Minulosť, súčasnosť a budúcnosť titánu a titánových zliatin
1. Zdroj kovového titánu
Titánový kov bol prvýkrát objavený amatérskym mineralógom Gregorom v Anglicku v roku 1791. V roku 1795 pomenoval nemecký chemik Klapras túto neznámu kovovú látku po gréckom bohovi Titans. Čínsko-anglický preklad pre "titán". Titán je na Zemi bohatý. Existuje viac ako 140 známych titánových minerálov, ale priemyselné aplikácie sú najmä ilmenit a rutil. Spomedzi nich čínske zásoby ilmenitu tvoria 28 % svetových zásob a sú na prvom mieste na svete.
Titán je vo svete uznávaný netoxický prvok, ale jeho ťažba a výrobné náklady sú vysoké a drahé. Vďaka sérii kvalifikácií, ako je odolnosť voči vysokým a nízkym teplotám, odolnosť voči silným kyselinám a zásadám, vysoká pevnosť a nízka hustota, sa stal špeciálnym materiálom pre rovnakú raketu a satelit NASA a bol tiež použitý v super projektoch, ako napr. Yutu, J-20 a lietadlová loď Shandong mojej krajiny. Po vstupe do civilnej sféry v 80. rokoch sa vďaka svojim prirodzeným antibakteriálnym a biofilným vlastnostiam stal „Čestným kovovým kráľom“ v potravinárskom priemysle.
titánový priemysel mojej krajiny sa začal v 50. rokoch 20. storočia. V polovici-1960 rokov moja krajina vybudovala závody na spracovanie titánu a titánu v Zunyi a Baoji, čo znamená, že Čína sa stala jednou zo svetových priemyselných veľmocí titánu. V 21. storočí vstúpil titánový priemysel mojej krajiny do nového obdobia zrýchleného rozvoja a jeho kapacita na výrobu titánu patrí medzi špičku na svete.
2. Rozdiel medzi čistým titánom a zliatinou titánu
Čistý titán:
Alebo nazývaný priemyselne čistý titán alebo komerčný čistý titán, je odstupňovaný podľa obsahu nečistôt. Má vynikajúci výkon pri lisovaní a zváraní, je necitlivý na tepelné spracovanie a typ štruktúry a má určitú pevnosť za uspokojivých podmienok plasticity. Jeho sila závisí predovšetkým od obsahu intersticiálnych prvkov kyslíka a dusíka. Vlastnosti 99,5 % priemyselného čistého titánu sú: hustota P=4.5g/cm3, bod topenia 1800 stupňov, tepelná vodivosť λ=15.24W/(MK), pevnosť v ťahu σ b{{8} }MPa, predĺženie: δ=25% , Zmenšenie plochy ψ=25%, modul pružnosti E=1.078×105MPa, tvrdosť HB195.
Zliatina titánu:
Zliatina titánu je zliatina zložená z titánu a ďalších prvkov. Ide o pomerne mladý kov a od svojho objavenia má históriu len 60 až 70 rokov. Materiály z titánových zliatin sa vyznačujú nízkou hmotnosťou, vysokou pevnosťou, nízkou elasticitou, vysokou teplotnou odolnosťou a odolnosťou proti korózii a používajú sa hlavne v leteckých motoroch, raketách, raketách a iných komponentoch. Titán má dva druhy alotropných kryštálov; titán je izomér s teplotou topenia 1720 stupňov, a keď je nižší ako 882 stupňov, má tesne zbalenú hexagonálnu kryštálovú mriežkovú štruktúru, nazývanú titán; nad 882 stupňov, ide o telo centrované. Kubická mriežková štruktúra, nazývaná B titán, využíva odlišné charakteristiky dvoch vyššie uvedených štruktúr titánu a pridáva vhodné legovacie prvky na postupnú zmenu teploty fázového prechodu a obsahu fázy, aby sa získali zliatiny titánu (zliatiny titánu) s rôznou štruktúrou.
