O titânio é um novo tipo de material com vantagens como baixa densidade, alta resistência específica, resistência ao calor e resistência à corrosão. Ele pesa apenas metade do ferro, mas suas propriedades mecânicas, como martelar e estirar, são iguais às do cobre. De modo geral, à medida que a temperatura diminui, a resistência ao impacto do metal diminuirá, mas o titânio é o oposto, quanto mais baixa a temperatura, mais duro se tornará o titânio, e o fenômeno da supercondutividade ocorrerá quando a temperatura crítica for atingida. A liga de titânio e o titânio são até certo ponto semelhantes em propriedades, com características de baixa densidade e alta resistência, além de suas excelentes propriedades mecânicas e forte resistência à corrosão. Além disso, sua resistência térmica é alta, o que é significativamente melhor que a da liga de alumínio, e suas propriedades mecânicas não mudam muito em baixas temperaturas e em temperaturas ultra-baixas.
Método de preparação de titânio
Embora o titânio seja relativamente abundante na natureza, também é um metal raro devido à sua dispersão e dificuldade de extração. Atualmente, a preparação de titânio está dividida em duas categorias: método de redução térmica e método de eletrólise de sal fundido.
1. Preparação de titânio pelo método de redução térmica
O método de redução térmica consiste em reduzir o titânio de compostos de titânio como TiCl4, TiO2, K2TiF6, etc. a uma determinada temperatura usando agentes redutores fortes como Li, Na, Mg, Ca e seus hidretos. De acordo com os diferentes compostos de titânio, a tecnologia de preparação de titânio por redução térmica pode ser dividida em três categorias:
(1) Métodos redox de cloreto de titânio, como método Kroll, método Hunter, método Armstrong e método EMR;
(2) métodos redox de óxidos de titânio, como método OS, processo PRP, método MHR, etc.;
(3) Método redox de titanato.
Actualmente, apenas os métodos Kroll e Hunter podem ser aplicados com sucesso na produção industrial. O método Kroll usa magnésio metálico para substituir o titânio no cloreto, e o método Hunter usa sódio metálico para substituir o titânio no cloreto. Além disso, o método Armstrong desenvolvido pela Chicago International Titanium Powder Company é semelhante ao método Hunter, que também utiliza o agente redutor sódio para purificar o titânio metálico. Os Estados Unidos começaram a usar esse método para pré-produção em fábricas.
2. O titânio é preparado por eletrólise de sal fundido
Em 1959, Kroll previu que a eletrólise do sal fundido substituiria Kroll como o método principal para a produção de titânio nos próximos 5 a 10 anos. Ao longo dos anos, instituições de pesquisa científica e laboratórios nacionais e estrangeiros desenvolveram mais de uma dúzia de novas tecnologias para a preparação de titânio por eletrólise de sal fundido, que podem ser divididas nas três categorias a seguir de acordo com as matérias-primas:
(1) Método de eletrólise do titanato;
(2) Método de eletrólise do cloreto de titânio;
(3) Métodos de eletrólise de óxidos de titânio, incluindo método FFC Cambridge, processo MER, método USTB, processo QIT, método SOM e método de eletrólise de líquido iônico, etc.
Novos usos do titânio
Desde a década de 40 do século XX, o uso do titânio desenvolveu-se rapidamente e tem sido amplamente utilizado em aeronaves, foguetes, mísseis, satélites artificiais, naves espaciais, navios, indústria militar, indústrias médicas e petroquímicas. As últimas pesquisas descobriram que o corpo humano contém uma certa quantidade de titânio, que estimula os fagócitos e pode fortalecer a imunidade, por isso muitos laboratórios estão comprometidos com o desenvolvimento e aplicação do biotitânio.
