Aplikacije Titanijuma

U cilju smanjenja tereta uzrokovanog visokim troškovima primjene titana, s jedne strane razvijena je tehnologija tretmana zaostankom titanija, s druge strane, približna neto formacija, superplastično formiranje, precizno livanje i metalurgija praha, te se razvija vrući izostatski pritisak i difuzijska veza. Na primjer, proizvodi metalurgije u prahu koji se obrađuju pravljenjem praha, formiranjem, sinteringom ili konolidacijom vrućeg izostatikog pritiska su gotovo neto formirajući dijelovi, sa stopom iskorišćenja materijala do 80%, što ne samo da smanjuje potrošnju materijala, već i smanjuje količinu reznja. Naprimjer, primjena velike tehnologije preciznog odljevka tankog zida u legure titana čini svojstva odljevka titana blizu onima kovanja titanija, a trošak se smanjuje za oko 50%.

Glavna polja potrošnje legure titanija i titana su prvo avijacijska industrija. Osamdesetih godina 20. stoljeća titanij korišten u američkoj avijacijskoj industriji činio je 74,8% od ukupnog konzumiranja titanija. Rusija, Britanija i drugi materijali titanija uglavnom su korišteni u avijacijskoj industriji, a 90% titanija u Japanu je korišteno u civilnoj industriji. Posljednjih godina titanij se široko koristi u nevazdušnom sektoru, a aerosvemir i dalje zauzima "glavnu poziciju". Od 1952. godine titanij se koristio kao kabina motora i požarni zid na Douglas dc-7, mnogi zrakoplovi su napravljeni od legure titana. Titanijski dijelovi igraju ključnu ulogu u Boeingu 757, nadsoničnoj SR-71 blackbird, avionu F-22, svemirskim satelitima i raketama. Na primjer, ventilatorski disk i sečivo motora u zrakoplovu su napravljeni od titanijskih odljevka i kovanje.

Drugo primjenno polje titanija je povezano s korištenjem njegovog otpora na koroziju. Najvažnija količina je elektrodni materijal koji se koristi za proizvodnju hlornih alkali. Životni vakuum titanijumske anode je 10 puta veći od grafitnog anoda, što čini da se kapacitet poveća skoro 1 puta, a ušteda energije je 15%. Godišnja izlazna snaga kaustične sode je 10000 tona, a potrebno je oko 5 tona titanija.

Titanijum je bio briljantan u brodo izgradi navigacijske industrije. Potrošnja titana svake od 6-7 3000 tona nuklearnih podmornica koje proizvodi bivši Sovjetski Savez je 560 tona (potrošnja titanija podmornica klase Alfa je više od 908 tona). Posljednjih godina titanijum je pokazao veliku moć u istraživanja i razvoju nafte i plina na otoku. Tek 1997-1999, Evropa je uložila 15 milijardi dolara u razvoj nafte i gasa sjevernog mora, koji je korišten za izgradnju 21 suspendovanog proizvodnog broda i 64 platforme. Sistem životne sigurnosti nove platforme treba 50-500 tona titanija, klinastih stresnih zglobova treba 50-100 tona titanija, uvlačenje liftova treba 400-1200 tona titanija, a fiksnim dizačima je potrebno 1400-4200 tona titanija.

U energetskoj industriji titanijum je poznat kao kondenzač i izmenivač toplote uređaja za proizvodnju energije, kao što su Taizhou Elektrana, termalna elektrana Šangaj Jinshan i Zhenhai Elektrana, svi imaju kondenzač titanijumskih cevi, sa potrošnjom titana od oko 700 tona. Svi titanijski kondenzeri se koriste u Qinshan i Dayawan Nuklearnim elektranama. Posljednjih godina titanij se također široko koristi u geotermalnom razvoju geotermalnih izvora, što u potpunosti pokazuje vlastitu otpornost na koroziju. U visokotemperaturnom korozivnom okruženju geotermalne brinete, drugi materijali se zbog svog kratkog života mora zamijeniti titanijem. Prednost titanija je u tome što može poboljšati produktivnost proizvodnje topline i život geotermalnih izvora. Od 1990-ih, Sjedinjene Države su počele udarati u geotermalni zlinjak s temperaturom do 300 °C u području Salton Sea, Južna Kalifornija, sve dok se ne koristi 227 tona vruće valjane bešavne cijevi ti-6al-4v-0.1ru sliv. Procjenjuje se da će količina titanija koji se koristi u geotermalnom razvoju širom svijeta dostići 2400 tona u narednih deset godina. Ako se titanij koristi u Yangbajing elektrani na Tibetu, njegov izgled će biti znatno poboljšan.

Glavne slite naftnih i plinskih bušenja i geotermalnog razvoja su ti-6al-4veli, Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru i molybdenum koji sadrže ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). Morski pricjesnici su napravljeni od ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo) sliva. Kako bi se zaišle potrebe morskog inženjeringa, razvili smo slinje kao što su Ti75, Ti31 i ti631.

Prema statističkim podacima, potrošnja titana termoelektrane od 200000 kW je 90 tona, a potrošnja nuklearne elektrane je 80-100 tona. Može se vidjeti da se količina titanija koji se koristi u energiji i koroziji ne može zanemariti.

Golf, biomaterijali i proizvodnja automobila su tri obećavajuće nove aplikacije titanija.

U oblasti sporta i dokolice, povećanje potrošnje opreme za golf je prilično dramatično. Titanij nije ušao u ovo polje 1993. godine, a količina titanija korištenog 1997. godine povećala se na 4000 tona. Razlog je što se titanij koristi kao loptasti klub sa visokom jakošću, lakom teksture, i prosječnim povećanjem od 20-30 jardi (1 jard = 0,9144 metara) ili 15% udaljenosti udaranja. Izgled titanijumskih klubova dodao je 448 novih stadiona 1998. godine u SAD-u. Broj igrača je 25 miliona (blizu polovine svijeta). 1994. godine prodano je samo 500 klubova, do 190000 1995, a 1,72 miliona 1997. Titanijum ima odlično mjesto u sportovima za ležanje, kao što su skijanje, sanjke, ledena sjekira, ledena kandža i drugi objekti za penjanje.

Titanij ima odličnu biokompatibilnost, niski koeficijent širenja, visoku trajnost i ne magnetizam, i odličan je materijal za podršku kostima. Težina implantanog zgloba kuka je oko polovine nehranjivog čelika, a koštano tkivo se može direktno pridržavati implantata titanija pri rastu. Legure titanija se također koriste u rekonstrukciji koljenovog zgloba i proteze. Prema statističkim podacima, količina titanija koji se koristi u medicinskoj sadnji je između 600-1000 tona svake godine. Osim ti-6al-4veli (ultra-niskog kisika za očisćanje), razvijene su i legure titanija kao što su aluminijum slobodne (oslobođene od toksičnosti do bubrega i pluća), kao što su legure titana (ti-2.75nb-15.2mo-0.34fe-0.18si-0.250), a ukupno 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.

Proizvodnja niskotastrijskog titanija i razvoj tehnologije obrade titanija u prahu bili su mogući da se proširi primjena titanija na automobilsku industriju. Titanijum napravio opruge su počeli biti na Formuli 1 utrke, trkaći motocikli i najnapredniji Ferrari automobili