Titanyum kullanımları ve uygulamaları

Titanyum endüstrisi zinciri aşağıdaki dört parçaya ayrılabilir:

1 Titanyum cevheri, rutil vb.nin birincil zenginleştirilmesi ve fiziksel yöntemlerle daha yüksek tenörlü konsantrelerin elde edilmesi.

2 Yüksek saflıkta titanyum dioksit, konsantrelerin işlenmesi ve saflaştırılması yoluyla hazırlanır ve titanyum dioksit endüstrisinde kullanılır.

Titanyum tetraoksit, titanyum süngeri üretmek için oksidasyon, indirgeme ve diğer işlemler yoluyla titanyum triklorür üretir

4. Titanyum ve titanyum alaşımlarının üretiminde kullanılan titanyum külçelerin yoğun kristal yapısını elde etmek için titanyum süngerin dökümü.

Titanyum Sünger

Titanyum Sünger

Titanyum sünger, %98,5-99,7% saflığa sahip titanyum sünger elde etmek için titanyum tetraklorürün magnezyum veya sodyum ile indirgenmesini ifade eder. Titanyum endüstrisinin üretiminde en önemli hammaddedir. Titanyum sünger, birincil ürünlerin titanyum metal üretim sürecidir, endüstriyel saf titanyumun daha fazla dökümünden sonra titanyum külçe elde edilmesi gerekir ve ilgili titanyum veya titanyum alaşımına işlenebilir.

Titanyum süngerin hazırlanması: esas olarak magnezyum termal indirgeme yöntemi (Kroll yöntemi), sodyum indirgeme yöntemi (Hunt yöntemi) ve erimiş tuz elektrolizi. Magnezyum indirgeme yönteminin avantajı, magnezyumun geri dönüştürülebilmesidir. Karşılaştırıldığında, ürün kalitesi daha iyidir ve metal yabancı madde içeriği daha düşüktür, ancak tek fırının üretim kapasitesi daha küçük ve sodyum tüketimi daha fazladır. Erimiş tuz elektrolizi ise hâlâ yarı endüstriyel deney aşamasındadır.

Titanyum dioksit ve uygulaması

Titanyum dioksit

Bilimsel olarak titanyum dioksit (TiO2) olarak bilinen titanyum dioksit, mükemmel optik ve pigment özelliklerine sahip, çoğunlukla beyaz inorganik pigmentler olarak kullanılan çok kararlı bir oksittir. Kaplama, plastik, kağıt yapımı, matbaa mürekkebi, endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan, toksik olmayan, en iyi örtme gücüne, en iyi beyazlığa ve parlaklığa sahip, dünyada en iyi performansa sahip beyaz pigment olarak kabul edilmektedir. kimyasal elyaf, kauçuk, kozmetik vb.

Çin titanyum dioksit uygulama alanları küresel titanyum dioksit uygulama dağılımı

Sülfürik asit ve klorlama titanyum dioksit endüstriyel üretim yöntemleri: sülfürik asit üretim teknolojisi olgun, basit ekipmandır, ancak dezavantajı üretim sürecinin ve çevre kirliliğinin ciddi olmasıdır; Klorlama teknolojisi ileri düzeydedir, üretim kapasitesi büyüktür, ürün kalitesi yüksektir, beyazlık ve partikül boyutu dağılım aralığı dardır. Aynı zamanda klor da geri dönüştürülebilir; dezavantajı, hammadde gerekliliklerinin çok katı olması, hammaddenin doğal veya sentetik rutil ve %90-95% TiO2 içeriğine sahip titanyum cürufu olması gerektiğidir.

Titanyum dioksit üretimi için sülfürik asit işlemi

Titanyum dioksitin sülfürik asit üretim süreci

Titanyum dioksitin klorlama yöntemiyle üretim süreci

Titanyum dioksitin klorlama yöntemiyle üretim süreci

Titanyum dioksitin üç kristal türü vardır: rutil, anataz ve plaka. Plaka titanyum tipi endüstride pigment olarak kullanılamaz, kullanılan ana pigmentler anataz ve rutil titanyum dioksittir.

