1. عمليات جديدة ، تقنيات واستخدامات جديدة للتيتانيوم
1.1 طرق تحضير التيتانيوم
على الرغم من أن التيتانيوم وفيرة نسبيًا في الطبيعة ، إلا أنه معدن نادر لأنه منتشور ويصعب استخراجه. في الوقت الحاضر ، ينقسم إعداد التيتانيوم إلى فئتين:طريقة الحد من الحراري وطريقة التحليل الكهربائي للملح المنصهر.
(1) تحضير التيتانيوم بواسطة طريقة الحد من الحرارية ، تتمثل طريقة التقليل الحراري في تقليل التيتانيوم من مركبات التيتانيوم مثل TICL 4 ، TIO 2 ، K 2 TIF 6 ، إلخ. اعتمادًا على مركب التيتانيوم ، يمكن تقسيم طريقة التقليل الحراري لإعداد التيتانيوم إلى ثلاث فئات:
① طريقة الأكسدة في كلوريد التيتانيوم ، مثل طريقة Kroll ، طريقة Hunter ، طريقة Armstrong وطريقة EMR ؛
② طريقة الأكسدة والاختزال لأكسيد التيتانيوم ، مثل طريقة OS ، عملية PRP ، طريقة MHR ؛
③ طريقة الأكسدة والاختزال من Titanate.
حاليًا ، يمكن تطبيق طريقة Kroll وطريقة Hunter فقط بنجاح في الإنتاج الصناعي. تستخدم طريقة Kroll المغنيسيوم لاستبدال التيتانيوم في كلوريد ، بينما تستخدم طريقة الصياد الصوديوم لاستبدال التيتانيوم في كلوريد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن طريقة Armstrong التي طورتها شركة Chicago International Titanium Powder في الولايات المتحدة تشبه طريقة Hunter حيث أنها تستخدم أيضًا الصوديوم كعامل تخفيض لتنقية التيتانيوم. بدأت الولايات المتحدة في استخدام هذه الطريقة للمنتجات المسبقة في المصانع.
(2) تحضير التيتانيوم عن طريق التحليل الكهربائي للملح المنصهر في عام 1959 ، تنبأ Kroll بأن التحليل الكهربائي للملح المنصهر سيحل محل طريقة Kroll ويصبح الطريقة السائدة لإنتاج التيتانيوم في السنوات التالية {2}}. على مر السنين ، طورت مؤسسات البحث العلمي والمختبرات في الداخل والخارج ما مجموعه أكثر من عشرة تقنيات جديدة لإعداد التيتانيوم عن طريق التحليل الكهربائي للملح المنصهر.
يمكن تقسيمها إلى الفئات الثلاث التالية وفقًا للمواد الخام:
① التحليل الكهربائي لليتانيات.
② التحليل الكهربائي من كلوريد التيتانيوم.
③ التحليل الكهربائي لأكاسيد التيتانيوم ، بما في ذلك طريقة كامبريدج FFC ، وعملية MER ، وعملية USTB ، وعملية QIT ، وطريقة SOM وطريقة التحليل الكهربائي السائل الأيوني.
1.2 استخدامات جديدة من التيتانيوم
منذ أربعينيات القرن العشرين ، تطور استخدام التيتانيوم بسرعة وتم استخدامه على نطاق واسع فيالطائرات والصواريخ والصواريخ والأقمار الصناعية الاصطناعية والمركبة الفضائية والسفن, الصناعة العسكرية ، العلاج الطبيوصناعة البتروكيماويات وغيرها من المجالات. لقد وجد أحدث الأبحاث أن جسم الإنسان يحتوي على كمية معينة من التيتانيوم ، والتي يمكن أن تحفز الخلايا البلعمية وتعزيز المناعة. لذلك ، تلتزم العديد من المختبرات بتطوير وتطبيق التيتانيوم البيولوجي.
2. العمليات الجديدة والتقنيات والاستخدامات الجديدة لسبائك التيتانيوم
2.1 أساليب تحضير سبائك التيتانيوم
تعتمد المعالجة التقليدية لسبائك التيتانيوم عمومًا تقنية الذوبان والصب. تنقسم أحدث تقنيات المعالجة إلى الفئات التالية:(1) تقنية تشكيل شبه الشبكة ؛ (2) تقنية لحام الاحتكاك الأسلاك ؛ (3) تقنية تكوين superplastic ؛ (4) تكنولوجيا محاكاة الكمبيوتر لإعداد المواد ومعالجتها.
