Penggunaan dan aplikasi titanium

Rantai industri titanium dapat dibagi menjadi empat bagian berikut:

1 Penerimaan utama bijih titanium, rutil, dll., dan memperoleh konsentrat bermutu lebih tinggi dengan metode fisik.

2 Titanium dioksida dengan kemurnian tinggi dibuat melalui pemrosesan dan pemurnian konsentrat dan digunakan dalam industri titanium dioksida.

Titanium tetraoksida menghasilkan titanium triklorida melalui oksidasi, reduksi dan proses lainnya untuk menghasilkan spons titanium

4. Pengecoran spons titanium untuk mendapatkan struktur kristal padat dari batangan titanium, digunakan dalam produksi titanium dan paduan titanium.

Spons Titanium

Spons Titanium

Spons titanium mengacu pada reduksi titanium tetraklorida dengan magnesium atau natrium untuk mendapatkan spons titanium dengan kemurnian 98,5%-99,7%. Ini adalah bahan baku terpenting dalam produksi industri titanium. Spons titanium adalah proses produksi logam titanium dari produk utama, perlu mendapatkan ingot titanium setelah pengecoran lebih lanjut titanium murni industri, dan dapat diolah menjadi titanium atau paduan titanium yang sesuai.

Persiapan spons titanium: terutama metode reduksi termal magnesium (metode Kroll), metode reduksi natrium (metode Hunt) dan elektrolisis garam cair. Keuntungan metode reduksi magnesium adalah magnesium dapat didaur ulang. Sebagai perbandingan, kualitas produk lebih baik dan kandungan pengotor logam lebih rendah, namun kapasitas produksi tungku tunggal lebih kecil dan konsumsi natrium lebih besar. Dan elektrolisis garam cair masih dalam tahap percobaan semi industri.

Titanium dioksida dan penerapannya

Titanium dioksida

Titanium dioksida, yang secara ilmiah dikenal sebagai titanium dioksida (TiO2) adalah oksida yang sangat stabil dengan sifat optik dan pigmen yang sangat baik, terutama digunakan sebagai pigmen anorganik putih. Ini tidak beracun, memiliki daya tutup terbaik, keputihan dan kecerahan terbaik, dan dianggap sebagai pigmen putih dengan kinerja terbaik di dunia, yang banyak digunakan dalam industri pelapisan, plastik, pembuatan kertas, tinta cetak, serat kimia, karet, kosmetik dan sebagainya.

Aplikasi titanium dioksida Tiongkok mencakup distribusi aplikasi titanium dioksida global

Metode produksi industri asam sulfat dan klorinasi titanium dioksida: teknologi produksi asam sulfat sudah matang, peralatan sederhana, tetapi kerugiannya adalah proses produksi dan pencemaran lingkungan yang serius; teknologi klorinasi maju, kapasitas produksi besar, kualitas produk tinggi, warna putih dan jangkauan distribusi ukuran partikel sempit. Pada saat yang sama, klorin juga dapat didaur ulang, kelemahannya adalah persyaratan bahan bakunya terlalu ketat, bahan bakunya harus rutil alami atau sintetis dan terak titanium dengan kandungan TiO2 90%-95%.

Proses asam sulfat untuk produksi titanium dioksida

Proses produksi asam sulfat titanium dioksida

Proses produksi titanium dioksida dengan metode klorinasi

Proses produksi titanium dioksida dengan metode klorinasi

Titanium dioksida memiliki tiga jenis kristal: rutil, anatase, dan pelat. Plat jenis titanium tidak dapat digunakan sebagai pigmen dalam industri, pigmen utama yang digunakan adalah titanium dioksida anatase dan rutil.

Titanium dioksida rutil memiliki keunggulan kemurnian tinggi, partikel halus dan seragam, sifat optik yang baik, daya bias yang kuat, daya akromatik yang tinggi, daya sembunyi yang kuat, penyerapan minyak yang rendah, dispersi air, dll. Hal ini terutama digunakan dalam industri pelapisan, tinta cetak, serat kimia, karet, kaca, kosmetik, sabun, plastik, dan pembuatan kertas. Titanium dioksida rutil tidak hanya memiliki keunggulan dibandingkan titanium dioksida anatase, tetapi juga memiliki daya pelapukan dan penutup yang lebih baik, terutama digunakan pada cat industri bermutu tinggi, cat lateks mengkilap, plastik, daya pewarnaan tinggi dan kebutuhan cepat bahan karet, pelapis kertas canggih dari kinerja pigmen, titanium dioksida rutil lebih unggul daripada titanium dioksida anatase, titanium dioksida rutil di permukaan produk untuk perawatan pelapisan sebagian besar tahun 2010 di Cina. Pada tahun 2010, jumlah total titanium dioksida rutil di Tiongkok adalah 57%, jauh di bawah tingkat dunia yang sebesar 90%. Di masa depan, proporsi titanium dioksida rutil di Tiongkok masih memiliki ruang untuk ditingkatkan.

