El titanio es un nuevo tipo de material con ventajas como baja densidad, alta resistencia específica, resistencia al calor y resistencia a la corrosión. Pesa sólo la mitad que el hierro, pero sus propiedades mecánicas, como el martillado y el trefilado, son las mismas que las del cobre. En términos generales, a medida que disminuye la temperatura, la resistencia al impacto del metal disminuirá, pero el titanio es lo contrario: cuanto más baja sea la temperatura, más duro se volverá el titanio y se producirá el fenómeno de superconductividad cuando se alcance la temperatura crítica. La aleación de titanio y el titanio tienen propiedades similares hasta cierto punto, con características de baja densidad y alta resistencia, además de sus excelentes propiedades mecánicas y fuerte resistencia a la corrosión. Además, su resistencia térmica es alta, significativamente mejor que la de la aleación de aluminio, y sus propiedades mecánicas no cambian mucho a bajas temperaturas y temperaturas ultra-bajas.
Método de preparación de titanio.
Aunque el titanio es relativamente abundante en la naturaleza, también es un metal raro debido a su dispersión y dificultad de extracción. En la actualidad, la preparación de titanio se divide en dos categorías: método de reducción térmica y método de electrólisis de sales fundidas.
1. Preparación de titanio por método de reducción térmica.
El método de reducción térmica consiste en reducir el titanio a partir de compuestos de titanio como TiCl4, TiO2, K2TiF6, etc. a una determinada temperatura utilizando agentes reductores fuertes como Li, Na, Mg, Ca y sus hidruros. Según los diferentes compuestos de titanio, la tecnología de preparación de titanio por reducción térmica se puede dividir en tres categorías:
(1) Métodos redox de cloruro de titanio, como el método Kroll, el método Hunter, el método Armstrong y el método EMR;
(2) métodos redox de óxidos de titanio, tales como el método OS, el proceso PRP, el método MHR, etc.;
(3) Método redox del titanato.
Actualmente sólo los métodos de Kroll y Hunter pueden aplicarse con éxito en la producción industrial. El método Kroll utiliza magnesio metálico para reemplazar el titanio en el cloruro, y el método Hunter utiliza sodio metálico para reemplazar el titanio en el cloruro. Además, el método Armstrong desarrollado por Chicago International Titanium Powder Company es similar al método Hunter, que también utiliza el agente reductor sodio para purificar el titanio metálico. Estados Unidos ha comenzado a utilizar este método para la pre-producción en las fábricas.
2. El titanio se prepara mediante electrólisis de sales fundidas.
En 1959, Kroll predijo que la electrólisis de sales fundidas reemplazaría a Kroll como método principal para producir titanio en los próximos 5 a 10 años. A lo largo de los años, las instituciones de investigación científica y los laboratorios nacionales y extranjeros han desarrollado más de una docena de nuevas tecnologías para la preparación de titanio mediante electrólisis de sales fundidas, que se pueden dividir en las siguientes tres categorías según las materias primas:
(1) Método de electrólisis del titanato;
(2) Método de electrólisis del cloruro de titanio;
(3) Métodos de electrólisis de óxidos de titanio, incluido el método FFC Cambridge, el proceso MER, el método USTB, el proceso QIT, el método SOM y el método de electrólisis de líquido iónico, etc.
Nuevos usos del titanio
Desde los años 40 del siglo XX, el uso del titanio se ha desarrollado rápidamente y se ha utilizado ampliamente en aviones, cohetes, misiles, satélites artificiales, naves espaciales, barcos, industria militar, industria médica y petroquímica. Las últimas investigaciones han descubierto que el cuerpo humano contiene una cierta cantidad de titanio, que estimula los fagocitos y puede fortalecer la inmunidad, por lo que muchos laboratorios están comprometidos con el desarrollo y aplicación del biotitanio.
Método de preparación de aleación de titanio.
