Applicazioni del titanio
Al fine di ridurre il carico causato dall'elevato costo dell'applicazione del titanio, da un lato, è stata sviluppata la tecnologia di trattamento del titanio residuo, dall'altro si sviluppa la formatura near net, la formatura superplastica, la fusione di precisione e la metallurgia delle polveri, non e la pressione isostatica calda e la connessione di diffusione. Ad esempio, i prodotti di metallurgia delle polveri trasformati mediante produzione di polveri, formatura, sinterizzazione o consolidamento della pressione isostatica calda sono parti di formatura quasi nette, con un tasso di utilizzo del materiale fino all'80%, il che non solo riduce il consumo di materiale, ma riduce anche la quantità di taglio. Ad esempio, l'applicazione di una grande tecnologia di colata di precisione a parete sottile in lega di titanio rende le proprietà dei getti in titanio vicine a quella dei forgi in titanio e il costo è ridotto di circa il 50%.
I principali campi di consumo di titanio e lega di titanio sono prima l'industria aeronautica. Negli anni '80, il titanio utilizzato nell'industria aeronautica americana rappresentava il 74,8% del consumo totale di titanio. Russia, Gran Bretagna e altri materiali in titanio sono stati utilizzati principalmente nell'industria aeronautica, e il 90% del titanio in Giappone è stato utilizzato nell'industria civile. Negli ultimi anni, il titanio è stato ampiamente utilizzato nell'industria non aerospaziale e l'aerospazio occupa ancora la "posizione principale". Dal 1952 il titanio è stato utilizzato come cabina motore e parete antincendio sul Douglas dc-7, molti aerei sono stati realizzati in lega di titanio. Le parti in titanio giocano un ruolo chiave nel Boeing 757, nel merlo supersonico SR-71, nel jet F-22, nei satelliti spaziali e nei missili. Ad esempio, il disco della ventola e la lama del motore nell'aeromobile sono fatti di fusioni e forgiatura in titanio.
Il secondo campo di applicazione del titanio è legato all'uso della sua resistenza alla corrosione. La quantità più importante è il materiale dell'elettrodo utilizzato per la produzione di alcali di cloro. La durata dell'anodo di titanio è 10 volte superiore a quella dell'anodo di grafite, il che fa aumentare la capacità quasi 1 volte e il risparmio energetico è del 15%. La produzione annuale di soda caustica è di 10000 tonnellate e sono necessarie circa 5 tonnellate di titanio.
Il titanio è stato brillante nella costruzione navale dell'industria della navigazione. Il consumo di titanio di ciascuno dei sottomarini nucleari da 6-7 3000 tonnellate prodotti dall'ex Unione Sovietica è di 560 tonnellate (il consumo di titanio dei sottomarini di classe alpha è superiore a 908 tonnellate). Negli ultimi anni, il titanio ha mostrato una grande potenza nell'esplorazione e nello sviluppo di petrolio e gas offshore. Solo nel 1997-1999, l'Europa ha investito 15 miliardi di dollari nello sviluppo di petrolio e gas nel Mare del Nord, che è stato utilizzato per costruire 21 navi di produzione sospese e 64 piattaforme. Il sistema di sicurezza della vita di una nuova piattaforma ha bisogno di 50-500 tonnellate di titanio, i giunti di stress a forma di cuneo hanno bisogno di 50-100 tonnellate di titanio, gli ascensori retrattili hanno bisogno di 400-1200 tonnellate di titanio e i sollevatori fissi hanno bisogno di 1400-4200 tonnellate di titanio.
