1. فرآیندهای جدید ، فناوری ها و کاربردهای جدید تیتانیوم
1.1 روش آماده سازی تیتانیوم
اگرچه تیتانیوم از نظر ماهیت نسبتاً فراوان است ، اما یک فلز نادر است زیرا پراکنده و استخراج آن دشوار است. در حال حاضر ، تهیه تیتانیوم به دو دسته تقسیم می شود:روش کاهش حرارتی وتروش الکترولیز نمک مذاب.
(1) تهیه تیتانیوم با روش کاهش حرارتی روش کاهش حرارتی کاهش تیتانیوم از ترکیبات تیتانیوم مانند TICL 4 ، TIO 2 ، K 2 TIF 6 و غیره در دمای خاصی با استفاده از عوامل کاهش دهنده قوی مانند Li ، Na ، Mg ، CA و هیدیدهای آنها است. بسته به ترکیب تیتانیوم ، روش کاهش حرارتی برای تهیه تیتانیوم را می توان به سه دسته تقسیم کرد:
① روش ردوکس کلرید تیتانیوم ، مانند روش کرول ، روش شکارچی ، روش آرمسترانگ و روش EMR.
② روش ردوکس اکسید تیتانیوم ، مانند روش سیستم عامل ، فرآیند PRP ، روش MHR.
③ روش ردوکس تیتانات.
در حال حاضر ، فقط روش Kroll و روش شکارچی با موفقیت در تولید صنعتی قابل استفاده است. روش Kroll از منیزیم برای جایگزینی تیتانیوم در کلرید استفاده می کند ، در حالی که روش شکارچی از سدیم برای جایگزینی تیتانیوم در کلرید استفاده می کند. علاوه بر این ، روش آرمسترانگ که توسط شرکت بین المللی پودر تیتانیوم شیکاگو در ایالات متحده ساخته شده است ، مشابه روش شکارچی است زیرا از سدیم به عنوان عامل کاهش دهنده برای تصفیه تیتانیوم استفاده می کند. ایالات متحده شروع به استفاده از این روش برای پیش تولید در کارخانه ها کرده است.
(2) تهیه تیتانیوم توسط الکترولیز نمکی مذاب در سال 1959 ، کرول پیش بینی کرد که الکترولیز نمک مذاب جایگزین روش کرول را جایگزین می کند و به روش اصلی تولید تیتانیوم در سال بعد {2} تبدیل می شود. با گذشت سالها ، مؤسسات تحقیقاتی علمی و آزمایشگاه های داخل خانه و خارج از کشور در مجموع بیش از ده ها فناوری جدید برای تهیه تیتانیوم توسط الکترولیز نمک مذاب ایجاد کرده اند.
آنها را می توان با توجه به مواد اولیه به سه دسته زیر تقسیم کرد:
① الکترولیز تایتنات ؛
② الکترولیز کلریدهای تیتانیوم ؛
③ الکترولیز اکسیدهای تیتانیوم ، از جمله روش FFC کمبریج ، فرآیند MER ، فرآیند USTB ، فرآیند QIT ، روش SOM و روش الکترولیز مایع یونی.
1.2 استفاده جدید از تیتانیوم
از دهه 1940 ، استفاده از تیتانیوم به سرعت توسعه یافته و به طور گسترده ای در آن مورد استفاده قرار گرفته استهواپیما ، موشک ، موشک ، ماهواره های مصنوعی ، فضاپیما ، کشتی ها, صنعت نظامی ، معالجه پزشکی، صنعت پتروشیمی و سایر زمینه ها. آخرین تحقیقات نشان داده است که بدن انسان حاوی مقدار مشخصی از تیتانیوم است که می تواند فاگوسیت ها را تحریک کرده و ایمنی را تقویت کند. بنابراین ، بسیاری از آزمایشگاه ها به توسعه و کاربرد تیتانیوم بیولوژیکی متعهد هستند.
فرآیندهای ، فناوری ها و کاربردهای جدید آلیاژهای تیتانیوم
2.1 روشهای آماده سازی آلیاژهای تیتانیوم
پردازش سنتی آلیاژهای تیتانیوم به طور کلی فناوری ذوب و ریخته گری را اتخاذ می کند. آخرین فن آوری های پردازش به دسته های زیر تقسیم می شوند:(1) فناوری تشکیل نزدیک شبکه ؛ (2) فناوری جوش اصطکاک سیم ؛ (3) فناوری شکل گیری فوق العاده پلاستیک ؛ (4) فناوری شبیه سازی رایانه ای فرآیند تهیه و پردازش مواد.