Saat ini, industri titanium dioksida mengalami tiga penyesuaian besar: (1) pertumbuhan produksi titanium dioksida dunia relatif lambat, sedangkan pertumbuhan produksi titanium dioksida di kawasan Asia-Pasifik, khususnya China lebih cepat, industri titanium dioksida dunia di Asia -Transfer tren di kawasan Pasifik, khususnya Tiongkok, sudah jelas; (2) Dengan hilirnya kinerja titanium dioksida yang mengajukan permintaan yang lebih tinggi, proses pelapisan titanium dioksida telah menjadi sarana penting untuk semua jenis titanium dioksida khusus, industri titanium dioksida terus berkembang dari barang umum menjadi barang biasa. produk. Produk khusus (3) baru saja diluncurkan; titanium dioksida dibagi menjadi dua jenis: anatase dan rutil, titanium dioksida anatase masih menempati sebagian pangsa pasar karena harganya yang lebih tinggi, namun kinerja industri dengan titanium dioksida rutil sebagai tren perkembangan masa depan masih sangat baik. Dalam struktur produk titanium dioksida Tiongkok, proporsi titanium dioksida rutil meningkat, mencapai sekitar 57%, namun masih jauh di bawah proporsi dunia yang sebesar 90%. Struktur produk titanium dioksida Tiongkok secara aktif berkembang ke arah titanium dioksida rutil. Singkatnya, industri titanium dioksida Tiongkok, khususnya prospek titanium dioksida rutil khusus masih optimis.

Penerapan titanium dan paduan titanium

Titanium adalah struktur logam penting yang dikembangkan pada tahun 1950-an, paduan titanium dengan kepadatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, ketahanan korosi yang baik, konduktivitas termal rendah, tidak beracun dan non-magnetik, dapat dilas, biokompatibel, dekorasi permukaan, dll., banyak digunakan dalam penerbangan, dirgantara, industri kimia, minyak bumi, tenaga listrik, perawatan medis, konstruksi, peralatan olah raga dan bidang lainnya. Banyak negara di dunia telah menyadari pentingnya bahan paduan titanium, telah melakukan penelitian dan pengembangan, dan telah diterapkan dalam praktik.

Bidang aplikasi titanium dan paduan titanium

Pada tahun 2011, proporsi konsumsi penerbangan komersial global mencapai 46%, proporsi titanium pelindung sebesar 9% (terutama penerbangan militer), proporsi konsumsi titanium di bidang penerbangan lebih dari 50%; proporsi konsumsi titanium industri adalah 43%, dan proporsi konsumsi titanium di pasar negara berkembang adalah 2%.

Terdapat perbedaan nyata dalam struktur permintaan regional terhadap produk titanium.

Struktur permintaan produk titanium regional terdapat perbedaan yang jelas. Di Amerika Serikat dan Uni Eropa, khususnya Amerika Serikat, permintaan industri dirgantara dan pertahanan terhadap produk titanium sekitar 50% di industri dirgantara dan pertahanan. Di Jepang, permintaan titanium industri dari industri kimia mendominasi. Menurut Asosiasi Titanium Jepang, sektor luar angkasa hanya menyumbang 2-3% dari permintaan titanium Jepang. Mirip dengan situasi di Jepang, sebagian besar permintaan produk titanium berasal dari sektor kimia dan energi, dengan sektor kedirgantaraan hanya menyumbang 10%. Meskipun Tiongkok telah menjadi salah satu produsen dan konsumen titanium terbesar di dunia, sebagian besar produksinya terbatas pada titanium dengan kualitas lebih rendah untuk digunakan dalam rangka, tongkat golf, atau pipa tahan korosi untuk industri kimia itu sendiri. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, jumlah titanium yang digunakan di bidang kedirgantaraan di Asia telah meningkat secara dramatis, sehingga jelas bahwa pasar titanium memiliki masa depan yang lebih cerah.

