티타늄 및 티타늄 합금의 특성 소개
1.1 티타늄 소개
티타늄은 저밀도, 높은 비강도, 내열성 및 내식성 등의 장점을 지닌 새로운 유형의 재료입니다. 무게는 철의 절반에 불과하지만 망치질이나 인발 같은 기계적 성질은 구리와 비슷합니다. 일반적으로 금속의 저항은 온도가 낮을수록 감소하지만, 티타늄은 반대로 온도가 낮을수록 티타늄이 점점 단단해지며 임계온도에 도달하면 초전도성이 나타납니다.
1.2 티타늄 합금 소개
티타늄 합금과 티타늄은 우수한 기계적 성질, 강한 내식성 외에도 저밀도, 고강도 특성을 가지며 어느 정도 성질이 유사합니다. 또한, 열 강도가 높아 알루미늄 합금보다 확실히 우수합니다. 동시에 기계적 성질은 저온 및 초저온에서 거의 변화하지 않습니다.
티타늄의 신기술과 응용
2.1 티타늄의 제조방법
티타늄은 자연계에 비교적 풍부하지만 분산되어 추출이 어렵기 때문에 희귀한 금속이기도 합니다. 현재 티타늄의 제조는 열환원법과 용융염 전기분해법의 두 가지 범주로 나누어집니다.
(1) 열환원법으로 티타늄을 제조하였다.
열 환원 방법은 특정 온도에서 Li, Na, Mg, Ca 및 그 수소화물 및 기타 강력한 환원제, TiCl4, TiO2, K2TiF6와 같은 티타늄 화합물의 티타늄을 사용하여 환원하는 것입니다. 다양한 티타늄 화합물에 따라 열 환원을 통한 티타늄 제조 기술은 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
① Kroll법, Hunter법, Armstrong법, EMR법 등의 염화티타늄 REDOX법;
② OS법, PRP법, MHR법 등 산화티타늄의 REDOX법
③ 티타네이트의 REDOX법.
현재 Kroll 방식과 Hunter 방식만이 산업 생산에 성공적으로 적용될 수 있습니다. 크롤법은 염화물에서 티타늄을 대체하기 위해 마그네슘을 사용하고, 헌터법은 염화물에서 티타늄을 대체하기 위해 나트륨 금속을 사용합니다. 또한 미국 시카고 국제 티타늄 분말 회사는 암스트롱 방법을 개발했는데 그 제조 방법은 헌터 방법과 유사하며 환원제 나트륨을 사용하여 티타늄 금속을 정제합니다. 미국에서는 이미 공장에서 사전 생산에 이 방법을 사용하고 있습니다.
(2) 용융염 전기분해에 의한 티타늄의 제조
1959년에 Kroll은 용융염 전기분해가 향후 5~10년 내에 티타늄 생산의 지배적인 방법으로 Kroll을 대체할 것이라고 예측했습니다. 수년에 걸쳐 국내외 연구 기관 및 실험실에서는 용융염 전기분해에 의한 티타늄 제조를 위한 총 12개 이상의 신기술을 개발했으며, 이는 원료에 따라 다음 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
① 티타네이트의 전기분해;
(2) 염화티탄의 전기분해;
③ FFC 캠브리지법, MER법, USTB법, QIT법, SOM법, 이온액체 전해법 등을 포함한 산화티타늄의 전해법
2.2 티타늄의 새로운 용도
1940년대부터 티타늄의 용도는 급속도로 발전하여 항공기, 로켓, 미사일, 위성, 우주선, 선박, 군수산업, 의료, 석유화학 분야에 널리 사용되어 왔습니다. 최신 연구에 따르면 인체에는 일정량의 티타늄이 포함되어 있으며 티타늄은 식세포를 자극하고 면역 기능을 강화할 수 있으므로 많은 실험실에서 생물학적 티타늄의 개발 및 응용에 전념하고 있습니다.
티타늄 합금의 신기술 및 응용
3.1 티타늄 합금의 제조방법
티타늄 합금의 전통적인 가공은 일반적으로 제련 및 주조 기술을 채택하며 최신 가공 기술은 다음과 같이 나뉩니다.
(1) 니어 네트 성형 기술;
(2) 선 마찰 용접 기술;
(3) 초소성 성형 기술;
(4) 재료 준비 및 가공 과정의 컴퓨터 시뮬레이션 기술.