فناوری شکل گیری نزدیک شبکه شامل تشکیل لیزر ، ریخته گری دقیق ، جعل دقیق ، متالورژی پودر ، قالب تزریق و روش های دیگر است. متالورژی پودر فرآیند جدیدی است که از پودر تیتانیوم یا پودر آلیاژ تیتانیوم به عنوان مواد اولیه ، از طریق تشکیل و پخت و پز ، برای تولید قطعات تیتانیوم استفاده می کند.
1. برای تولید پودر ، به طور کلی از روش آلیاژ مکانیکی استفاده می شود ، با استفاده از یک آسیاب توپ برای ضربه شدید ، خرد کردن و هم زدن مواد اولیه.
2. آلیاژ که به پودر تشکیل شده است فشار داده می شود و تشکیل می شود. دو روش فشرده وجود دارد ، یعنی تشکیل فشار و شکل گیری بدون فشار. هدف از این مرحله به دست آوردن یک شکل و اندازه خاص از جنین فشرده شده و ایجاد چگالی و استحکام خاصی است.
3. بعد از اینکه خالی در معرض تخلیه پلاسما قرار می گیرد ، از الکترودهای فوقانی و تحتانی برای استفاده از منبع تغذیه پخت و پز خاص استفاده می شود و فشار فشار به پودر سینتر شده و مواد تیتانیوم با کارایی بالا از طریق فعال سازی تخلیه ، تغییر شکل ترموپلاستیک و خنک کننده بدست می آیند.
4. آلیاژ تیتانیوم پس از پخت پلاسما متعاقباً پردازش می شود ، به طور کلی عملیات حرارتی یا پردازش پلاستیک.
2.2 استفاده از آلیاژهای تیتانیوم
آلیاژهای تیتانیوم در روزهای اولیه به طور گسترده در میدان هوافضا مورد استفاده قرار می گرفتند که عمدتاً برای ساخت موتورهای هواپیما یا اجزای پنوماتیک استفاده می شد. در حال حاضر از آلیاژهای تیتانیوم در دستگاه های مدنی ، کارخانه یا خانگی استفاده شده است. توسعه جدید آلیاژهای تیتانیوم عمدتاً در پنج جنبه زیر متمرکز شده است.
(1) آلیاژهای تیتانیوم تیتانیوم آلیاژهای تیتانیوم دارای چگالی کم و زیست سازگاری خوب هستند و آنها را به مواد پزشکی ایده آل تبدیل می کنند که می توانند در بدن انسان کاشته شوند.
(2) آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر شعله آلیاژهای مبتنی بر تیتانیوم که می توانند در برابر احتراق تحت فشار ، دما و سرعت جریان هوا در برابر آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر شعله مقاومت کنند. ایالات متحده ، روسیه و چین به طور پی در پی آلیاژهای جدید تیتانیوم مقاوم در برابر شعله را توسعه داده اند. در میان آنها ، ایالات متحده از این آلیاژهای تیتانیوم مقاوم در برابر شعله در موتورها استفاده می کند. از آنجا که این آلیاژهای تیتانیوم نسبت به احتراق حساس نیستند ، می توانند پایداری موتور را تا حد زیادی بهبود بخشند.
. و خصوصیات مکانیکی آن پس از درمان پیری محلول بسیار بهبود یافته است.
(4) ترکیب آلومینیوم آلومینیوم تیتانیوم دارای عملکرد درجه حرارت بالا ، مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب و مقاومت در برابر خزش در مقایسه با آلیاژهای عمومی تیتانیوم است و چگالی آن پایین تر از آلیاژهای تیتانیوم عمومی است.
. حد دمای سرویس آلیاژ تیتانیوم درجه حرارت بالا بسیار بالاتر از آلیاژ تیتانیوم معمولی است.
(6) آلیاژ نیکل تیتانیوم آلیاژ متشکل از تیتانیوم و نیکل "آلیاژ حافظه" نامیده می شود. این آلیاژ به شکل از پیش تعیین شده و بعد از شکل گیری درمان ساخته می شود. اگر توسط نیروی خارجی تغییر شکل یابد ، می توان آن را با کمی گرم شدن به ظاهر اصلی خود بازگرداند. این آلیاژ را می توان در زمینه های مختلف مانند ابزار دقیق ، دستگاه های الکترونیکی و غیره استفاده کرد.
