Cyflwyniad i briodweddau titaniwm a aloion titaniwm
1.1 Cyflwyniad i Titaniwm
Mae titaniwm yn fath newydd o ddeunydd, sydd â manteision dwysedd isel, cryfder penodol uchel, ymwrthedd gwres a gwrthiant cyrydiad. Mae'n pwyso dim ond hanner cymaint â haearn, ond mae ei briodweddau mecanyddol, megis morthwylio a lluniadu, yn debyg i gopr. A siarad yn gyffredinol, wrth i'r tymheredd ostwng, bydd ymwrthedd metelau yn gostwng, ond mae titaniwm i'r gwrthwyneb, yr isaf yw'r tymheredd, bydd titaniwm yn dod yn galetach ac yn galetach, a bydd superconductivity yn ymddangos pan gyrhaeddir y tymheredd critigol.
1.2 Cyflwyniad i aloi titaniwm
Mae aloi titaniwm a thitaniwm yn debyg o ran natur i ryw raddau, gyda nodweddion dwysedd isel a chryfder uchel, yn ychwanegol at ei briodweddau mecanyddol rhagorol, ymwrthedd cyrydiad cryf. Ar ben hynny, mae ei gryfder thermol yn uchel, sy'n amlwg yn well na chryfder aloi alwminiwm. Ar yr un pryd, nid oes gan ei briodweddau mecanyddol fawr o newid ar dymheredd isel a thymheredd uwch-isel.
Technoleg newydd a chymhwyso titaniwm
2.1 Dull paratoi titaniwm
Er bod titaniwm yn gymharol helaeth o ran natur, mae hefyd yn fetel prin oherwydd ei fod yn wasgaredig ac yn anodd ei echdynnu. Ar hyn o bryd, mae paratoi titaniwm wedi'i rannu'n ddau gategori: dull lleihau thermol a dull electrolysis halen tawdd.
(1) Paratowyd titaniwm trwy ddull lleihau thermol
Mae dull lleihau thermol ar dymheredd penodol, y defnydd o Li, Na, Mg, Ca a'i hydride ac asiantau lleihau cryf eraill, titaniwm o gyfansoddion titaniwm megis gostyngiad TiCl4, TiO2, K2TiF6. Yn ôl y gwahanol gyfansoddion titaniwm, gellir rhannu technoleg paratoi titaniwm trwy ostyngiad thermol yn dri chategori:
① Titaniwm clorid dull REDOX, megis dull Kroll, dull Hunter, dull Armstrong a dull EMR;
② Dull REDOX o titaniwm ocsid, megis dull OS, proses PRP, dull MHR, ac ati.
③ dull REDOX o titanate.
Ar hyn o bryd, dim ond y dull Kroll a'r dull Hunter y gellir eu cymhwyso'n llwyddiannus mewn cynhyrchu diwydiannol. Mae'r dull Kroll yn defnyddio magnesiwm i ddisodli titaniwm allan o glorid, ac mae'r dull Hunter yn defnyddio metel sodiwm i ddisodli titaniwm allan o glorid. Yn ogystal, mae'r Unol Daleithiau Chicago titaniwm rhyngwladol powdr cwmni datblygu dull Armstrong, ei ddull paratoi yn debyg i ddull Hunter, hefyd yw'r defnydd o leihau sodiwm asiant i buro metel titaniwm. Mae'r Unol Daleithiau eisoes yn defnyddio'r dull hwn ar gyfer cyn-gynhyrchu mewn ffatrïoedd.
(2) Paratoi titaniwm trwy electrolysis halen tawdd
Ym 1959, rhagwelodd Kroll y byddai electrolysis halen tawdd yn disodli Kroll fel y prif ddull o gynhyrchu titaniwm o fewn y pump i ddeng mlynedd nesaf. Dros y blynyddoedd, mae sefydliadau ymchwil a labordai gartref a thramor wedi datblygu cyfanswm o fwy na dwsin o dechnolegau newydd ar gyfer paratoi titaniwm trwy electrolysis halen tawdd, y gellir eu rhannu yn y tri chategori canlynol yn ôl y deunyddiau crai:
① Electrolysis titanate;
(2) Electrolysis clorid titaniwm;
③ Dull electrolytig titaniwm ocsid, gan gynnwys dull FFC Cambridge, proses MER, dull USTB, proses QIT, dull SOM a dull electrolytig hylif ïonig, ac ati.