Rutil titanyum dioksit, yüksek saflık, ince ve düzgün parçacıklar, iyi optik özellikler, güçlü kırılma gücü, yüksek akromatik güç, güçlü gizleme gücü, düşük yağ emme, su dağılımı vb. avantajlara sahiptir. Esas olarak kaplama endüstrilerinde kullanılır. matbaa mürekkebi, kimyasal elyaf, kauçuk, cam, kozmetik, sabun, plastik ve kağıt yapımı. Rutil titanyum dioksit, yalnızca anataz titanyum dioksitin avantajlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda daha iyi hava koşullarına ve kaplama gücüne de sahiptir; esas olarak yüksek dereceli endüstriyel boyalarda, parlak lateks boyalarda, plastiklerde, yüksek renklendirme gücünde ve kauçuk malzemelerin hızlı gereksiniminde, gelişmiş kağıt kaplamada kullanılır. Pigment performansından rutil titanyum dioksit, Çin'de 2010 yılının büyük bir kısmında kaplama işlemi için ürünün yüzeyindeki anataz titanyum dioksit, rutil titanyum dioksitten üstündür. 2010 yılında Çin'deki toplam rutil titanyum dioksit miktarı %57 olup, dünya seviyesi olan %90'ın çok altındadır. Gelecekte, Çin'deki rutil titanyum dioksit oranının iyileştirilmesi için hala daha fazla alan var.

Şu anda, titanyum dioksit endüstrisi üç büyük düzenleme yaşamaktadır: (1) dünyanın titanyum dioksit üretimindeki artış nispeten yavaştır; Asya-Pasifik bölgesinde, özellikle de Çin'in titanyum dioksit üretimindeki büyüme daha hızlıdır; dünyanın titanyum dioksit endüstrisi Asya'dadır. -Pasifik bölgesinin özellikle Çin'in transfer eğilimi ortada; (2) titanyum dioksitin performansının daha yüksek bir talep ortaya koymasıyla birlikte, titanyum dioksit kaplama işlemi her türlü özel titanyum dioksit türünün önemli bir aracı haline geldi, titanyum dioksit endüstrisi genel mallardan sıradan mallara kadar sürekli olarak gelişiyor ürünler. Özel ürünler (3) yeni piyasaya sürüldü; titanyum dioksit iki türe ayrılır: anataz ve rutil; anataz titanyum dioksit, yüksek fiyatı nedeniyle hala pazar payının bir kısmını işgal etmektedir, ancak rutil titanyum dioksit ile endüstrinin gelecekteki gelişme eğilimi olarak performansı hala mükemmeldir. Çin'in titanyum dioksit ürün yapısında rutil titanyum dioksitin oranı artıyor, yaklaşık %57'ye tekabül ediyor, ancak yine de dünyadaki %90'lık oranın çok altında. Çin'in titanyum dioksit ürün yapısı aktif olarak rutil titanyum dioksit yönünde gelişiyor. Özetle, Çin'in titanyum dioksit endüstrisi, özellikle de özel rutil titanyum dioksite yönelik beklentiler hâlâ iyimser.

Titanyum ve titanyum alaşımının uygulanması

Titanyum 1950'li yıllarda geliştirilen önemli bir metal yapıdır, düşük yoğunluklu, yüksek özgül mukavemetli, iyi korozyon direnci, düşük ısı iletkenliği, toksik olmayan ve manyetik olmayan, kaynaklanabilir, biyouyumlu, yüzey dekorasyonu vb. özelliklere sahip titanyum alaşımları yaygın olarak kullanılmaktadır. havacılık, uzay, kimya endüstrisi, petrol, elektrik, tıbbi bakım, inşaat, spor malzemeleri ve diğer alanlarda. Dünyadaki birçok ülke titanyum alaşımlı malzemelerin önemini kavramış, araştırma ve geliştirme çalışmaları yapmış ve uygulamaya geçirmiştir.

Titanyum ve titanyum alaşımının uygulama alanları

2011 yılında küresel ticari havacılık tüketiminin oranı %46'ya ulaşmış, koruyucu titanyum oranı %9 (özellikle askeri havacılık), havacılık alanında titanyum tüketimi oranı %50'nin üzerindedir; endüstriyel titanyum tüketiminin oranı %43, gelişmekte olan pazarlardaki titanyum tüketiminin oranı ise %2'dir.