니어넷 성형 기술에는 레이저 성형, 정밀 주조, 정밀 금형 단조, 분말 야금, 제트 성형 및 기타 방법이 포함됩니다. 분말 야금은 티타늄 분말 또는 티타늄 합금 분말을 원료로 사용하여 성형 및 소결한 후 새로운 공정의 티타늄 부품을 제조하는 것입니다. 첫 번째는 분말을 생산하는 방법으로 일반적으로 기계적 합금화 방법을 사용하며 볼밀을 사용하여 원료에 강한 충격을 가하고 분쇄하고 교반합니다. 그런 다음 분말을 형성한 합금을 압축하여 성형합니다. 압착방법에는 압압성형과 무압성형의 두 가지 방법이 있습니다. 이 단계의 목적은 압착된 배아를 일정한 모양과 크기로 만들고, 일정한 밀도와 강도를 갖도록 만드는 것입니다. 그런 다음 포배질 방전 플라즈마 소결에서 상부 및 하부 다이 펀칭과 전기 전극을 사용하여 특정 소결 전원 공급 장치와 소결 분말에 가압 압력을 가한 후 방전 활성화, 열가소성 변형 및 냉각을 통해 제조를 완료합니다. 고성능 티타늄 소재. 그런 다음 후속 처리, 일반적으로 열처리 또는 플라스틱 가공을 위한 플라즈마 소결 티타늄 합금.
3.2 티타늄 합금의 새로운 용도
티타늄 합금은 초기에는 항공우주 분야에서 주로 항공기 엔진이나 공압 부품 생산에 널리 사용되었습니다. 이후 기술의 지속적인 발전으로 티타늄 합금은 일반 사람들의 삶에 들어왔고 공장이나 가정용 기기에도 티타늄 합금이 등장했습니다. 현재 국가와 기관에서는 저비용, 고성능 특성을 갖기 위해 새로운 티타늄 합금을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 최근 몇 년간 새로운 티타늄 합금 개발은 주로 다음과 같은 5가지 측면에 집중되어 있습니다.
(1) 의료용 티타늄 합금
밀도가 낮고 생체 적합성이 우수한 티타늄 합금은 이상적인 의료 재료이며 인체에 이식할 수도 있습니다. 기존 의료분야에서 사용되던 티타늄 합금에는 인체에 해를 끼칠 수 있는 바나듐과 알루미늄이 포함돼 있다. 그러나 가까운 장래에 일본 학자들은 생체 적합성이 우수한 새로운 유형의 티타늄 합금을 개발했지만 합금은 아직 대량 생산되지 않았으므로 가까운 장래에 이러한 고품질 합금이 널리 사용될 수 있다고 믿어집니다. 일상 생활에서.
(2) 난연성 티타늄 합금
특정 압력, 온도 및 공기 흐름 속도에서 연소에 저항할 수 있는 티타늄 기반 합금은 난연성 티타늄 합금입니다. 미국, 러시아, 중국은 새로운 저항성 티타늄 합금을 개발했으며, 그 중 미국은 이러한 저항성 티타늄 합금을 엔진에 적용할 예정입니다. 왜냐하면 이러한 티타늄 합금은 연소에 민감하지 않아 엔진의 안정성을 크게 향상시킬 수 있기 때문입니다.
(3) 강도와 인성이 높은 유형
유형 티타늄 합금은 고강도, 우수한 용접성 및 우수한 냉간 및 열간 가공 성능의 특성을 가지고 있습니다. 연구원들은 이 법칙을 사용하여 -형 티타늄 합금의 제조 특성이 매우 분명합니다: 우수한 열간 가공 성능, 우수한 가소성, 우수한 용접 성능. 그리고 용체화 처리 후에 기계적 성질이 크게 향상됩니다. 현재 일본과 러시아는 이러한 티타늄 합금을 준비했습니다.
(4) 티타늄 및 알루미늄 화합물
일반 티타늄 합금과 비교하여 티타늄 알루미늄 화합물은 우수한 고온 성능, 우수한 내 산화성 및 크리프 저항성을 가지며 밀도는 일반 티타늄 합금보다 낮습니다. 이러한 우수한 특성은 Ti-Al 화합물이 새로운 합금 붐을 일으키게 될 것입니다. 새로운 티타늄-알루미늄 복합 합금은 미국에서 합성되어 대량 생산되고 있습니다.