2.2 Defnydd newydd o ditaniwm
Ers y 1940au, mae'r defnydd o ditaniwm wedi datblygu'n gyflym, ac fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn awyrennau, rocedi, taflegrau, lloerennau, llongau gofod, llongau, diwydiant milwrol, triniaeth feddygol a meysydd petrocemegol. Canfu'r ymchwil ddiweddaraf fod y corff dynol yn cynnwys swm penodol o ditaniwm, bydd titaniwm yn ysgogi celloedd phagocytic, yn gallu cryfhau'r swyddogaeth imiwnedd, mae cymaint o labordai wedi ymrwymo i ddatblygu a chymhwyso titaniwm biolegol.
Technoleg newydd a chymhwyso aloi titaniwm
3.1 Dull paratoi aloi titaniwm
Yn gyffredinol, mae prosesu traddodiadol aloi titaniwm yn mabwysiadu technoleg mwyndoddi a chastio, mae'r dechnoleg brosesu ddiweddaraf wedi'i rhannu'n fel a ganlyn:
(1) Ger technoleg mowldio net;
(2) Technoleg weldio ffrithiant llinell;
(3) technoleg ffurfio superplastig;
(4) Technoleg efelychu cyfrifiadurol o broses paratoi a phrosesu deunydd.
Mae technoleg mowldio net agos yn cynnwys mowldio laser, castio manwl gywir, gofannu marw manwl, meteleg powdr, mowldio jet a dulliau eraill. Meteleg powdr yw'r defnydd o bowdr titaniwm neu bowdr aloi titaniwm fel deunyddiau crai, ar ôl mowldio a sintro, er mwyn cynhyrchu rhannau titaniwm o'r broses newydd. Y cyntaf yw cynhyrchu powdr, yn gyffredinol gan ddefnyddio'r dull o aloi mecanyddol, gan ddefnyddio melin bêl i effeithio'n gryf, malu a throi'r deunydd crai. Yna mae'r aloi sydd wedi ffurfio powdr yn cael ei wasgu a'i ffurfio. Mae dau ddull gwasgu, sef ffurfio pwysau a ffurfio nad yw'n bwysau. Pwrpas y cam hwn yw gwneud siâp a maint penodol yr embryo gwasgu, a gwneud iddo gael dwysedd a chryfder penodol. Yna yn y gwneir y plasma rhyddhau plasma sintering, bydd y defnydd o dyrnio marw uchaf ac isaf ac electrod trydan yn benodol cyflenwad pŵer sintering a gwasgu pwysau a roddir ar y powdr sintered, ar ôl rhyddhau activation, anffurfiannau thermoplastic ac oeri i gwblhau'r paratoi o deunyddiau titaniwm perfformiad uchel. Yna yr aloi titaniwm sintered plasma ar gyfer triniaeth ddilynol, yn gyffredinol triniaeth wres neu brosesu plastig.
3.2 Defnydd newydd o aloion titaniwm
Defnyddiwyd aloion titaniwm yn eang yn y maes awyrofod yn y dyddiau cynnar, yn bennaf wrth gynhyrchu peiriannau awyrennau neu gydrannau niwmatig. Yn ddiweddarach, gyda datblygiad parhaus technoleg, aloi titaniwm wedi mynd i mewn i fywyd pobl gyffredin, yn y ffatri neu ddyfeisiau cartref hefyd ffigur aloi titaniwm. Nawr mae gwledydd a sefydliadau yn sgrialu i ddatblygu aloion titaniwm newydd, fel bod ganddynt nodweddion cost isel a pherfformiad uchel, mae datblygiad newydd aloion titaniwm yn y blynyddoedd diwethaf wedi'i ganolbwyntio'n bennaf yn y pum agwedd ganlynol.