تشمل تقنية تشكيل الشبكة القريبة من تشكيل الليزر ، وصب الدقة ، وتزوير الدقة ، ومسحوق المعادن ، وصبغ الحقن وطرق أخرى. Powder Metallurgy هي عملية جديدة تستخدم مسحوق التيتانيوم أو مسحوق سبيكة التيتانيوم كمواد خام ، من خلال التشكيل والتلبيخ ، لتصنيع أجزاء التيتانيوم.
1. لإنتاج المسحوق ، يتم استخدام طريقة صناعة السبائك الميكانيكية بشكل عام ، باستخدام مطحنة الكرة للتأثير بقوة وطحن المواد الخام.
2. يتم الضغط على السبائك التي تم تشكيلها في مسحوق وتشكيلها. هناك طريقتان ملحة ، وهما تكوين الضغط وتشكيل غير ملتزم. الغرض من هذه الخطوة هو الحصول على شكل وحجم معين من الجنين المضغوط ، وجعلها لها كثافة وقوة معينة.
3. بعد تعرض الفراغ لتلبيس البلازما التفريغ ، يتم استخدام الوفاة العلوية والسفلية والأقطاب الكهربائية المحيرة لتطبيق إمدادات طاقة تلبيد محددة وضغط الضغط على المسحوق الملبد ، ويتم الحصول على مواد التيتانيوم عالية الأداء من خلال تنشيط التفريغ ، وتشوه الحراري والتبريد.
4. تتم معالجة سبيكة التيتانيوم بعد تلبيس البلازما لاحقًا ، بشكل عام معالجة الحرارة أو معالجة البلاستيك.
2.2 استخدامات سبائك التيتانيوم
تم استخدام سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في حقل الفضاء في الأيام الأولى ، تستخدم بشكل أساسي لصنع محركات الطائرات أو المكونات الهوائية. في الوقت الحاضر ، تم استخدام سبائك التيتانيوم في الأجهزة المدنية أو المصنع أو المنزلية. يتركز التطور الجديد لسبائك التيتانيوم بشكل أساسي في الجوانب الخمسة التالية.
(1) سبائك التيتانيوم الطبية لسبائك التيتانيوم لها كثافة منخفضة وتوافق حيوي جيد ، مما يجعلها مواد طبية مثالية يمكن زرعها في جسم الإنسان.
(2) سبائك التيتانيوم التي تيتانيوم المتجهة للهب والتي يمكن أن تقاوم الاحتراق تحت ضغط معين ، ودرجة الحرارة وتدفق الهواء من سبائك التيتانيوم محاكة اللهب. طورت الولايات المتحدة وروسيا والصين على التوالي سبائك التيتانيوم الجديدة المتقدمة. من بينها ، تستخدم الولايات المتحدة سبائك التيتانيوم المتجهة إلى المحركات. نظرًا لأن سبائك التيتانيوم هذه ليست حساسة للاحتراق ، يمكنها تحسين استقرار المحرك بشكل كبير.
(3) سبيكة التيتانيوم ذات القوة العالية والعالية من النوع لها خصائص ذات قوة عالية وقابلية لحام جيدة وأداء معالجة ساخنة وباردة ممتازة. ويتم تحسين خصائصها الميكانيكية بشكل كبير بعد علاج شيخوخة الحل.
(4) مركب الألمنيوم من التيتانيوم من التيتانيوم له أداء جيد في درجات الحرارة العالية ، ومقاومة الأكسدة الجيدة ومقاومة الزحف مقارنة بأسبائك التيتانيوم العامة ، وكثافته أقل من سبائك التيتانيوم العامة.
(5) تجمع سبيكة التيتانيوم ذات درجة حرارة عالية بين طريقة التصلب السريع وطريقة المعادن للمسحوق ، وتستخدم مواد مركبة مقوّض للألياف أو الجسيمات لإعداد سبائك التيتانيوم مع خصائص ميكانيكية عالية درجة الحرارة. الحد الأقصى لدرجة حرارة الخدمة لسبائك التيتانيوم عالية درجات الحرارة أعلى بكثير من سبيكة التيتانيوم العادية.
(6) سبيكة النيكل التيتانيوم تسمى سبيكة من التيتانيوم ويسمى النيكل "سبيكة الذاكرة". يتم تحويل هذه السبائك إلى شكل محدد مسبقًا ثم بعد تشكيل العلاج. إذا تم تشويهها بالقوة الخارجية ، فيمكن استعادتها إلى مظهرها الأصلي عن طريق التدفئة قليلاً. يمكن استخدام هذه السبائك في مختلف المجالات مثل الأجهزة والأجهزة الإلكترونية ، إلخ.
