Miksi valita titaaniseokset

ESITTELY

Titaani on tunnustettu elementiksi (symboli Ti, atomimäärä 22 ja atomipaino 47,9) ainakin 200 vuoden ajan. Titaanin kaupallinen tuotanto alkoi kuitenkin vasta 1950-luvulla. Tuolloin titaanista tunnustettiin sen strategisesta merkityksestä ainutlaatuisena kevytrakenteisena, suuritehoisena seostettuna, joka oli rakenteeltaan tehokas metalli kriittisille ja suorituskykyisille ilma-aluksille, kuten suihkumoottoreille ja lentokoneen komponentteille. Tämän alun perin eksoottisen "Space Age" -metallin ja sen seosten maailmanlaajuinen tuotanto on kasvanut yli 50 miljoonaan puntaan vuosittain. Lisääntynyt metallisieni ja -tuotantokapasiteetti ja -tehokkuus, parantunut valmistusmenetelmä ja laaja markkina-asema ovat vähentäneet merkittävästi titaanituotteiden hintaa. Nykyään titaaniseokset ovat yleisiä ja helposti saatavilla olevia muokattuja metalleja, jotka kilpailevat suoraan ruostumattomasta ja erikoisteräksestä, kupariseoksista, nikkelipohjaisista seoksista ja komposiiteista.


Maapallon kuoren yhdeksännestä runsaimmasta elementistä ja neljänneksi runsaimmasta rakenteellisesta metallista nykyinen maailmanlaajuinen syöttömetallien tarjonta titaanimetallin tuottamiseksi on käytännössä rajoittamaton. Merkittävä käyttämättömät maailmanlaajuiset sieni-, sulatus- ja jalostuskapasiteetit titaania varten mahdollistavat jatkuvan kasvun uuteen, suuren määrän sovelluksiin. Sen houkuttelevien korkean lujuuden ja tiheyden ominaispiirteiden lisäksi titaanin poikkeuksellinen korroosionkestävyys, joka on saatu sen suojaavasta oksidikalvosta, on motivoinut laajaa käyttöä merivedessä, meressä ja suolavedessä sekä aggressiivisessa teollisuuskemikaalissa viimeisten viidenkymmenen vuoden aikana. Nykyään titaania ja sen seoksia käytetään laajasti ilmailu-, teollisuus- ja kuluttajakäyttöön. Lentokoneiden moottoreiden ja lentokoneiden lisäksi titaania käytetään myös seuraavissa sovelluksissa: ohjukset, avaruusalus, kemian ja petrokemian tuotanto, hiilivetyjen tuotanto ja jalostus, sähköntuotanto, suolanpoisto, ydinjätehuolto, saastumisen torjunta, malmin huuhtoutuminen ja metallin talteenotto, offshore meren syvänmeren sovelluksia ja laivaston aluksen komponentteja muun muassa.


Houkuttelevat mekaaniset ominaisuudet

Titaanilla ja sen seoksilla on ainutlaatuinen yhdistelmä mekaanisia ja fysikaalisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä, jotka ovat tehneet niistä toivottavia ilmailu-, teollisuus-, kemian- ja energiateollisuudelle.


Korroosio ja eroosionkestävyys

Titaaniseoksista on poikkeuksellista vastustuskykyä laajaan valikoima kemiallisia ympäristöjä ja olosuhteita, joita tarjoaa ohuen näkymättömän, mutta erittäin suojaavan pinnan oksidikalvon. Tämä kalvo, joka on ensisijaisesti Ti02, on erittäin sitkeä, tarttunut ja kemiallisesti stabiili. Se voi spontaanisti ja välittömästi parantua itsestään, jos se on mekaanisesti vahingoittunut, jos ympäristössä on pieniä hapen tai kosteuden jälkiä. Titaani tunnetaan kohonneesta vastustuskyvystä paikalliseen hyökkäykseen ja korroosioon vesipitoisissa klorideissa. Titaaniseokset tunnetaan myös niiden erinomaisesta kestävyydestä


Muut houkuttelevat ominaisuudet

Titaanin suhteellisen alhainen tiheys, joka on 56% teräksestä ja puolet nikkeliä ja kuparia, merkitsee kaksinkertaista metallimäärää painon mukaan ja paljon houkuttelevampia myllykustannuksia punnittaessa muita metalleja dimensiopuolella. Yhdessä suuremman lujuuden kanssa tämä tarkoittaa luonnollisesti paljon kevyempiä ja / tai pienempiä komponentteja sekä staattisille että dynaamisille rakenteille ja komponenteille.


