Titaanin sovellukset

Titaanin käyttökustannusten korkean hinnan aiheuttaman rasituksen vähentämiseksi on toisaalta kehitetty titaaninkäsittelytekniikkaa, toisaalta lähes verkon muodostumista, supermuovimuovia, tarkkuusvalua ja jauhemetaturkia sekä kuumaa isostaattista painetta ja difuusioyhteyttä. Esimerkiksi jauhemaisten metallurgiatuotteiden, jotka on käsitelty jauheen valmistus-, muodostumis-, sintering- tai kuuma-isostaattisen paineen konsolidoinnilla, ovat lähes nettomuotoisia osia, joiden materiaalin käyttöaste on jopa 80%, mikä paitsi vähentää materiaalin kulutusta myös vähentää leikkausmäärää. Esimerkiksi suuren ohutseinäisen tarkkuusvalutekniikan soveltaminen titaaniseokseen tekee titaanivalujen ominaisuudet lähelle titaanitaonnoksien ominaisuuksia, ja kustannukset pienenevät noin 50%.

Titaanin ja titaaniseoksen tärkeimmät kulutusalat ovat ensin ilmailuteollisuus. 1980-luvulla Amerikan ilmailuteollisuudessa käytetyn titaanin osuus titaanin kokonaiskulutuksesta oli 74,8 prosenttia. Venäjää, Britanniaa ja muita titaanimateriaaleja käytettiin pääasiassa ilmailuteollisuudessa, ja 90 prosenttia Japanin titaanista käytettiin siviiliteollisuudessa. Viime vuosina titaania on käytetty laajalti ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, ja ilmailu- ja avaruusteollisuus on edelleen "pääasemassa". Vuodesta 1952 lähtien titaania käytettiin moottorihyttinä ja paloseinänä Douglas dc-7: llä, monet lentokoneet on valmistettu titaaniseoksesta. Titaaniosat ovat avainasemassa Boeing 757:ssä, yliääni-SR-71-mustarastaassa, F-22-suihkukoneessa, avaruussatelliiteissa ja ohjuksissa. Esimerkiksi lentokoneen puhallinlevy ja moottorin terä on valmistettu titaanivaluista ja taonnasta.

Titaanin toinen käyttökenttä liittyy sen korroosionkestävyyden käyttöön. Tärkein määrä on kloorialkalituotantoon käytettävä elektrodimateriaali. Titaanianodin käyttöiän on 10-kertainen grafiittianodiin verrattuna, mikä tekee kapasiteetista lähes 1-kertainen ja virransäästö on 15%. Syövyttävän soodan vuotuinen tuotos on 10000 tonnia, ja tarvitaan noin 5 tonnin titaani.

Titanium on ollut loistava navigointiteollisuuden laivanrakennuksessa. Entisen Neuvostoliiton valmistamia 6-7 3000 tonnin ydinsukellusveneiden titaaninkulutus on 560 tonnia (alfaluokan sukellusveneiden titaaninkulutus on yli 908 tonnia). Viime vuosina titaani on osoittanut suurta voimaa offshore-öljyn ja kaasun etsinnässä ja kehittämisessä. Vasta vuonna 1997-1999 Eurooppa investoi 15 miljardia dollaria Pohjanmeren öljyn- ja kaasunkehitykseen, jota käytettiin 21 keskeytetyn tuotantoaluksen ja 64 laiturin rakentamiseen. Uuden alustan käyttöturvallisuusjärjestelmä tarvitsee 50-500 tonnin titaania, kiilamaiset stressiliitokset tarvitsevat 50-100 tonnin titaania, sisäänvedettävät hissit tarvitsevat 400-1200 tonnin titaania ja kiinteät nostajat tarvitsevat 1400-4200 tonnin titaania.