Titanyum ürünlerine yönelik bölgesel talebin yapısında belirgin farklılıklar vardır.

Bölgesel titanyum ürünleri talep yapısında belirgin farklılıklar bulunmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa Birliği'nde, özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde, havacılık ve savunma sanayiinin titanyum ürünlerine olan talebi, havacılık ve savunma sanayinde %50 civarındadır. Japonya'da kimya endüstrisindeki endüstriyel titanyum talebe hakimdir. Japonya Titanyum Birliği'ne göre havacılık, Japonya'nın titanyum talebinin yalnızca %2-3 kadarını oluşturuyor. Japonya'daki duruma oldukça benzer şekilde, titanyum ürünlerine olan talebin çoğu kimya ve enerji sektörlerinden geliyor; havacılık ve uzay sektörü ise yalnızca %10'u oluşturuyor. Her ne kadar Çin dünyanın en büyük titanyum üreticilerinden ve tüketicilerinden biri haline gelmiş olsa da, üretimin çoğu çerçevelerde, golf sopalarında veya kimya endüstrisinin korozyona dayanıklı borularında kullanılan daha düşük dereceli titanyumla sınırlıydı. Ancak son yıllarda Asya'da havacılık alanında kullanılan titanyum miktarı önemli ölçüde arttı, dolayısıyla titanyum pazarının daha parlak bir geleceğe sahip olduğu açık.

Küresel Titanyum Tüketim Yapısı Çin Titanyum Tüketim Yapısı

Havacılık

Havacılık alanında titanyum, başta Amerika Birleşik Devletleri olmak üzere batı ülkelerinde yoğunlaşmış olup, bu alanda kullanılan titanyum malzemelerin %60'ı bu alanda kullanılmaktadır. Asya ülkeleri arasında Japonya ve Çin'in titanyum alanına yaklaşık %10'luk yatırımı var. Ancak son yıllarda Asya havacılık endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte havacılık alanında titanyum tüketimi artacaktır. Küresel olarak havacılık ve uzay endüstrisi, titanyum pazarında çok önemli bir konuma sahiptir ve tarihsel olarak titanyum endüstrisindeki değişiklikler, havacılık ve uzay endüstrisi ile yakından ilişkilidir.

Ekonomik büyüme yeni yüksek talep katıyor; küresel titanyum üretimi 2011'de 14,8 milyon tona ulaştı; bunun yaklaşık 6,4 milyon tonu ticari havacılık titanyumu, küresel hava taşımacılığına yönelik gelecekteki talep hala çok büyük, önümüzdeki 20 yılda talebin artması bekleniyor. yeni uçak sayısı 3 milyon civarında, aynı zamanda yeni uçak eski uçak titanyum talebine göre, 20 yıl içinde ticari uçaklarda ortalama titanyum talebinin 40 ton/şasi olması bekleniyor. Önümüzdeki 20 yılda ticari havacılık için titanyum malzemelerine yönelik küresel talebin yaklaşık 120 milyon ton olacağı, yıllık bileşik büyüme oranının yaklaşık %17 olacağı ve titanyum malzemelerine yönelik yıllık ortalama talebin 6 milyon ton olacağı tahmin ediliyor. Sivil havacılık titanyum malzemeleri alanı hızlı bir büyüme gösterecek. Askeri havacılık alanı da yeni bir fırsat olacak; Küresel jeopolitik gerginlikler ve artan dünya askeri harcamaları nedeniyle askeri havacılık alanında da yeni talep görülmesi bekleniyor.

Sivil Uçak

Titanyum alaşımının uçaklarda başlıca kullanım alanları şunlardır:

(1) Yapısal ağırlığın azaltılması ve yapısal verimliliğin arttırılması: uçak yapısındaki gelişmiş taktik teknoloji performansı (süpersonik uçaklar gibi) ağırlık katsayısı gereklilikleri nispeten düşüktür (yani: gövde yapısal ağırlığı / sıradan uçak kalkış ağırlığı) ve titanyum alaşımı Yapısal çelik ve yüksek sıcaklık alaşımları yerine güçlü çeliğin özelliklerine yakın ancak yoğunluğu düşük olan bir mukavemete sahiptir, yapının ağırlığını büyük ölçüde azaltır, aynı zamanda maliyet tasarrufu sağlar; örnek olarak motoru alalım. İstatistikler, uçak motorunun kalitesinin her kilogram için bir kilogram azaldığını, kullanım maliyetinin ise yaklaşık 220-440 ABD doları kadar azaltılabileceğini gösteriyor.

