The Titanium Legend: A Metal Revolution από τα Αεροδιαστημικά Υλικά στην Καθημερινή Ζωή

 Ανακάλυψη και ονομασία του τιτανίου

Το τιτάνιο ανακαλύφθηκε από τον Βρετανό ορυκτολόγο Γκρέγκορ το 1791 και ονομάστηκε από τον Γερμανό χημικό Klaprus το 1795 από τους ελληνικούς μυθολογικούς Τιτάνες. Το τιτάνιο είναι άφθονο στον φλοιό της γης, με περισσότερα από 140 γνωστά ορυκτά, αλλά οι βιομηχανικές εφαρμογές συγκεντρώνονται στον ιλμενίτη και το ρουτίλιο. Τα αποθέματα ιλμενίτη της Κίνας αντιπροσωπεύουν το 28% του παγκόσμιου συνόλου, καταλαμβάνοντας την πρώτη θέση στον κόσμο.

 Ιδιότητες και αξία του τιτανίου

Το τιτάνιο αναγνωρίζεται ως μη-μη τοξικό μέταλλο, αλλά το υψηλό κόστος εξόρυξης το καθιστά ακριβό. Έχει τα χαρακτηριστικά αντοχής σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, ισχυρή αντίσταση σε οξύ και αλκάλιο, υψηλή αντοχή και χαμηλή πυκνότητα, και έχει γίνει ειδικό υλικό για δορυφόρους πυραύλων της NASA και έχει χρησιμοποιηθεί στο πλοίο Yutu, J-20, Shandong και άλλα έργα της Κίνας. Στη δεκαετία του '80 του περασμένου αιώνα, το τιτάνιο εισήλθε στον αστικό τομέα λόγω των βακτηριοστατικών ιδιοτήτων και της βιοφιλικότητας του και ήταν γνωστό ως ο «τιμητικός βασιλιάς μετάλλων» στη βιομηχανία επιτραπέζιων σκευών.

 Ανάπτυξη της βιομηχανίας τιτανίου της Κίνας

Η βιομηχανία τιτανίου της Κίνας ξεκίνησε τη δεκαετία του '50 του 20ου αιώνα, και στη δεκαετία του '60, χτίστηκαν μονάδες επεξεργασίας σπόγγων τιτανίου και τιτανίου στο Zunyi και στο Baoji, και έγιναν μια από τις δυνάμεις της παγκόσμιας βιομηχανίας τιτανίου. Από τον 21ο αιώνα, η ικανότητα παραγωγής τιτανίου της Κίνας κατατάσσεται μεταξύ των κορυφαίων στον κόσμο και τα προϊόντα της χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, την αεροπορία και τον πολιτικό τομέα.

 

 

 

Το καθαρό τιτάνιο ταξινομείται σύμφωνα με την περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες και έχει εξαιρετικές ιδιότητες σφράγισης και συγκόλλησης και η αντοχή του εξαρτάται από την περιεκτικότητα σε οξυγόνο και άζωτο. Τα κράματα τιτανίου βασίζονται στο τιτάνιο και προσθέτουν άλλα στοιχεία, τα οποία είναι ελαφριά, ισχυρά και ανθεκτικά σε υψηλές{1} θερμοκρασίες και χρησιμοποιούνται κυρίως σε αεροκινητήρες και εξαρτήματα πυραύλων. Η αλλοτροπική ισοκρυσταλλική δομή του τιτανίου είναι πυκνά διατεταγμένη εξαγωνικά κάτω από τις 882 μοίρες και πάνω από αυτήν είναι ένα σώμα-με κέντρο κυβικό, το οποίο μπορεί να βελτιστοποιήσει την απόδοση προσαρμόζοντας τα στοιχεία κράματος.

 

 

TA1-Gr1 Καλύτερη ολκιμότητα, κατάλληλο για εύκολο σχηματισμό πλάκες τιτανίου, σωλήνες τιτανίου

TA2-Gr2 Κύρια δύναμη της βιομηχανίας, ελαφρώς υψηλότερη αντοχή Κατασκευές, ηλεκτροπαραγωγή, ιατρική βιομηχανία

TA3-Gr3 Stronger, που χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική Αεροδιαστημική, χημική επεξεργασία, θαλάσσια βιομηχανία

TA4-Gr4 Εξαιρετικά ανθεκτικό στη διάβρωση, χρησιμοποιείται σε εξαρτήματα σκελετού αεροπλάνου Εξαρτήματα σκελετού αεροπλάνου, κρυογονικά δοχεία, εναλλάκτες θερμότητας

Ti6Al-4V-Gr5 Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο κράμα τιτανίου, 50% της παγκόσμιας χρήσης Στροβίλοι αεροσκαφών, ιατρικά εμφυτεύματα

Ti6Al-4V ELI-Gr23 Υψηλότερης καθαρότητας, που χρησιμοποιείται στη βιοϊατρική εμφύτευση Βιοϊατρικά εμφυτεύματα

 Εφαρμογές κραμάτων τιτανίου

Τα κράματα τιτανίου είναι ακριβά λόγω της δυσκολίας τους στην τήξη, αλλά χρησιμοποιούνται ευρέως σε πεδία αιχμής-. Χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία για εξοπλισμό παραγωγής αλκαλίων και αλατιού για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής. Χρησιμοποιείται στην αεροδιαστημική για δομικά μέρη αεροσκαφών και εξαρτήματα κινητήρα. χρησιμοποιείται σε διαστημόπλοια και εξαρτήματα πυραύλων στον αεροδιαστημικό τομέα· Στον τομέα των πλοίων, χρησιμοποιείται για πυρηνικά υποβρύχια και βαθιά υποβρύχια, όπως το κινεζικό «Jiaolong».

 Προκλήσεις και προοπτικές των κραμάτων τιτανίου

Η ανάπτυξη κραμάτων τιτανίου αντιμετωπίζει τρεις μεγάλες προκλήσεις: υπάρχουν λίγα-προϊόντα υψηλής ποιότητας στην Κίνα και ανεπαρκείς τύποι τιτανίου ειδικής απόδοσης. περιορισμένη απόδοση σε υψηλές-θερμοκρασίες. Ασθενής ανταγωνιστικότητα κόστους. Στο μέλλον, είναι απαραίτητο να επεκταθούν οι εφαρμογές σε μη στρατιωτικούς τομείς, όπως τα αυτοκίνητα και τα καθημερινά είδη ανάγκης, και να μειωθεί το κόστος μέσω της βελτιστοποίησης της διαδικασίας. Με την εφαρμογή νέων τεχνολογιών όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση, οι δυνατότητες των κραμάτων τιτανίου σε ιατρικά εμφυτεύματα, αθλητικό εξοπλισμό και άλλους τομείς θα απελευθερωθούν περαιτέρω.

 Οι μελλοντικές δυνατότητες των κραμάτων τιτανίου

Με τις τεχνολογικές εξελίξεις, τα κράματα τιτανίου αναμένεται να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά υλικά σε περισσότερους τομείς. Η Κίνα προωθεί την αναβάθμιση της βιομηχανίας τιτανίου μέσω του "14ου πενταετούς σχεδίου-", με επίκεντρο την ανάπτυξη υλικών τιτανίου υψηλής ποιότητας. Στο μέλλον, το κράμα τιτανίου μπορεί να γίνει βασικό υλικό για την είσοδο του «διαστημικού μετάλλου» στη δημόσια ζωή.