Prvky z titánovej zliatiny možno rozdeliť do troch kategórií podľa ich vplyvu na teplotu fázového prechodu: ① Prvky, ktoré stabilizujú fázu a a zvyšujú teplotu fázového prechodu, sú stabilné prvky, vrátane hliníka, horčíka, kyslíka a dusíka. Medzi nimi je hliník hlavným legujúcim prvkom titánovej zliatiny, čo má zjavné účinky na zlepšenie pevnosti zliatiny pri izbovej teplote a vysokej teplote, zníženie špecifickej hmotnosti a zvýšenie modulu pružnosti. ② Prvky, ktoré stabilizujú fázu B a znižujú teplotu fázového prechodu, sú stabilné prvky B. Môže sa tiež rozdeliť na izokryštál a eutektoid. Prvý zahŕňa molybdén, niób, vanád atď.; posledný obsahuje chróm, mangán, meď, kremík atď. ③ Prvky, ktoré majú malý vplyv na teplotu fázového prechodu, sú neutrálne prvky, ako je zirkónium a cín.
TA1 (americký štandard Gr1)
Titán TA1 (Gr1) je prvým zo štyroch komerčne čistých druhov titánu. Je to najmäkšia a najviac tvárna z týchto tried. Má maximálnu tvárnosť, vynikajúcu odolnosť proti korózii a vysokú rázovú húževnatosť. Stupeň TA1 je materiálom voľby pre akúkoľvek aplikáciu vyžadujúcu ľahkú tvarovateľnosť a je bežne dostupný ako titánový plech a titánové rúrky.
Trieda TA2 (American Standard Gr2).
Vďaka svojej rôznorodej dostupnosti a širokej dostupnosti je titán triedy TA2 známy ako „ťažný kôň“ komerčného priemyslu čistého titánu. Má veľa rovnakých vlastností ako titán triedy TA1, ale je o niečo silnejší. Oba sú rovnako odolné voči korózii. Táto trieda má dobrú zvárateľnosť, pevnosť, ťažnosť a tvárnosť. Vďaka tomu je titánová tyč a platňa triedy TA2 prvou voľbou pre mnohé aplikácie v stavebníctve, energetike, medicínskom priemysle a mnohých ďalších.
Trieda TA3 (American Standard Gr3).
Táto trieda používa prinajmenšom komerčne čisté triedy titánu, ale to ju neznižuje. Trieda TA3 je pevnejšia ako trieda TA1 a TA2, s podobnou ťažnosťou a len miernou tvárnosťou - má však vyššie mechanické vlastnosti ako jej predchodcovia. Trieda TA3 sa používa v aplikáciách vyžadujúcich strednú pevnosť a primárnu odolnosť proti korózii, ako je letecký priemysel, chemické spracovanie, námorný priemysel atď.
Trieda TA4 (American Standard Gr4).
Trieda TA4 je považovaná za najsilnejšiu zo štyroch komerčne čistých titánov. Je tiež známy svojou vynikajúcou odolnosťou proti korózii, dobrou tvarovateľnosťou a zvárateľnosťou. Používa sa v niektorých komponentoch drakov lietadiel, kryogénnych nádobách, výmenníkoch tepla a iných aplikáciách, ktoré vyžadujú vysoké rozlíšenie.
Trieda TA9 (American Standard Gr7).
Stupeň TA9 je mechanicky a fyzikálne ekvivalentný stupňu TA2, okrem toho, že sa pridáva intersticiálny prvok paládium, aby sa z neho stala zliatina. Stupeň 7 má vynikajúcu zvárateľnosť a vlastnosti a je najodolnejší voči korózii zo všetkých zliatin titánu. V skutočnosti je z redukčných kyselín najviac odolný voči korózii. Stupeň TA9 sa používa pre komponenty chemických procesov a výrobných zariadení. TA9 má extrémne silnú odolnosť proti korózii, najmä v redukčnom kyslom prostredí.
Známka TA9-1 (American Standard Gr11).
Trieda TA9-1 je veľmi podobná triede TA1, okrem toho, že sa pridáva malé množstvo paládia na zvýšenie odolnosti proti korózii, vďaka čomu ide o zliatinu. Táto odolnosť proti korózii sa môže použiť na zabránenie štrbinovej korózii a zníženie kyselín v chloridovom prostredí. Medzi ďalšie užitočné vlastnosti patrí optimálna ťažnosť, tvárnosť za studena, užitočná pevnosť, rázová húževnatosť a vynikajúca zvárateľnosť. Táto zliatina môže byť použitá v rovnakých titánových aplikáciách ako Grade 1, najmä tam, kde je požadovaná korózia.