Energiateollisuudessa titaani tunnetaan sähköntuotantolaitteen lauhduttimena ja lämmönvaihtimena, kuten Taizhoun voimalaitos, Shanghai Jinshanin lämpövoimala ja Zhenhain voimalaitos, joissa kaikissa on titaaniputkijäähdytin, jonka titaaninkulutus on noin 700 tonnia. Kaikkia titaanijäähdyttintä käytetään Qinshanin ja Dayawanin ydinvoimaloissa. Viime vuosina titaania on käytetty laajalti myös geotermisten kaivojen geotermiseen kehittämiseen, mikä osoittaa täysin oman korroosionkestävyyden. Geotermisen suolaliuoksen korkean lämpötilan syövyttävässä ympäristössä muut materiaalit on korvattava titaanilla niiden lyhyen käyttöiän vuoksi. Titaanin etuna on, että se voi parantaa lämmöntuotannon tuottavuutta ja maalämpökaivojen käyttöiän. 1990-luvulta lähtien Yhdysvallat alkoi osua maalämpökaivoon, jonka lämpötila oli jopa 300 °C Salton Sea -alueella Etelä-Kaliforniassa, kunnes on käytetty 227 tonnin kuumavalssattua saumatonta ti-6al-4v-0.1ru-seosta. On arvioitu, että geotermiseen kehitykseen käytetyn titaanin määrä eri puolilla maailmaa saavuttaa 2400 tonnin määrän seuraavan kymmenen vuoden aikana. Jos titaania käytetään Yangbajingin voimalaitoksessa Tiibetissä, sen ulkonäkö paranee huomattavasti.

Offshore-öljyn- ja kaasunporauksen ja geotermisen kehityksen tärkeimmät seokset ovat ti-6al-4veli, Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru ja molybdeeni sisältävät ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). Merikiinnittimet on valmistettu ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo) -seoksesta. Meritekniikan tarpeisiin vastaamiseksi olemme kehittäneet seoksia, kuten Ti75, Ti31 ja ti631.

Tilastojen mukaan 200000 kW:n lämpövoimalan titaaninkulutus on 90 tonnia ja ydinvoimalan 80–100 tonnin. Voidaan nähdä, että energiaan ja korroosioon käytetyn titaanin määrää ei voida jättää huomiotta.

Golf, biomateriaalit ja autonvalmistus ovat kolme lupaavaa uutta titaanisovellusta.

Urheilun ja vapaa-ajan alalla golflaitteiden kulutuksen kasvu on melko dramaattista. Titaani ei ole tullut tälle alalle vuonna 1993, ja vuonna 1997 käytetyn titaanin määrä kasvoi 4000 tonniin. Syynä on se, että titaania käytetään palloseurana, jolla on suuri lujuus, kevyt rakenne ja keskimääräinen lisäys 20-30 jaardia (1 jaardi = 0,9144 metriä) tai 15% osumamatkasta. Titaaniseurojen ulkonäkö lisäsi 448 uutta stadionia vuonna 1998 Yhdysvalloissa. Pelaajien määrä on 25 miljoonaa (lähes puolet maailmasta). Vuonna 1994 myytiin vain 500 klubia, vuonna 1995 jopa 190000 ja vuonna 1997 1,72 miljoonaa. Titaanilla on loistava paikka vapaa-ajan urheilussa, kuten suksilla, kelkalla, jääkirveellä, jääkynsillä ja muilla kiipeilymahdollisuuksilla.

Titaanilla on erinomainen biokosveettavuus, alhainen laajenemiskerroin, korkea kestävyys ja ei-magnetismi, ja se on erinomainen luun tukimateriaali. Implantoidun lonkkanivelen paino on noin puolet ruostumattomasta teräksestä, ja luukudos voidaan suoraan tarttua titaani-implanttiin kasvaessaan. Titaaniseosta käytetään myös polvinivelen ja hammasproteesin rekonstruktiossa. Tilastojen mukaan lääkeistuttissa käytetään vuosittain 600–1000 tonnin titaania. Ti-6al-4veli (erittäin alhainen puhdistuma happi) lisäksi kehitettiin titaaniseoksia, kuten alumiinittomia (vapaita myrkyllisyydestä munuaisille ja keuhkoille), kuten titaaniseosta (ti-2,75nb-15,2mo-0,34fe-1 0.18si-0.250) ja yhteensä 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.

Edullisen titaanin tuotanto ja titaanijauheen jalostusteknologian kehittäminen ovat olleet mahdollisia titaanin soveltamisen laajentamiseksi autoteollisuuteen. Titaanin tekemät jouset ovat alkaneet olla Formula 1 -kilpailuissa, kilpamoottoripyörissä ja edistyneimmistä Ferrari-autoista