(2) yüksek sıcaklıkta parça kullanımı ile gereksinimler: titanyum alaşımı, 350 derecede uzun süreli çalışma için Ti-6Al-4V gibi iyi bir ısı direncine sahiptir, yani düzlemde yüksek sıcaklık parçaları (arka gövde vb. gibi) yüksek sıcaklık performansının yerine geçebilir, alüminyum alaşımı TC11'in gereksinimlerini karşılamaz, uzun süreli çalışma için 500 derece olabilir, motorda basınçlı parçalar olabilir yüksek sıcaklık alaşımlarının ve paslanmaz çeliğin yerini alır.

(3) kompozit yapı ile uyum gereksinimlerini karşılamak için: ağırlığı azaltmak ve gizlilik gereksinimlerini karşılamak için, gelişmiş uçaklar çok sayıda kompozit malzeme kullanır, titanyum alaşımı ve kompozit malzeme mukavemeti ve sertliği daha iyi uyum sağlar, iyi bir sonuç elde edebilirsiniz ağırlık azaltma etkisi. Aynı zamanda, daha yakın potansiyel nedeniyle galvanik kaplin korozyonu üretmek kolay değildir, bu nedenle yapısal bileşenlerin ve bağlantı elemanlarının ilgili parçaları titanyum alaşımının kullanımına uygundur.

(4) Yüksek korozyon direnci ve uzun ömür gereksinimlerini karşılayın: titanyum alaşımı, yüksek yorulma ömrüne ve mükemmel korozyon direncine sahiptir; bu, yapının korozyon direncini ve ömrünü artırabilir ve gelişmiş havacılığın yüksek güvenilirliği ve uzun ömrü gereksinimlerini karşılayabilir. motor ömrü.

Askeri uçak

Askeri silahların geliştirilmesi ve tedariki, hafif ve esnek olma yönünde gelişmeye devam edecek, savaş uçaklarının savaş performansı gereksinimlerini karşılamak için ileri tasarım teknolojisinin kullanılmasının yanı sıra çok sayıda silah kullanılması da gerekecek. Mükemmel performansa sahip malzemelerin yanı sıra ileri teknoloji ve üretim teknolojisi. . Çok sayıda titanyum alaşımı, gelişmiş titanyum alaşımlarının uygulama düzeyini artıran önemli önlemlerden biridir. 1960'lı yıllardan itibaren yabancı askeri uçaklarda kullanılan titanyum miktarı yıldan yıla artmış, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri tarafından tasarlanan çeşitli tipteki gelişmiş askeri savaş uçakları ve bombardıman uçaklarındaki titanyum alaşımlarının miktarı %20'nin üzerinde sabitlenmiş ve miktar Yeni modellerde kullanılan titanyum alaşımlarının oranı %20'nin üzerinde sabitlendi. Tüketim ciddi bir artışa neden oldu.

Otomobil endüstrisi

Yakıt tüketiminin azaltılması ve zararlı atık (CO2, NOX, vb.) emisyonlarının azaltılması, otomotiv endüstrisindeki teknolojik ilerlemenin ana itici güçlerinden ve yönlerinden biri haline gelmiştir. Araştırmalar, hafifliğin yakıt tasarrufu ve kirliliği azaltmada etkili bir önlem olduğunu gösteriyor. Otomobil kütlesinde %10'luk bir azalmayla, yakıt tüketimi %8-10% oranında azaltılabilir ve egzoz emisyonları %10 oranında azaltılabilir. Sürüş sırasında aracın hızlanma performansı iyileştirilir ve aracın stabilitesi, gürültüsü ve titreşimi iyileştirilir. Çarpışma güvenliği açısından araç ağırlığının hafiflemesinden sonra atalet küçük olur ve fren mesafesi kısalır.