Titaaniseoksilla on alhainen kimmomoduuli, joka on noin puolet teräksestä ja nikkeliseoksista. Tämä lisääntynyt joustavuus tarkoittaa joustavuutta ja syklisiä jännityksiä, mikä tekee siitä ihanteellisen jousille, palkeille, rungon implantteille, hammaslääketieteellisille laitteille, dynaamisille offshore-nousukeskuksille, porausputkille ja erilaisille urheiluvälineille. Titaanin luontainen ei-reaktiivisuus (myrkytön, ei allergiainen ja täysin bioyhteensopiva) kehon kanssa on ajautunut laajaan käyttöön protesolaitteissa ja koruissa. Korkean lujuuden, matalan kimmokerroin ja alhaisen tiheyden ainutlaatuisen yhdistelmän ansiosta titaaniseokset ovat luonnostaan kestävämpiä iskuja ja räjähdysvaurioita kuin useimmat muut tekniset materiaalit. Näillä seoksilla on lämpölaajenemiskerrointa, jotka ovat huomattavasti pienempiä kuin alumiini-, rauta-, nikkeli- ja kupariseokset. Tämä alhainen laajeneminen mahdollistaa paremman käyttöliittymän yhteensopivuuden keraamisten ja lasimateriaalien kanssa ja minimoi taipuisuuden ja väsymyksen vaikutukset lämpökierron aikana. Titaani on olennaisesti ei-magneettinen ja sopii ihanteellisesti sähkömagneettisten häiriöiden minimoimiseen. Kun hävitetään, titaani ja sen isotoopit ovat äärimmäisen lyhyitä radioaktiivisia puoliintumisaikoja ja eivät pysy "kuumina" useamman kuin tunnin ajan.


Lämmönsiirtoominaisuudet

Titaani on ollut hyvin houkutteleva ja vakiintunut lämmönsiirtoaine kuoressa / putkessa, levyssä / kehyksessä ja muissa lämmönvaihtimissa prosessinesteen lämmitykseen tai jäähdytykseen, erityisesti meriveden jäähdyttimissä. Vaihtoventtiilin lämmönsiirtohyötysuhde voidaan optimoida titaanin seuraavien hyödyllisten ominaisuuksien ansiosta:


  • Erinomainen korroosionkestävyys ja nesteen eroosio

  • Erittäin ohut, johtava oksidipintakalvo

  • Kova ja sileä pinta

  • Pinta, joka edistää kondensaatiota

  • Kohtuullisen hyvä lämmönjohtavuus

  • Hyvä voima


Vaikka seostamatonta titaania on luontainen lämmönjohtavuus kuparin tai alumiinin alapuolella, sen johtavuus on edelleen noin 10 - 20% korkeampi kuin tyypilliset ruostumattomasta teräksestä valmistetut seokset. Hyvän lujuutensa ja kykynsä täysin kestämään korroosiota ja eroosiota virtaavista, turbulentteista nesteistä voidaan titaania seinät ohentaa dramaattisesti minimoimaan lämmönsiirtokestävyys (ja kustannukset). Titaanin sileä, ei-korroosionkestävä, kovin kiinnittyvä pintoihin ylläpitää pitkäaikaista puhtautta. Tämä pinta edistää pudotusta kondensaatiota vesipitoisista höyryistä, mikä parantaa kondensoitumisnopeuksia jäähdytin / lauhduttimissa verrattuna muihin metalleihin, kuten on osoitettu.