การประยุกต์ใช้โลหะผสมไททาเนียม

ไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียมเป็นโลหะที่มีโครงสร้างสำคัญที่พัฒนาขึ้นในทศวรรษที่ 1950 ไททาเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ มีความแข็งแรงจำเพาะสูง การนำความร้อนต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำได้ดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และมีทรัพยากรมากมาย หลายประเทศทั่วโลกได้ตระหนักถึงความสำคัญของวัสดุโลหะผสมไททาเนียม ได้ทำการวิจัยและพัฒนา และได้รับการใช้งานจริงในหลายอุตสาหกรรม

 

คุณสมบัติของไททาเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์:

ไททาเนียมบริสุทธิ์มีคุณสมบัติเป็นพลาสติกที่ดี มีความแข็งแรงต่ำ และขึ้นรูปง่าย หลังจากการตกผลึก จะมีการเปลี่ยนแปลงแบบ allotropic เมื่อได้รับความร้อนถึง 882 องศา ไทเทเนียมของโครงตาข่ายที่ปิดสนิทแบบหกเหลี่ยมจะเปลี่ยนเป็นไทเทเนียมของโครงตาข่ายลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลางลำตัว ในหลายๆ สื่อ ความต้านทานการกัดกร่อนของไททาเนียมนั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลนั้นโดดเด่นมาก เกรดของไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์คือ GR1, GR2, GR3 และ GR4 ยิ่งหมายเลขเกรดมากเท่าใด เศษส่วนมวลของสิ่งเจือปนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

 

ลักษณะของโลหะผสมไททาเนียม:

Titanium alloy (α+β) has better strength, heat resistance, and plasticity, and can be strengthened by heat treatment, so it has a wide range of applications. The grades of (α+β) titanium alloys include Gr5, Gr7, Gr9, Gr11, Gr23, etc. Among them, Ti-6Al-4V is the most widely used. After quenching (heating at 930 ℃) and aging treatment (540 ℃, 2 h), its R m can reach 1 274 MPa, A>13 เปอร์เซ็นต์ และมีความต้านทานการคืบคลานสูง มีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ และต้านทานการกัดกร่อนได้ดี โลหะผสม Gr5 เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 400 องศาและที่อุณหภูมิต่ำ เช่น เปลือกเครื่องยนต์จรวด ภาชนะบรรจุเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเหลวสำหรับจรวดและขีปนาวุธ เป็นต้น

 

การอ้างอิงถึงไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียม:

1. สาขาการบินที่เกี่ยวข้อง:

⑴เครื่องยนต์ ส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบของคอมเพรสเซอร์ รวมถึงใบมีด ดุม วาล์วนำเข้า และปลอก

⑵ ล้อลงจอด/โครงรองรับ ฯลฯ

⑶ โครงกระดูกเครื่องบิน

⑷ชิ้นส่วนโลดโผนสำหรับผิวปีกและการตรึงภายใน

2. สาขาการบินและอวกาศ

⑴สามารถใช้ในภาชนะความดันสูง ถังเก็บเชื้อเพลิง เครื่องยนต์จรวด และปลอกขีปนาวุธในอุตสาหกรรมจรวด ขีปนาวุธ และยานอวกาศ

⑵ผิวห้องโดยสารของยานอวกาศและโครงโครงสร้าง อุปกรณ์ลงจอดหลัก โมดูลดวงจันทร์ ฯลฯ

3. เขตทหาร

⑴ตัวดันของเรือดำน้ำ หางเสือ, ตัวยึดเพลา, บอลวาล์ว, ปั๊มดับเพลิง, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องทำความเย็น, โดมโซนาร์ตัวเรือ, ระบบขับเคลื่อนพลังน้ำของโรงไฟฟ้า

ใบพัดและเพลาใบพัด.