Alüminyum, magnezyum, titanyum gibi hafif malzemeler ve alüminyum, magnezyum, titanyum vb. gibi diğer alternatif malzemeler, hafifleştirmede tercih edilen yöntemdir. 2009 yılında küresel otomotiv titanyum kullanımı 3000 tona ulaştı. Titanyumun otomobil uygulamalarında uzun yıllara dayanan bir geçmişi var, şu anda arabaların neredeyse tamamı titanyum kullanıyor, Japonya'nın titanyumlu otomobili 600 tondan fazla, küresel otomobil endüstrisinin gelişmesiyle birlikte titanyumlu otomobil hala hızla artıyor.

Titanyum kullanmanın avantajları şunlardır: ağırlığı azaltmak, yakıt tüketimini azaltmak; güç aktarım verimliliğini artırın, gürültüyü azaltın; titreşimi azaltın, yükü azaltın; Otomobilin dayanıklılığını ve çevre korumasını artırın.

Medikal Endüstrisi

Titanyum Ekleme Vidaları Titanyumun tıp alanında geniş bir uygulama yelpazesi vardır. Titanyum insan kemiklerine yakın, biyouyumlu ve insan vücuduna hiçbir toksik yan etkisi olmayan bir malzemedir. İnsan implantı insan yaşamı ve sağlığıyla yakından ilgili özel fonksiyonel bir malzemedir. Diğer metal malzemelerle karşılaştırıldığında titanyum ve titanyum alaşımlarının kullanımı aşağıdaki avantajlara sahiptir: 1. hafiflik; düşük elastikiyet modülü; 3. manyetik olmayan; 4. toksik değildir; 5. korozyon direnci; 6. Yüksek mukavemet ve tokluk. Cerrahi implantlarda titanyum alaşımlarının kullanımı her yıl %5-7 oranında artıyor. Titanyum ve titanyum alaşımından femur, kalça eklemleri, humerus, kafatası, diz eklemleri, dirsek eklemleri, omuz eklemleri, metakarpofalangeal eklemler, çene ve kapakçıklar kalp, böbrek farklılaşma membranları, vazodilatörler, splintler, protezler, sıkma vidaları imalatı insan vücuduna nakledilecek yüzlerce metal parçayı kullanarak iyi sonuçlar elde etti ve tıp camiasında yüksek derecede değerlendirme kazandı.

Kimyasal endüstri

Titanyum mükemmel korozyon direncine, mekanik özelliklere ve proses performansına sahiptir ve ulusal ekonominin birçok sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle kimyasal üretimde paslanmaz çelik yerine titanyum, nikel bazlı alaşımlar ve diğer nadir metaller korozyona dayanıklı malzemeler olarak tercih edilmektedir. Üretimin arttırılması, ürün kalitesinin iyileştirilmesi, ekipmanların kullanım ömrünün uzatılması, tüketimin azaltılması, enerji tüketiminin azaltılması, maliyetlerin düşürülmesi, kirliliğin önlenmesi, çalışma koşullarının iyileştirilmesi, işgücü verimliliğinin artırılması açısından bu çok önemlidir.

Titanyum, kimyasal ekipmanlarda ana korozyon önleyici malzemelerden biri haline geldi ve kimya tesislerinde korozyon direncini kanıtladı. Titanyum kimyasal ekipmanlarda ideal bir malzeme olarak kullanılmasının yanı sıra mühendisler ve teknisyenler tarafından da giderek daha fazla ilgi görmektedir.

Yıllar süren tanıtımdan sonra, mükemmel korozyona dayanıklı malzemeler olarak titanyum ve alaşımları kimyasal üretiminde yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Titanyum ekipmanının uygulaması, orijinal soda külü, kostik soda endüstrisinden klorat, amonyum klorür, üre, organik sentez, boyalar, inorganik tuzlar, pestisitler, sentetik elyaflar, gübreler, ince kimya endüstrisi vb.'ye kadar genişletildi. Ekipmanlar küçükten teke doğru geliştirilmiş ve çeşitlendirilmiştir.