(1) Aloi titaniwm meddygol
Mae aloion titaniwm â dwysedd isel a biocompatibility da yn ddeunyddiau meddygol delfrydol a gellir eu mewnblannu hyd yn oed yn y corff dynol. Mae aloion titaniwm a ddefnyddiwyd yn flaenorol yn y maes meddygol yn cynnwys vanadium ac alwminiwm, a all achosi niwed i'r corff dynol. Ond yn y dyfodol agos, mae ysgolheigion Japaneaidd wedi datblygu math newydd o aloi titaniwm, gyda biocompatibility da, ond nid yw'r aloi wedi'i fasgynhyrchu eto, credir y gellir defnyddio aloi o ansawdd uchel o'r fath yn eang yn y dyfodol agos. mewn bywyd bob dydd.
(2) Aloi titaniwm gwrth-fflam
Mae'r aloi sylfaen titaniwm sy'n gallu gwrthsefyll hylosgi o dan bwysau, tymheredd a chyfradd llif aer penodol yn aloi titaniwm gwrth-fflam. Mae'r Unol Daleithiau, Rwsia a Tsieina wedi datblygu aloion titaniwm gwrthiant newydd, ymhlith y bydd yr Unol Daleithiau yn cymhwyso'r aloion titaniwm gwrthiant hyn i'r injan, oherwydd nid yw'r aloion titaniwm hyn yn sensitif i hylosgiad, felly gallant wella sefydlogrwydd yr injan yn fawr.
(3) math gyda chryfder a chaledwch uchel
mae gan aloi titaniwm math nodweddion cryfder uchel, weldadwyedd da a pherfformiad gweithio oer a phoeth rhagorol. Mae ymchwilwyr yn defnyddio'r gyfraith hon, mae paratoi nodweddion aloi titaniwm -type yn amlwg iawn: perfformiad gweithio poeth da, plastigrwydd da, perfformiad weldio da. Ac mae'r priodweddau mecanyddol yn cael eu gwella'n fawr ar ôl y driniaeth heneiddio datrysiad. Ar hyn o bryd, mae Japan a Rwsia wedi paratoi aloion titaniwm o'r fath.
(4) Cyfansoddion titaniwm ac alwminiwm
O'i gymharu â'r aloi titaniwm cyffredinol, mae gan y cyfansawdd alwminiwm titaniwm berfformiad tymheredd uchel da, ymwrthedd ocsideiddio da a gwrthiant creep, ac mae'r dwysedd yn llai na'r aloi titaniwm cyffredinol. Mae'r nodweddion rhagorol hyn wedi'u tynghedu i Ti - bydd cyfansoddion Al yn cychwyn ffyniant aloi newydd. Mae'r aloi cyfansawdd titaniwm - alwminiwm newydd wedi'i syntheseiddio yn yr Unol Daleithiau ac mae mewn cynhyrchiad màs.
(5) aloi titaniwm tymheredd uchel
Trwy gyfuno'r dull solidification cyflym a dull meteleg powdr, mae gan yr aloi titaniwm a baratowyd gan gyfansawdd wedi'i atgyfnerthu â ffibr neu gronynnau nodweddion mecanyddol tymheredd uchel rhagorol. Mae terfyn tymheredd aloi titaniwm tymheredd uchel yn llawer uwch na therfyn aloi titaniwm cyffredin. Ar hyn o bryd, mae'r Unol Daleithiau wedi paratoi aloi titaniwm tymheredd uchel newydd.
(6) aloi nicel titaniwm
Mae aloi titaniwm a nicel, a elwir yn "aloi cof," yn cael ei wneud yn siâp a bennwyd ymlaen llaw. Ar ôl cael ei siapio, os caiff ei ddadffurfio gan rymoedd allanol, gellir ei adfer i'w ymddangosiad gwreiddiol gydag ychydig o wres. Gellir defnyddio'r aloi hwn mewn amrywiol feysydd megis offeryniaeth a dyfeisiau electronig.
