com a mètode principal per produir titani en els propers 5-10 anys. Al llarg dels anys, les institucions i laboratoris de recerca científica nacionals i estrangers han desenvolupat més d'una dotzena de noves tecnologies per a la preparació de titani mitjançant electròlisi de sal fosa, que es poden dividir en les tres categories següents segons les matèries primeres:
(1) Mètode d'electròlisi del titanat;
(2) Mètode d'electròlisi del clorur de titani;
(3) Mètodes d'electròlisi d'òxids de titani, inclòs el mètode FFC Cambridge, el procés MER, el mètode USTB, el procés QIT, el mètode SOM i el mètode d'electròlisi líquida iònica, etc.
Nous usos del titani
Des dels anys 40 del segle XX, l'ús del titani s'ha desenvolupat ràpidament i s'ha utilitzat àmpliament en avions, coets, míssils, satèl·lits artificials, naus espacials, vaixells, indústria militar, indústries mèdiques i petroquímiques. Les últimes investigacions han descobert que el cos humà conté una certa quantitat de titani, que estimula els fagòcits i pot enfortir la immunitat, de manera que molts laboratoris estan compromesos amb el desenvolupament i l'aplicació de biotitani.
Mètode de preparació d'aliatge de titani
El processament tradicional de l'aliatge de titani generalment adopta tecnologia de fusió i fosa, i l'última tecnologia de processament es divideix en els següents tipus:
tecnologia d'emmotllament a prop{0}}net ;
tecnologia de soldadura per fricció de filferro;
tecnologia d'emmotllament superplàstic;
La tecnologia d'emmotllament a prop-net inclou la conformació per làser, la fosa de precisió, la forja de matrius de precisió, la metal·lúrgia de pols, l'emmotllament per raig i altres mètodes. La pulvimetal·lúrgia és un nou procés que utilitza pols de titani o pols d'aliatge de titani com a matèria primera, modelat i sinteritzat, i després fabrica peces de titani. La primera és la producció de pols, que generalment utilitza el mètode d'aliatge mecànic, i utilitza un molí de boles per impactar, moldre i remenar fortament les matèries primeres. L'aliatge que ha format una pols es premsa després en dos mètodes de premsat, és a dir, la formació a pressió i la formació sense pressió. L'objectiu d'aquest pas és fer una determinada forma i mida de l'embrió i que tingui una certa densitat i força. Aleshores, el material en blanc acabat es descarrega sinteritzat per plasma i s'aplica una font d'energia de sinterització específica i una pressió de premsat a la pols sinteritzada mitjançant els elèctrodes de punxó i d'activació de la matriu superior i inferior, i el material de titani d'alt rendiment es prepara mitjançant activació de descàrrega, deformació termoplàstica i refredament. A continuació, l'aliatge de titani que ha sofert sinterització per plasma és tractat posteriorment, generalment tractament tèrmic o processament plàstic.
Nous usos dels aliatges de titani
Els aliatges de titani van ser àmpliament utilitzats en el camp aeroespacial en els primers dies, principalment utilitzats per fabricar motors d'avions o components pneumàtics. Més tard, amb el desenvolupament continu de la tecnologia, l'aliatge de titani ha entrat a la vida de la gent normal i l'aliatge de titani també es troba a les fàbriques o aparells domèstics. Ara els països i les institucions competeixen per desenvolupar nous aliatges de titani perquè tinguin les característiques de baix cost i alt rendiment, i el nou desenvolupament d'aliatges de titani en els darrers anys es concentra principalment en els cinc aspectes següents.
1. Aliatge de titani mèdic
L'aliatge de titani té una baixa densitat i una bona biocompatibilitat, el que el converteix en un material mèdic ideal i fins i tot es pot implantar al cos humà. Tanmateix, recentment, els estudiosos japonesos han desenvolupat un nou tipus d'aliatge de titani amb una bona biocompatibilitat, però actualment aquest aliatge no s'ha produït-en massa, i es creu que en un futur proper, aquests aliatges d'-alta qualitat es poden utilitzar àmpliament a la vida diària.
2. Aliatge de titani ignífug
Els aliatges basats en titani-que poden resistir la combustió a determinades pressions, temperatures i velocitats de flux d'aire són resistències de titani. Els Estats Units, Rússia i la Xina han desenvolupat successivament nous aliatges resistius de titani, entre els quals els Estats Units apliquen aquests aliatges resistius de titani als motors, perquè aquests aliatges de titani són insensibles a la combustió, de manera que poden millorar molt l'estabilitat del motor.
3. Tipus d'alta resistència i alta tenacitat
-L'aliatge de titani tipus té les característiques d'alta resistència, bona soldabilitat i un excel·lent rendiment de processament en fred i calent. Els investigadors van utilitzar aquesta llei per preparar aliatges de titani tipus - amb característiques òbvies: bon rendiment de mecanitzat per calor espiritual, bona plasticitat i bon rendiment de soldadura. I les seves propietats mecàniques es milloren molt després del tractament d'envelliment en solució-. Actualment, el Japó i Rússia han preparat aquests aliatges de titani.
4. Compostos de titani-alumini
En comparació amb els aliatges de titani ordinaris, els compostos d'alumini de titani tenen un bon rendiment a alta temperatura, bona resistència a l'oxidació i resistència a la fluència, i són menys densos que els aliatges de titani ordinaris. Aquestes excel·lents característiques estan destinades a activar un nou boom d'aliatge en compostos de titani-alumini. Actualment, els Estats Units han sintetitzat aquest nou aliatge compost de titani-alumini i està en producció en massa.
5. Aliatge de titani d'alta-temperatura
Els aliatges de titani preparats combinant mètodes de solidificació ràpida i mètodes de metal·lúrgia en pols que utilitzen compostos reforçats amb fibres o partícules-tenen excel·lents característiques mecàniques d'alta-temperatura. El límit de temperatura d'ús de l'aliatge de titani d'alta -temperatura és molt superior al de l'aliatge de titani normal. Actualment, als Estats Units s'ha preparat un nou aliatge de titani d'alta temperatura-.
6. Aliatge de titani-níquel
L'aliatge compost de titani i níquel s'anomena "aliatge de memòria", que es fa en una forma predeterminada i després es conforma per restaurar el seu aspecte original amb un lleuger escalfament si es deforma per forces externes. Aquest aliatge es pot utilitzar en diversos camps com ara instrumentació i dispositius electrònics.