⑵ ระบบท่อเรือ การหล่อ ฯลฯ คอนเดนเซอร์ เครื่องกำเนิดไอน้ำ วาล์ว หน้าแปลนขนาดใหญ่ เครื่องยิงตอร์ปิโด เสาอากาศแส้ ตัวปั๊ม ฯลฯ บนเรือทั้งหมดทำจากไททาเนียม

(3) อุปกรณ์บางอย่าง เช่น กระบอกปืน รถหุ้มเกราะ อุปกรณ์วิศวกรรม และรถถังใหม่ก็ทำจากวัสดุไททาเนียมเช่นกัน

4. ระบบเคมี

⑴โลหะผสมไททาเนียมและไททาเนียมสามารถใช้ในการผลิตเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หอปฏิกิริยา เครื่องกลั่น เครื่องขัด เครื่องสังเคราะห์ หม้อนึ่งความดัน วาล์ว ท่อร้อยสาย ปั๊ม ท่อ ฯลฯ

(2) การใช้วัสดุไททาเนียมในอุตสาหกรรมเคมีส่วนใหญ่เป็นคลอราลคาไล, โซดาแอช, การทำเกลือสุญญากาศ, เส้นใยปิโตรเคมี, อุตสาหกรรมเคมีชั้นดี ฯลฯ

5. การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ไททาเนียมในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม (การต้านทานการกัดกร่อนของไททาเนียม)

(1) น้ำมันดิบประกอบด้วยซัลไฟด์และคลอไรด์ซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนอุปกรณ์อย่างมาก และไททาเนียมโดยทั่วไปจะแก้ปัญหาการกัดกร่อนของอุปกรณ์ได้

(2) อุปกรณ์ไทเทเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตของโรงกลั่น

6. การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ไททาเนียมในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา

⑴ในการผลิตนิกเกิลด้วยไฟฟ้า อุปกรณ์จะสัมผัสกับสารละลายที่มีปริมาณกรดสูงและไอออนที่ออกฤทธิ์ และไททาเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม ดังนั้นจึงกลายเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์นิกเกิลด้วยไฟฟ้า

⑵การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ไททาเนียมในการผลิตทองแดงด้วยไฟฟ้า: ฮีตเตอร์และแผ่นแม่แคโทดส่วนใหญ่ในการผลิตทองแดงด้วยไฟฟ้าทำจากไททาเนียม

(3) อุทกวิทยาของโลหะอื่นๆ: อุปกรณ์ไทเทเนียมยังใช้สำหรับการถลุงโคบอลต์ สังกะสี อะลูมิเนียม ปรอท ฯลฯ และการทำให้บริสุทธิ์ของกรดทังสติก เป็นต้น

 

7. การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ไททาเนียมในวิศวกรรมมหาสมุทร

⑴ การพัฒนาน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง

(2) ไททาเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงและมีความแข็งแรงจำเพาะสูง และใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการต่อเรือ

 

8. การประยุกต์ใช้ไททาเนียมในทางการแพทย์

(1) การปลูกถ่ายของมนุษย์: ไททาเนียมมีค่าโมดูลัสต่ำ มีความแข็งแรงสูง และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม มักใช้เป็นวัสดุทดแทนกระดูกมนุษย์ในทางการแพทย์ ไททาเนียมใช้ทำข้อต่อข้อศอก สกรูกระดูก ข้อสะโพกและข้อเข่า และแผ่นกระดูก

⑵รากฟันเทียม ครอบฟันและสะพานฟัน ขดลวดภายในฟัน ลวดฟันและการจัดฟัน เครื่องมือไทเทเนียมสำหรับการผ่าตัด ยา กล่องควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจ ฯลฯ

 

9. สินค้ากีฬา

หัวไม้กอล์ฟทำจากโลหะผสมไททาเนียม, จักรยานไททาเนียม, ไม้แบดมินตันไททาเนียม, ไม้เทนนิส, อานม้าสำหรับนักแข่งม้า ฯลฯ

 

10. อุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์:

การใช้โลหะผสมไททาเนียมไทจิในรถยนต์สามารถมีบทบาทที่ครอบคลุมในการลดน้ำหนัก การประหยัดพลังงาน การดูดซับแรงกระแทก การลดเสียงรบกวน การลดมลพิษ การยืดอายุ และการปรับปรุงความปลอดภัยและความสะดวกสบายของรถยนต์