Statws presennol datblygu deunydd aloi titaniwm yn Tsieina
Mae aloi titaniwm yn cyfeirio at amrywiaeth o fetelau aloi wedi'u gwneud o ditaniwm a metelau eraill. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae Tsieina wedi cyhoeddi polisïau'n aml i annog ymchwil a datblygu, cynhyrchu a chymhwyso deunyddiau aloi titaniwm. Yn y farchnad fyd-eang, defnyddir deunyddiau aloi titaniwm yn bennaf yn y diwydiant hedfan, y diwydiant amddiffyn, a diwydiannau eraill. Yn eu plith, mae'r galw am geisiadau yn y diwydiant hedfan yn cyfrif am tua 50%, yn bennaf ar gyfer cynhyrchu awyrennau a pheiriannau. Yn strwythur galw deunyddiau titaniwm yn ein gwlad, defnyddir deunyddiau prosesu titaniwm yn bennaf ym maes diwydiant cemegol, a dim ond 20% yw cyfran y deunyddiau titaniwm a ddefnyddir mewn awyrofod domestig, sy'n dangos bod potensial mawr yn y farchnad titaniwm deunyddiau a ddefnyddir mewn hedfan yn ein gwlad. Ar hyn o bryd, ym maes aloi titaniwm pen uchel, prin yw'r mentrau a all gynhyrchu gwialen a gwifren aloi titaniwm hedfan milwrol yn ein gwlad, sy'n batrwm cystadleuaeth "duopoli".
1. Mae'r polisi yn annog datblygu deunyddiau aloi titaniwm
Mae aloion titaniwm yn cyfeirio at amrywiaeth o fetelau aloi wedi'u gwneud o ditaniwm a metelau eraill. Mae llawer o wledydd yn y byd wedi sylweddoli pwysigrwydd deunyddiau aloi titaniwm, ac wedi cynnal ymchwil a datblygu arno, ac fe'i cymhwyswyd yn ymarferol. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae Tsieina wedi cyhoeddi polisïau'n aml i annog ymchwil a datblygu, cynhyrchu a chymhwyso deunyddiau aloi titaniwm. Yn 2019, yn ôl y wybodaeth a ddatgelwyd yn y Catalog Canllawiau ar gyfer Addasu Strwythur Diwydiannol (Drafft 2019), deunyddiau carbid smentio strwythur cyfansawdd uwch-ddirwy, ultra-bras, perfformiad uchel a chynhyrchion prosesu dwfn, deunyddiau aloi titaniwm modwlws isel, gwrthsefyll cyrydiad bydd deunyddiau aloi titaniwm, caewyr aloi titaniwm ar gyfer awyrofod ac yn y blaen yn cael eu rhestru fel prosiectau a anogir ar gyfer addasu strwythur diwydiannol.
2. Defnyddir deunyddiau aloi titaniwm yn bennaf mewn meysydd awyrofod a milwrol
Yn y farchnad fyd-eang, defnyddir deunyddiau aloi titaniwm yn bennaf yn y diwydiant hedfan, y diwydiant amddiffyn, a diwydiannau eraill. Yn eu plith, mae'r galw am geisiadau yn y diwydiant hedfan yn cyfrif am tua 50%, yn bennaf ar gyfer cynhyrchu awyrennau a pheiriannau. Yn strwythur galw deunyddiau titaniwm yn Tsieina, defnyddir deunyddiau prosesu titaniwm yn bennaf yn y maes cemegol. Mae'r gwahaniaeth pwysicaf o'i gymharu â'r byd yn y maes hedfan. Mae deunyddiau titaniwm a ddefnyddir mewn hedfan bob amser wedi cyfrif am tua 53% o gyfanswm y galw am ddeunyddiau titaniwm yn y byd, tra mai dim ond 20% yw cyfran y deunyddiau titaniwm a ddefnyddir mewn awyrofod domestig, sy'n dangos bod potensial mawr o hyd yn y farchnad titaniwm deunyddiau a ddefnyddir mewn hedfan yn Tsieina.
Crynodeb
Mae gan ditaniwm lawer o fanteision digymar o fetel, gyda chynnydd cymdeithas, bydd datblygiad gwyddoniaeth a thechnoleg, titaniwm ac aloi titaniwm yn cael eu defnyddio'n ehangach, bydd y galw dynol am ditaniwm a aloi titaniwm yn cynyddu, a chost cynhyrchu uchel yw un o'r rhain. prif resymau i gyfyngu ar hyrwyddo a defnyddio titaniwm ac aloi titaniwm. Felly, gall datblygu a chymhwyso proses gynhyrchu barhaus diogelu'r amgylchedd cost isel, ar raddfa fawr ac ecolegol wneud defnydd ehangach o aloion titaniwm a thitaniwm.