Anket sonuçları, titanyum ısı eşanjörlerinin %57'sini, titanyum anotların %20'sini, titanyum kapların %16'sını ve diğerlerinin %7'sini oluşturduğunu gösteriyor. Kimya endüstrisinde "iki bazlı", kimyasal ekipmanlarda en fazla miktarda titanyum ısı eşanjörü bulunur.

Son yıllarda, Çin'in titanyum malzeme üretim teknolojisi hızla ilerledi; havacılık titanyumu, askeri titanyum, araçlar için titanyum ve diğer çok hızlı büyüme, özellikle havacılık ve uzay alanında, kimya endüstrisini yakalama eğilimi var. . Genel olarak, titanyum teknolojisi içeriğine sahip kimya endüstrisi küçük, katma değeri düşük ürünlerdir ve titanyum içeren kimya endüstrisinin payının giderek azalması kaçınılmazdır.

Deniz Mühendisliği

Bilim ve teknolojinin gelişmesi ve kara kaynaklarının giderek tükenmesiyle birlikte insani gelişme ve okyanuslardan yararlanma gündeme gelmiştir. Titanyum, deniz suyunun tuzdan arındırılması, gemiler, okyanus termal enerjisi geliştirme ve deniz yatağı kaynak çıkarma ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan mükemmel deniz suyu korozyon direncine sahiptir.

Buzkıran 1960'lı yılların başlarında Çin, titanyum ve titanyum alaşımlarının gemilerde ve deniz mühendisliği ekipmanlarında uygulanmasını incelemeye başladı ve çok sayıda çalışma yaptı, temel olarak titanyum alaşımlarının çeşitli kalitelerini, farklı özelliklerini, tam özelliklerini oluşturdu. gemiler. Sistem. Titanyum ve titanyum alaşımlarının özellikleri nedeniyle gemi ve deniz ekipmanlarının uygulanmasında benzersiz avantajlara sahiptirler; nükleer denizaltılarda, denizaltılarda, atomik buz kırıcılarda, hidrofoillerde, uçan araçlarda, mayın tarama gemilerinde ve pervanelerde, deniz suyunda, yoğunlaştırıcılarda, ısı değiştiricilerde ve yakında.

Gemi uygulamalarında, Çin'de titanyumun mevcut kullanımı çok azdır ve geminin toplam ağırlığının %1'inden daha azına karşılık gelmektedir.

Gemiler ve deniz mühendisliği ekipmanları alanında titanyum ve titanyum alaşımı büyük bir gelişme potansiyeline sahiptir. Ve tuzdan arındırma ve kıyı elektrik santrallerinde, Çin'in mevcut tuzdan arındırma ve kıyı elektrik santrali pazar talebinin çok büyük olması nedeniyle, titanyum alaşımının maliyetini daha da azaltmak ve ürün kalitesinin istikrarını artırmak için, titanyum alaşımı pazar beklentilerinin uygulanması çok geniş olacaktır. . Çok geniş.

Günlük hayat

Titanyum günlük yaşamda çok yaygın olarak kullanılan, golf kafaları, bisiklet çerçeveleri, tenis raketleri, tekerlekli sandalyeler, gözlük çerçeveleri vb. gibi her yerde titanyuma uygulanacaktır.

Sporda kullanılan titanyumun hafif ve yüksek mukavemet özelliklerine dayanarak, ilk tenis raketinden itibaren badminton raketi yavaş yavaş golf kulüplerine ve spor araba yarışlarına doğru genişledi. 2008'de Çin'in eğlence amaçlı spor tüketimi, toplam titanyum tüketiminin %13'ünü oluşturuyordu; yalnızca golf sopalarında ve şaftlarda kullanılan titanyum miktarı 1000 tonun üzerindeydi. Titanyumdan yapılmış bisiklet kadroları da çok popüler, titanyum bisiklet üreten 50'ye yakın firma var, ABD en büyük titanyum bisiklet üreticisi ve tüketicisi oldu. Titanyumun hafiflik özelliği gözlük çerçevelerinde kullanılır ve titanyumun ciltte alerji yapması da kolay değildir ve anodik işlemden sonra titanyum yüzeyi renkli bir etki yaratabilir, bu nedenle 1980'lerden bu yana çerçevelerde kullanılmaktadır.