El procesamiento tradicional de aleaciones de titanio generalmente adopta tecnología de fusión y fundición, y la última tecnología de procesamiento se divide en los siguientes tipos:
tecnología de moldeo casi-neta;
tecnología de soldadura por fricción de alambre;
tecnología de moldeo superplástico;
La tecnología de moldeo casi-neto incluye conformado por láser, fundición de precisión, forjado con matrices de precisión, pulvimetalurgia, moldeo por chorro y otros métodos. La pulvimetalurgia es un nuevo proceso que utiliza polvo de titanio o polvo de aleación de titanio como materia prima, se moldea y sinteriza, y luego fabrica piezas de titanio. La primera es la producción de polvo, que generalmente utiliza el método de aleación mecánica y utiliza un molino de bolas para impactar, moler y agitar fuertemente las materias primas. La aleación que ha formado un polvo se prensa luego en dos métodos de prensado, a saber, conformado a presión y conformado sin presión. El propósito de este paso es darle una determinada forma y tamaño al embrión y hacer que tenga cierta densidad y fuerza. Luego, el material en bruto terminado se descarga por plasma y se sinteriza, y se aplica una fuente de energía de sinterización específica y presión de prensado al polvo sinterizado usando los electrodos de perforación y energización del troquel superior e inferior, y el material de titanio de alto-rendimiento se prepara mediante activación de descarga, deformación termoplástica y enfriamiento. A continuación, la aleación de titanio sinterizada por plasma se trata, normalmente mediante tratamiento térmico o procesamiento de plástico.
Nuevos usos de las aleaciones de titanio.
Las aleaciones de titanio se utilizaron ampliamente en el campo aeroespacial en los primeros días, principalmente para fabricar motores de aviones o componentes neumáticos. Más tarde, con el continuo desarrollo de la tecnología, la aleación de titanio ha entrado en la vida de la gente común y la aleación de titanio también se encuentra en fábricas o dispositivos domésticos. Ahora los países y las instituciones están compitiendo para desarrollar nuevas aleaciones de titanio para que tengan las características de bajo costo y alto rendimiento, y el nuevo desarrollo de aleaciones de titanio en los últimos años se concentra principalmente en los siguientes cinco aspectos.
1. Aleación de titanio médica
La aleación de titanio tiene baja densidad y buena biocompatibilidad, lo que la convierte en un material médico ideal e incluso puede implantarse en el cuerpo humano. Sin embargo, recientemente, los académicos japoneses han desarrollado un nuevo tipo de aleación de titanio con buena biocompatibilidad, pero en la actualidad, esta aleación no se ha producido en masa-y se cree que en un futuro cercano, estas aleaciones de alta-calidad podrán usarse ampliamente en la vida diaria.
2. Aleación de titanio retardante de llama
Las aleaciones a base de titanio-que pueden resistir la combustión a determinadas presiones, temperaturas y velocidades de flujo de aire son resistencias de titanio. Estados Unidos, Rusia y China han desarrollado sucesivamente nuevas aleaciones de titanio resistivas, entre las cuales Estados Unidos aplica estas aleaciones de titanio resistivas a los motores, porque estas aleaciones de titanio son insensibles a la combustión, por lo que pueden mejorar en gran medida la estabilidad del motor.
3. Tipo de alta resistencia y alta tenacidad
La aleación de titanio tipo - tiene las características de alta resistencia, buena soldabilidad y excelente rendimiento de procesamiento en frío y en caliente. Los investigadores utilizaron esta ley para preparar aleaciones de titanio de tipo - con características obvias: buen rendimiento de mecanizado térmico espiritual, buena plasticidad y buen rendimiento de soldadura. Y sus propiedades mecánicas mejoran enormemente después del tratamiento de envejecimiento de la solución-. Actualmente, Japón y Rusia han preparado este tipo de aleaciones de titanio.
4. Compuestos de titanio-aluminio
En comparación con las aleaciones de titanio ordinarias, los compuestos de titanio y aluminio tienen un buen rendimiento a altas temperaturas, buena resistencia a la oxidación y a la fluencia, y son menos densos que las aleaciones de titanio ordinarias. Estas excelentes características están destinadas a desencadenar un nuevo auge de aleaciones en compuestos de titanio-aluminio. En la actualidad, Estados Unidos ha sintetizado esta nueva aleación compuesta de titanio-aluminio y se encuentra en producción en masa.
5. Aleación de titanio para altas-temperaturas
Las aleaciones de titanio preparadas combinando métodos de solidificación rápida y métodos de pulvimetalurgia que utilizan compuestos reforzados con fibra o partículas-tienen excelentes características mecánicas a alta-temperatura. El límite de temperatura de uso de la aleación de titanio de alta-temperatura es mucho más alto que el de la aleación de titanio ordinaria. Actualmente, se ha preparado en Estados Unidos una nueva aleación de titanio de alta-temperatura.
6. Aleación de titanio-níquel
La aleación compuesta de titanio y níquel se llama "aleación con memoria", a la que se le da una forma predeterminada y luego se le da forma para restaurar su apariencia original con un ligero calentamiento si se deforma por fuerzas externas. Esta aleación se puede utilizar en diversos campos como instrumentación y dispositivos electrónicos.