Struktur Konsumsi Titanium Global Struktur Konsumsi Titanium Cina

Luar angkasa

Di bidang dirgantara, titanium terkonsentrasi di negara-negara barat khususnya Amerika Serikat, 60% bahan titanium digunakan di bidang ini. Di antara negara-negara Asia, Jepang dan Tiongkok sama-sama berinvestasi sekitar 10% di bidang titanium. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, seiring pesatnya perkembangan industri dirgantara Asia, konsumsi titanium di bidang dirgantara akan meningkat. Secara global, industri dirgantara menempati posisi penting di pasar titanium, dan secara historis, perubahan dalam industri titanium berkaitan erat dengan industri dirgantara.

Pertumbuhan ekonomi menambah permintaan baru yang tinggi, produksi titanium global mencapai 14,8 juta ton pada tahun 2011, dimana sekitar 6,4 juta ton titanium penerbangan komersial, permintaan masa depan untuk transportasi udara global masih besar, diharapkan dalam 20 tahun ke depan, permintaan akan pesawat baru sekitar 3 juta, pada saat yang sama, permintaan titanium pada pesawat baru pada pesawat lama, diperkirakan dalam 20 tahun rata-rata permintaan titanium pada pesawat komersial akan menjadi 40 ton / rangka. Diperkirakan dalam 20 tahun ke depan, permintaan global bahan titanium untuk penerbangan komersial adalah sekitar 120 juta ton, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan sekitar 17%, dan permintaan tahunan rata-rata bahan titanium sebesar 6 juta ton, maka bidang material titanium penerbangan sipil akan menunjukkan pertumbuhan pesat. Bidang penerbangan militer juga akan menjadi peluang baru; karena ketegangan geopolitik global dan peningkatan belanja militer dunia, bidang penerbangan militer juga diperkirakan akan mendapat permintaan baru.

Pesawat Sipil

Kegunaan utama paduan titanium pada pesawat terbang adalah sebagai berikut:

(1) Mengurangi bobot struktural dan meningkatkan efisiensi struktural: kinerja teknologi taktis canggih (seperti pesawat supersonik) pada persyaratan koefisien bobot struktur pesawat relatif rendah (yaitu: bobot struktural badan pesawat / bobot lepas landas pesawat biasa), dan paduan titanium memiliki kekuatan yang mendekati karakteristik baja kuat namun kepadatannya kecil, dibandingkan baja struktural dan paduan suhu tinggi, sangat mengurangi berat struktur, namun juga menghemat biaya; untuk mengambil mesin sebagai contoh. Statistik menunjukkan bahwa kualitas mesin pesawat berkurang satu kilogram untuk setiap kilogram, penggunaan biaya dapat dikurangi sekitar 220-440 dolar AS.

(2) dengan penggunaan persyaratan suku cadang bersuhu tinggi: paduan titanium memiliki ketahanan panas yang baik, seperti Ti-6Al-4V untuk pekerjaan jangka panjang pada suhu 350 derajat, sehingga pada bidang bagian bersuhu tinggi (seperti badan pesawat belakang, dll.) dapat menjadi pengganti kinerja suhu tinggi tidak memenuhi persyaratan paduan aluminium TC11 dapat 500 derajat untuk pekerjaan jangka panjang, pada bagian bertekanan mesin dapat pengganti paduan suhu tinggi dan baja tahan karat.

(3) untuk memenuhi persyaratan pencocokan dengan struktur komposit: untuk mengurangi berat dan memenuhi persyaratan siluman, pesawat canggih menggunakan sejumlah besar material komposit, paduan titanium dan kekuatan serta kekakuan material komposit lebih cocok, Anda bisa mendapatkan yang bagus efek penurunan berat badan. Pada saat yang sama, karena potensi yang lebih dekat, tidak mudah untuk menghasilkan korosi kopling galvanik, sehingga bagian komponen struktural dan pengencang yang sesuai cocok untuk penggunaan paduan titanium.

(4) Memenuhi persyaratan ketahanan korosi yang tinggi dan umur panjang: paduan titanium memiliki umur kelelahan yang tinggi dan ketahanan korosi yang sangat baik, yang dapat meningkatkan ketahanan korosi dan umur struktur, dan memenuhi persyaratan keandalan tinggi dan umur panjang penerbangan canggih umur mesin.

