Aplicaciones de titanio

- Oct 21, 2020-

Con el fin de reducir la carga causada por el alto costo de la aplicación de titanio, por un lado, se ha desarrollado la tecnología de tratamiento de titanio residual, por otro lado, la formación de red cercana, la formación superplástica, la fundición de precisión y la metalurgia en polvo, y se desarrolla la conexión de presión y difusión isostatica caliente. Por ejemplo, los productos de metalurgia en polvo procesados por la fabricación de polvo, formación, sinterización o consolidación de presión isostatica caliente son piezas de formación casi netas, con una tasa de utilización del material de hasta el 80%, lo que no sólo reduce el consumo de material, sino que también reduce la cantidad de corte. Por ejemplo, la aplicación de una gran tecnología de fundición de precisión de paredes delgadas en aleación de titanio hace que las propiedades de las fundiciones de titanio sean cercanas a las de las forjas de titanio, y el costo se reduce en aproximadamente un 50%.

Los principales campos de consumo de titanio y aleación de titanio son primero la industria de la aviación. En la década de 1980, el titanio utilizado en la industria aeronáutica estadounidense representó el 74,8% del consumo total de titanio. Rusia, Gran Bretaña y otros materiales de titanio se utilizaron principalmente en la industria de la aviación, y el 90% del titanio en Japón se utilizó en la industria civil. En los últimos años, el titanio ha sido ampliamente utilizado en la industria no aeroespacial, y la industria aeroespacial todavía ocupa la "posición principal". Desde que en 1952 el titanio se utilizó como cabina de motor y pared contra incendios en Douglas dc-7, muchos aviones han sido hechos de aleación de titanio. Las piezas de titanio juegan un papel clave en boeing 757, mirlo supersónico SR-71, avión F-22, satélites espaciales y misiles. Por ejemplo, el disco del ventilador y la hoja del motor en el avión están hechos de fundiciones de titanio y forjas.

El segundo campo de aplicación del titanio está relacionado con el uso de su resistencia a la corrosión. La cantidad más importante es el material de electrodo utilizado para la producción de clor alcalino. La vida útil del ánodo de titanio es 10 veces mayor que la del ánodo de grafito, lo que hace que la capacidad aumente casi 1 veces y el ahorro de energía sea del 15%. La producción anual de soda cáustica es de 10000 toneladas, y se requieren alrededor de 5 toneladas de titanio.

El titanio ha sido brillante en la construcción naval de la industria de la navegación. El consumo de titanio de cada uno de los submarinos nucleares de 6-7 3000 toneladas fabricados por la antigua Unión Soviética es de 560 toneladas (el consumo de titanio de submarinos de clase alfa es de más de 908 toneladas). En los últimos años, el titanio ha demostrado un gran poder en la exploración y desarrollo de petróleo y gas en alta mar. Sólo en 1997-1999, Europa invirtió 15.000 millones de dólares en el desarrollo de petróleo y gas del Mar del Norte, que se utilizó para construir 21 buques de producción suspendidos y 64 plataformas. El sistema de seguridad para la vida de una nueva plataforma necesita 50-500 toneladas de titanio, las juntas de tensión en forma de cuña necesitan 50-100 toneladas de titanio, los elevadores retráctiles necesitan 400-1200 toneladas de titanio, y los elevadores fijos necesitan 1400-4200 toneladas de titanio.

En la industria de la energía, el titanio se conoce como condensador e intercambiador de calor de dispositivos de generación de energía, como la central eléctrica de Taizhou, la central térmica jinshan de Shanghái y la central eléctrica de Zhenhai, todas las cuales tienen condensador de tubo de titanio, con un consumo de titanio de unas 700 toneladas. Todos los condensadores de titanio se utilizan en las centrales nucleares de Qinshan y Dayawan. En los últimos años, el titanio también ha sido ampliamente utilizado en el desarrollo geotérmico de pozos geotérmicos, que muestra plenamente su propia resistencia a la corrosión. En el ambiente corrosivo de alta temperatura de salmuera geotérmica, otros materiales tienen que ser reemplazados por titanio debido a su corta vida útil. La ventaja del titanio es que puede mejorar la productividad de la producción de calor y la vida útil de los pozos geotérmicos. Desde la década de 1990, los Estados Unidos comenzaron a golpear un pozo geotérmico con una temperatura de hasta 300 °C en el área del mar de Salton, en el sur de California, hasta que se han utilizado 227 toneladas de tubo sin costura laminado en caliente de aleación ti-6al-4v-0.1ru. Se estima que la cantidad de titanio utilizado en el desarrollo geotérmico en todo el mundo alcanzará las 2400 toneladas en los próximos diez años. Si se utiliza titanio en la central de Yangbajing, en el Tíbet, su aspecto mejorará considerablemente.

Las principales aleaciones de la perforación de petróleo y gas en alta mar y el desarrollo geotérmico son ti-6al-4veli, Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru y molibdeno que contiene ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). Los sujetadores marinos están hechos de aleación ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo). Con el fin de satisfacer las necesidades de la ingeniería marina, hemos desarrollado aleaciones como Ti75, Ti31 y ti631.

Según las estadísticas, el consumo de titanio de una central térmica de 200000 kW es de 90 toneladas, y el de una central nuclear es de 80-100 toneladas. Se puede ver que la cantidad de titanio utilizado en la energía y la corrosión no puede ser ignorada.

El golf, los biomateriales y la fabricación de automóviles son tres nuevas aplicaciones prometedoras de titanio.

En el campo del deporte y el ocio, el aumento del consumo de equipos de golf es bastante dramático. Titanio no ha entrado en este campo en 1993, y la cantidad de titanio utilizado en 1997 aumentó a 4000 toneladas. La razón es que el titanio se utiliza como el club de pelota con alta resistencia, textura ligera y un aumento promedio de 20-30 yardas (1 yarda = 0.9144 metros) o el 15% de la distancia de bateo. La aparición de clubes de titanio añadió 448 nuevos estadios en 1998 en los Estados Unidos. El número de jugadores es de 25 millones (cerca de la mitad del mundo). En 1994, sólo se vendieron 500 clubes, hasta 190000 en 1995, y 1,72 millones en 1997. Titanium tiene un gran lugar en deportes de ocio, como esquí, trineo, hacha de hielo, garra de hielo y otras instalaciones de escalada.

El titanio tiene una excelente biocompatibilidad, bajo coeficiente de expansión, alta durabilidad y no magnetismo, y es un excelente material de soporte óseo. El peso de la articulación implantada de la cadera es aproximadamente la mitad del acero inoxidable, y el tejido óseo se puede adherir directamente al implante de titanio al crecer. La aleación de titanio también se utiliza en la reconstrucción de la articulación de la rodilla y la prótesis. Según las estadísticas, la cantidad de titanio utilizado en la plantación médica es de entre 600-1000 toneladas cada año. Además de ti-6al-4veli (oxígeno de ultra-bajo aclaramiento), se desarrollaron aleaciones de titanio como la libre de aluminio (libre de toxicidad a riñón y pulmón), como aleación de titanio (ti-2.75nb-15.2mo-0.34fe-0.1 8si-0.250), y total 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.

La producción de titanio de bajo costo y el desarrollo de tecnología de procesamiento de polvo de titanio han sido posibles para extender la aplicación de titanio a la industria automotriz. Los muelles hechos por titanio han comenzado a estar en las carreras de Fórmula 1, las motos de carreras y los coches Ferrari más avanzados