Nell'industria energetica, il titanio è noto come condensatore e scambiatore di calore del dispositivo di generazione di energia, come la centrale elettrica di Taizhou, la centrale termica di Shanghai Jinshan e la centrale elettrica di Zhenhai, tutte con condensatore a tubo di titanio, con un consumo di titanio di circa 700 tonnellate. Tutti i condensatori in titanio sono utilizzati nelle centrali nucleari di Qinshan e Dayawan. Negli ultimi anni, il titanio è stato anche ampiamente utilizzato nello sviluppo geotermico di pozzi geotermici, che mostra pienamente la propria resistenza alla corrosione. Nell'ambiente corrosivo ad alta temperatura della salamoia geotermica, altri materiali devono essere sostituiti dal titanio a causa della loro breve durata. Il vantaggio del titanio è che può migliorare la produttività della produzione di calore e la vita dei pozzi geotermici. Dagli anni '90, gli Stati Uniti hanno iniziato a colpire un pozzo geotermico con temperatura fino a 300 °C nell'area di Salton Sea, nel sud della California, fino a quando non sono state utilizzate 227 tonnellate di tubo senza saldatura laminato a caldo di lega ti-6al-4v-0.1ru. Si stima che la quantità di titanio utilizzata nello sviluppo geotermico in tutto il mondo raggiungerà le 2400 tonnellate nei prossimi dieci anni. Se il titanio viene utilizzato nella centrale di Yangbajing in Tibet, il suo aspetto sarà notevolmente migliorato.
Le principali leghe di perforazione offshore di petrolio e gas e sviluppo geotermico sono ti-6al-4veli, Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru e molibdeno contenente ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). Gli elementi di fissaggio marini sono realizzati in lega ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo). Per soddisfare le esigenze dell'ingegneria marina, abbiamo sviluppato leghe come Ti75, Ti31 e ti631.
Secondo le statistiche, il consumo di titanio di una centrale termica da 200000 kW è di 90 tonnellate, e quello di una centrale nucleare è di 80-100 tonnellate. Si può vedere che la quantità di titanio utilizzata nell'energia e nella corrosione non può essere ignorata.
Golf, biomateriali e produzione automobilistica sono tre promettenti nuove applicazioni del titanio.
Nel campo dello sport e del tempo libero, l'aumento del consumo di attrezzature da golf è piuttosto drammatico. Il titanio non è entrato in questo campo nel 1993 e la quantità di titanio utilizzata nel 1997 è aumentata a 4000 tonnellate. Il motivo è che il titanio viene utilizzato come club di palla con alta resistenza, consistenza leggera e un aumento medio di 20-30 iarde (1 yard = 0,9144 metri) o il 15% della distanza di colpire. La comparsa di club in titanio aggiunse 448 nuovi stadi nel 1998 negli Stati Uniti. Il numero di giocatori è di 25 milioni (quasi la metà del mondo). Nel 1994 furono venduti solo 500 club, fino a 190000 nel 1995 e 1,72 milioni nel 1997. Il titanio ha un ottimo posto negli sport per il tempo libero, come sci, slittino, ascia di ghiaccio, artiglio di ghiaccio e altre strutture di arrampicata.
Il titanio ha un'eccellente biocompatibilità, basso coefficiente di espansione, elevata durata e non magnetismo, ed è un eccellente materiale di supporto osseo. Il peso dell'articolazione dell'anca impiantata è circa la metà dell'acciaio inossidabile e il tessuto osseo può essere direttamente aderito all'impianto di titanio durante la crescita. La lega di titanio viene utilizzata anche nella ricostruzione dell'articolazione del ginocchio e della protesi. Secondo le statistiche, la quantità di titanio utilizzata nella piantagione medica è compresa tra 600-1000 tonnellate ogni anno. Oltre al ti-6al-4veli (ossigeno a bassissima distanza), sono state sviluppate leghe di titanio come l'alluminio libero (privo di tossicità per reni e polmoni), come la lega di titanio (ti-2.75nb-15.2mo-0.34fe-0.0.1 18si-0.250), e totale 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.
La produzione di titanio a basso costo e lo sviluppo della tecnologia di lavorazione della polvere di titanio sono stati possibili per estendere l'applicazione del titanio all'industria automobilistica. Le molle in titanio hanno iniziato ad essere su gare di Formula Uno, moto da corsa e le auto Ferrari più avanzate