Pesawat militer

Pengembangan dan pengadaan persenjataan militer akan terus dikembangkan ke arah yang ringan dan fleksibel, untuk memenuhi kebutuhan kinerja tempur pesawat tempur, selain penggunaan teknologi desain yang canggih juga perlu menggunakan sejumlah besar senjata. bahan dengan kinerja luar biasa serta teknologi canggih dan teknologi manufaktur. . Sejumlah besar paduan titanium, meningkatkan tingkat penerapan paduan titanium canggih adalah salah satu langkah penting. sejak tahun 1960an, jumlah titanium yang digunakan dalam pesawat militer asing telah meningkat dari tahun ke tahun, dan jumlah paduan titanium dalam berbagai jenis pesawat tempur dan pembom militer canggih yang dirancang oleh Eropa dan Amerika Serikat telah stabil di atas 20%, dan jumlahnya paduan titanium yang digunakan pada model baru telah stabil di atas 20%. Konsumsi menyumbang peningkatan yang signifikan.

Industri mobil

Mengurangi konsumsi bahan bakar dan mengurangi emisi limbah berbahaya (CO2, NOX, dll) telah menjadi salah satu pendorong dan arah utama kemajuan teknologi di industri otomotif. Penelitian menunjukkan bahwa pengurangan bobot merupakan langkah efektif untuk menghemat bahan bakar dan mengurangi polusi. Dengan pengurangan massa mobil sebesar 10%, konsumsi bahan bakar dapat dikurangi sebesar 8%-10%, dan emisi gas buang dapat dikurangi sebesar 10%. Dalam berkendara, performa akselerasi kendaraan ditingkatkan, dan stabilitas, kebisingan serta getaran kendaraan ditingkatkan. Dari pertimbangan keselamatan tabrakan, setelah bobot kendaraan ringan, inersianya kecil dan jarak pengeremannya berkurang.

Bahan ringan, seperti aluminium, magnesium, titanium dan bahan alternatif lainnya, seperti aluminium, magnesium, titanium, dll., merupakan metode ringan yang disukai. Tahun 2009 penggunaan titanium pada otomotif global telah mencapai 3000 ton. Titanium dalam penerapan mobil telah memiliki sejarah bertahun-tahun saat ini mobil hampir semuanya menggunakan titanium, mobil Jepang dengan titanium memiliki lebih dari 600 ton, seiring dengan berkembangnya industri otomotif global, mobil dengan titanium masih meningkat pesat.

Keuntungan menggunakan titanium adalah: mengurangi bobot, mengurangi konsumsi bahan bakar; meningkatkan efisiensi transmisi daya, mengurangi kebisingan; mengurangi getaran, mengurangi beban; meningkatkan daya tahan mobil dan perlindungan lingkungan.

Industri Medis

Sekrup Sambungan Titanium Titanium memiliki beragam aplikasi di bidang medis. Titanium dekat dengan tulang manusia, biokompatibel dan tidak memiliki efek samping toksik pada tubuh manusia. Implan manusia merupakan bahan fungsional khusus yang berkaitan erat dengan kehidupan dan kesehatan manusia. Dibandingkan dengan bahan logam lainnya, penggunaan titanium dan paduan titanium memiliki keunggulan sebagai berikut: 1. ringan; modulus elastisitas rendah; 3. non-magnetik; 4. tidak beracun; 5. ketahanan korosi; 6. kekuatan dan ketangguhan tinggi. Penggunaan paduan titanium pada implan bedah meningkat sebesar 5-7% per tahun. Tulang paha, sendi pinggul, humerus, tengkorak, sendi lutut, sendi siku, sendi bahu, sendi metacarpophalangeal, rahang dan katup jantung, membran diferensiasi ginjal, vasodilator, belat, prostesis, pembuatan sekrup pengencang akan ditransplantasikan ke dalam tubuh manusia. ratusan bagian logam dan mencapai hasil yang baik, dan memperoleh evaluasi tingkat tinggi dalam komunitas medis.

Industri kimia

Titanium memiliki ketahanan korosi, sifat mekanik dan kinerja proses yang sangat baik, banyak digunakan di banyak sektor perekonomian nasional. Khususnya dalam produksi kimia, titanium sebagai pengganti baja tahan karat, paduan berbasis nikel dan logam langka lainnya sebagai bahan tahan korosi. Hal ini sangat penting untuk meningkatkan produksi, meningkatkan kualitas produk, memperpanjang umur peralatan, mengurangi konsumsi, mengurangi konsumsi energi, mengurangi biaya, mencegah polusi, memperbaiki kondisi tenaga kerja, dan meningkatkan produktivitas tenaga kerja.