Método de preparação de liga de titânio
O processamento tradicional da liga de titânio geralmente adota tecnologia de fusão e fundição, e a mais recente tecnologia de processamento é dividida nos seguintes tipos:
tecnologia de moldagem quase{0}}rede;
tecnologia de soldagem por fricção de fio;
tecnologia de moldagem superplástica;
A tecnologia de moldagem near-net inclui conformação a laser, fundição de precisão, forjamento em matriz de precisão, metalurgia do pó, moldagem a jato e outros métodos. A metalurgia do pó é um novo processo que utiliza pó de titânio ou pó de liga de titânio como matéria-prima, moldado e sinterizado, e depois fabrica peças de titânio. A primeira é a produção de pó, que geralmente utiliza o método de liga mecânica, e utiliza um moinho de bolas para impactar, moer e agitar fortemente as matérias-primas. A liga que formou um pó é então prensada em dois métodos de prensagem, nomeadamente formação por pressão e formação sem pressão. O objetivo desta etapa é dar ao embrião uma certa forma e tamanho e fazer com que ele tenha uma certa densidade e resistência. Em seguida, o material em branco acabado é descarregado por plasma sinterizado, e uma fonte de energia de sinterização específica e pressão de prensagem são aplicadas ao pó sinterizado usando os eletrodos de punção e energização da matriz superior e inferior, e o material de titânio de alto{6}} desempenho é preparado por ativação de descarga, deformação termoplástica e resfriamento. Em seguida, a liga de titânio que foi submetida à sinterização por plasma é posteriormente tratada, geralmente tratamento térmico ou processamento de plástico.
Novos usos de ligas de titânio
As ligas de titânio foram amplamente utilizadas no campo aeroespacial nos primeiros dias, principalmente para fabricar motores de aeronaves ou componentes pneumáticos. Mais tarde, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, a liga de titânio entrou na vida das pessoas comuns, e a liga de titânio também é encontrada em fábricas ou eletrodomésticos. Agora, países e instituições estão competindo para desenvolver novas ligas de titânio para que tenham características de baixo custo e alto desempenho, e o novo desenvolvimento de ligas de titânio nos últimos anos concentra-se principalmente nos cinco aspectos a seguir.
1. Liga médica de titânio
A liga de titânio possui baixa densidade e boa biocompatibilidade, o que a torna um material médico ideal, podendo até ser implantada no corpo humano. No entanto, recentemente, estudiosos japoneses desenvolveram um novo tipo de liga de titânio com boa biocompatibilidade, mas atualmente essa liga não foi produzida-em massa e acredita-se que, em um futuro próximo, essas ligas-de alta qualidade poderão ser amplamente utilizadas na vida diária.
2. Liga de titânio retardante de chama
Ligas à base de-titânio que podem resistir à combustão em determinadas pressões, temperaturas e velocidades de fluxo de ar são resistores de titânio. Os Estados Unidos, a Rússia e a China desenvolveram sucessivamente novas ligas resistivas de titânio, entre as quais os Estados Unidos aplicam estas ligas resistivas de titânio aos motores, porque estas ligas de titânio são insensíveis à combustão, pelo que podem melhorar significativamente a estabilidade do motor.
3. Tipo de alta resistência e alta tenacidade
A liga de titânio do tipo -tem características de alta resistência, boa soldabilidade e excelente desempenho de processamento a frio e a quente. Os pesquisadores usaram essa lei para preparar ligas de titânio do tipo - com características óbvias: bom desempenho de usinagem por calor espiritual, boa plasticidade e bom desempenho de soldagem. E suas propriedades mecânicas são bastante melhoradas após o tratamento-de envelhecimento por solução. Atualmente, o Japão e a Rússia prepararam essas ligas de titânio.
4. Compostos de titânio-alumínio
Em comparação com as ligas de titânio comuns, os compostos de titânio e alumínio têm bom desempenho em altas temperaturas, boa resistência à oxidação e à fluência e são menos densos que as ligas de titânio comuns. Essas excelentes características estão destinadas a desencadear um novo boom de ligas em compostos de titânio-alumínio. Atualmente, os Estados Unidos sintetizaram esta nova liga de composto de titânio-alumínio e está em produção em massa.
5. Liga de titânio-de alta temperatura
As ligas de titânio preparadas combinando métodos de solidificação rápida e métodos de metalurgia do pó usando compósitos reforçados com fibras ou partículas-têm excelentes características mecânicas-de alta temperatura. O limite de temperatura de uso da liga de titânio de alta-temperatura é muito maior do que o da liga de titânio comum. Atualmente, uma nova liga de titânio-de alta temperatura foi preparada nos Estados Unidos.
6. Liga de titânio-níquel
A liga composta de titânio e níquel é chamada de "liga com memória", que é moldada em um formato pré-determinado e depois moldada para restaurar sua aparência original com um leve aquecimento caso seja deformada por forças externas. Esta liga pode ser usada em diversas áreas, como instrumentação e dispositivos eletrônicos.