Ti 6Al-4V (národný štandard TC4, americký štandard Gr5, ako napr
Titánový plech 5. triedy, Titánová doska triedy 5, Titánová tyč 5. stupňa)
Známy ako „ťažný kôň“ zliatin titánu je Ti 6Al-4V alebo titán triedy 5, najbežnejšie používaný zo všetkých zliatin titánu. Predstavuje 50 % celkovej spotreby titánu na svete. Jeho využiteľnosť spočíva v mnohých výhodách. Ti 6Al-4V možno tepelne spracovať, aby sa zvýšila jeho pevnosť. Môže byť použitá v zváraných konštrukciách pri prevádzkových teplotách až do 600 stupňov F. Táto zliatina má vysokú pevnosť pre nízku hmotnosť, užitočnú tvarovateľnosť a vysokú odolnosť proti korózii. Dostupnosť Ti 6AI-4V z neho robí optimálnu zliatinu na použitie v niekoľkých priemyselných odvetviach, ako je letecký, medicínsky, námorný a chemický priemysel. Môže sa použiť na vytvorenie nasledujúceho technického obsahu:
• Letecké turbíny
• Komponenty motora
• Konštrukčné komponenty lietadla
• Letecké spojovacie prvky
• Vysokovýkonné automatické diely
• Námorné aplikácie
• Športové vybavenie
Ti-6AL-4V ELI titánová tyč (národná norma TC4ELI, americká norma Gr23)
Typ Ti 6AL-4V ELI alebo TC4ELI je forma s vyššou čistotou Ti 6Al-4V. Môže byť vyrobený do zvitkov, lanka, drôtu alebo plochého drôtu. Je prvou voľbou všade tam, kde sa vyžaduje vysoká pevnosť, nízka hmotnosť, dobrá odolnosť proti korózii a vysoká húževnatosť. Má vynikajúcu odolnosť voči poškodeniu voči iným zliatinám. Vďaka týmto výhodám je trieda TC4ELI prvotriednou dentálnou a lekárskou kvalitou titánu. Vďaka svojej biokompatibilite, dobrej únavovej pevnosti a nízkemu modulu sa môže použiť v biomedicínskych aplikáciách, ako sú implantovateľné komponenty. Môže sa tiež použiť na podrobné chirurgické zákroky, ako sú:
• Ortopedické kolíky a skrutky
• Ortopedické káble
• Ligatúrny klip
• Chirurgická implantácia
• Ortodontické aparáty
• Pri náhrade kĺbov
• kryogénna nádoba
• Zariadenia na fixáciu kostí
Trieda TA10 (American Standard Gr12).
Titán triedy TA10 má triedu „Vynikajúca“ vďaka svojej vysokej kvalite zvárateľnosti. Je to vysoko odolná zliatina, ktorá poskytuje veľkú pevnosť pri vysokých teplotách. Titán triedy TA10 má podobné vlastnosti ako nehrdzavejúca oceľ radu 300. Zliatina môže byť tvárnená za tepla alebo za studena pomocou lisovania, hydroformovania, ťahového tvárnenia alebo závažia. Jeho schopnosť tvarovať sa rôznymi spôsobmi ho robí užitočným v mnohých aplikáciách. Vysoká odolnosť tejto zliatiny proti korózii ju tiež robí neoceniteľnou pre tie výrobné zariadenia, kde je problémom štrbinová korózia. Trieda TA10 môže byť použitá v nasledujúcich odvetviach a aplikáciách:
• Plášť a výmenník tepla
• Hydrometalurgická aplikácia
• Vysokoteplotná chemická výroba
• Komponenty námornej prepravy a leteckej dopravy
Ti 5Al-2.5Sn
Ti 5Al-2.5Sn je tepelne nespracovateľná zliatina, ktorá môže získať dobrú zvárateľnosť a stabilitu. Má tiež vysokú teplotnú stabilitu, vysokú pevnosť, dobrú odolnosť proti korózii a dobrú odolnosť proti tečeniu. Creep označuje fenomén plastickej deformácie vyskytujúci sa pri vysokej teplote po dlhú dobu. Ti 5Al-2.5Sn sa používa hlavne v lietadlách a drakoch lietadiel a kryogénnych aplikáciách.