Titanium telah menjadi salah satu bahan anti korosi utama pada peralatan kimia dan telah membuktikan ketahanan korosinya di pabrik kimia. Titanium sebagai bahan yang ideal dalam peralatan kimia, tetapi juga semakin mendapat perhatian oleh para insinyur dan teknisi.

Setelah bertahun-tahun dipromosikan, titanium dan paduannya sebagai bahan tahan korosi yang sangat baik telah banyak digunakan dalam produksi kimia. Penerapan peralatan titanium telah diperluas dari soda abu asli, industri soda kaustik hingga klorat, amonium klorida, urea, sintesis organik, pewarna, garam anorganik, pestisida, serat sintetis, pupuk, industri kimia halus, dll., dan jenisnya peralatan telah dikembangkan dari kecil dan tunggal hingga besar dan terdiversifikasi.

Hasil survei menunjukkan bahwa penukar panas titanium menyumbang 57%, anoda titanium menyumbang 20%, wadah titanium menyumbang 16%, dan lainnya menyumbang 7%. Dalam industri kimia dengan "dua basis", jumlah terbesar penukar panas titanium pada peralatan kimia.

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi produksi bahan titanium China telah berkembang pesat, titanium dirgantara, titanium militer, titanium untuk kendaraan dan pertumbuhan lainnya yang sangat pesat, terutama di bidang dirgantara, terdapat kecenderungan untuk mengejar ketinggalan dengan industri kimia. . Secara keseluruhan, industri kimia dengan kandungan teknologi titanium kecil, produk bernilai tambah rendah, proporsi industri kimia dengan titanium pasti akan menurun secara bertahap.

Teknik Kelautan

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi serta semakin menipisnya sumber daya lahan, pembangunan manusia dan pemanfaatan laut telah menjadi agenda. Titanium memiliki ketahanan korosi air laut yang sangat baik, banyak digunakan dalam desalinasi air laut, kapal, pengembangan energi panas laut dan ekstraksi sumber daya dasar laut dan bidang lainnya.

Pemecah kebekuan pada awal tahun 1960an, Tiongkok mulai mempelajari penerapan titanium dan paduan titanium pada kapal dan peralatan teknik kelautan, dan telah melakukan banyak pekerjaan, pada dasarnya telah membentuk sejumlah tingkatan, sifat berbeda, spesifikasi lengkap paduan titanium untuk kapal. Sistem. Karena karakteristik titanium dan paduan titanium sendiri memiliki keunggulan unik dalam penerapan kapal dan peralatan kelautan, mereka banyak digunakan dalam kapal selam nuklir, kapal selam, pemecah es atom, hidrofoil, hovercraft, kapal penyapu ranjau dan baling-baling, air laut, kondensor, penukar panas dan segera.

Dalam aplikasi kapal, penggunaan titanium di Tiongkok saat ini sangat kecil, yaitu kurang dari 1% dari total berat kapal.

Titanium dan paduan titanium di bidang perkapalan dan peralatan teknik kelautan memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan. Dan dalam desalinasi dan pembangkit listrik pesisir, karena permintaan pasar desalinasi dan pembangkit listrik pesisir Tiongkok saat ini sangat besar, untuk lebih mengurangi biaya paduan titanium dan meningkatkan stabilitas kualitas produk, penerapan prospek pasar paduan titanium akan sangat luas. . Sangat luas.

Kehidupan sehari-hari

Titanium sangat banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, bisa dikatakan ada dimana-mana, seperti kepala golf, rangka sepeda, raket tenis, kursi roda, rangka kacamata dan lain sebagainya akan diaplikasikan pada titanium.

Berdasarkan karakteristik titanium yang ringan dan berkekuatan tinggi yang digunakan dalam olahraga, dari raket tenis paling awal, raket bulu tangkis secara bertahap diperluas ke klub golf dan balap mobil sport. 2008 Konsumsi olahraga rekreasi Tiongkok menyumbang 13% dari total konsumsi titanium, hanya jumlah titanium yang digunakan pada tongkat golf dan poros lebih dari 1,000 ton. Rangka sepeda berbahan titanium juga sangat populer, terdapat hampir 50 perusahaan yang memproduksi sepeda titanium, Amerika Serikat telah menjadi produsen dan konsumen sepeda titanium terbesar. Sifat titanium yang ringan digunakan pada bingkai kacamata, dan titanium juga tidak mudah membuat alergi pada kulit, dan permukaan titanium setelah perawatan anodik dapat memberikan efek warna-warni, sehingga telah digunakan dalam bingkai sejak tahun 1980-an.