(5) 고온 티타늄 합금
급속 응고법과 분말 야금법을 결합하여 섬유 또는 입자 강화 복합재로 제조된 티타늄 합금은 우수한 고온 기계적 특성을 갖습니다. 고온 티타늄 합금의 온도 한계는 일반 티타늄 합금의 온도 한계보다 훨씬 높습니다. 현재 미국은 새로운 고온 티타늄 합금을 준비했습니다.
(6) 티타늄 니켈 합금
'기억합금'으로 알려진 티타늄과 니켈의 합금은 일정한 형상으로 만들어진다. 성형한 후 외력에 의해 변형되면 약간의 열을 가하면 원래의 모습으로 복원될 수 있습니다. 이 합금은 계측, 전자 기기 등 다양한 분야에 사용될 수 있습니다.
중국 티타늄 합금 소재 개발 현황
티타늄 합금은 티타늄과 기타 금속으로 만들어진 다양한 합금 금속을 말합니다. 최근 몇 년 동안 중국은 티타늄 합금 재료의 연구 개발, 생산 및 응용을 장려하는 정책을 자주 발표했습니다. 세계 시장에서 티타늄 합금 소재는 주로 항공 산업, 방위 산업 및 기타 산업에 사용됩니다. 그 중 항공산업의 응용 수요는 약 50%를 차지하며 주로 항공기 및 엔진 제조에 사용됩니다. 우리나라 티타늄 소재의 수요구조 중 티타늄 가공소재는 주로 화학공업 분야에서 사용되고 있으며, 국내 항공우주 분야에서 사용되는 티타늄 소재의 비율은 20%에 불과하여 티타늄 시장의 잠재력이 크다고 볼 수 있다. 우리나라 항공에 사용되는 재료. 현재 우리나라 고급 티타늄 합금 분야에서 군용 항공 티타늄 합금 막대 및 선재를 대량 생산할 수 있는 기업은 거의 없으며 이는 '과점' 경쟁 패턴입니다.
1. 티타늄 합금 소재의 개발을 장려하는 정책
티타늄 합금은 티타늄과 기타 금속으로 만들어진 다양한 합금 금속을 말합니다. 세계 많은 국가에서 티타늄 합금 재료의 중요성을 인식하고 이에 대한 연구 개발을 수행하여 실제로 적용하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 중국은 티타늄 합금 재료의 연구 개발, 생산 및 응용을 장려하는 정책을 자주 발표했습니다. 2019년 산업 구조 조정 지침 목록(2019년 초안)에 공개된 정보에 따르면 고성능 초미세, 초조대, 복합 구조 초경합금 재료 및 심가공 제품, 저탄성 티타늄 합금 재료, 내식성 티타늄합금 소재, 항공우주용 티타늄합금 패스너 등이 산업구조 조정 장려 프로젝트로 등록될 예정이다.
2. 티타늄 합금 재료는 주로 항공 우주 및 군사 분야에서 사용됩니다.
세계 시장에서 티타늄 합금 소재는 주로 항공 산업, 방위 산업 및 기타 산업에 사용됩니다. 그 중 항공산업의 응용 수요는 약 50%를 차지하며 주로 항공기 및 엔진 제조에 사용됩니다. 중국의 티타늄 재료 수요 구조에서 티타늄 가공 재료는 주로 화학 분야에서 사용됩니다. 세계와 비교했을 때 가장 중요한 차이점은 항공 분야에 있습니다. 항공 분야에 사용되는 티타늄 소재는 항상 전 세계 티타늄 소재 총 수요의 약 53%를 차지하고 있는 반면, 국내 항공우주 분야에 사용되는 티타늄 소재의 비율은 20%에 불과해 티타늄 시장에서 여전히 큰 잠재력이 있음을 나타냅니다. 중국 항공에 사용되는 재료.
요약
티타늄은 금속과 비교할 수 없는 많은 장점을 가지고 있습니다. 사회가 발전하고 과학 기술이 발전함에 따라 티타늄 및 티타늄 합금이 더욱 널리 사용될 것이며 티타늄 및 티타늄 합금에 대한 인간의 수요가 증가할 것이며 높은 생산 비용은 티타늄 및 티타늄 합금의 홍보 및 사용을 제한하는 주요 이유. 따라서 저비용, 대규모 및 생태 환경 보호 연속 생산 공정의 개발 및 적용으로 티타늄 및 티타늄 합금이 더욱 널리 사용될 수 있습니다.
