مراحل تهیه صفحه تیتانیوم gr1 gr2 gr3 gr4

صفحات تیتانیوم Gr1 gr2 gr3 gr4فلزات انتقالی خاکستری هستند که با وزن سبک، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب مشخص می شوند. به دلیل خواص شیمیایی پایدار، مقاومت خوب در دمای بالا، مقاومت در برابر دمای پایین، مقاومت در برابر اسید قوی، مقاومت قلیایی قوی، استحکام بالا و چگالی کم، به عنوان "فلز فضایی" شناخته می شود. رایج ترین ترکیب تیتانیوم دی اکسید تیتانیوم است (که معمولاً به عنوان دی اکسید تیتانیوم شناخته می شود) و سایر ترکیبات شامل تتراکلرید تیتانیوم و تری کلرید تیتانیوم است. تیتانیوم یکی از پراکنده‌ترین و فراوان‌ترین عناصر در پوسته زمین است که 0.16% از جرم پوسته زمین را به خود اختصاص داده و در رتبه نهم قرار دارد. سنگ معدن تیتانیوم عمدتاً شامل ایلمنیت و روتیل است. دو مزیت برجسته تیتانیوم استحکام ویژه بالا و مقاومت در برابر خوردگی قوی است که مشخص می کند تیتانیوم باید چشم انداز کاربرد گسترده ای در هوا فضا، تسلیحات، انرژی، صنایع شیمیایی، متالورژی، ساخت و ساز و حمل و نقل داشته باشد.

ذوب مواد تیتانیوم

فرآیند ذوب مواد خام و مواد افزودنی تیتانیوم برای تولید شمش های متراکم تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم اولین فرآیند تهیه مواد تیتانیوم است.

در سال 1940، دانشمند لوکزامبورگ JwKroll برای اولین بار در ایالات متحده از ذوب قوس غیرمصرف خلاء برای ذوب تیتانیوم اسفنجی استفاده کرد و شمش های تیتانیوم متراکم را به دست آورد. در پایان دهه 1940، نهایی‌سازی کوره مصرفی در مقیاس صنعتی برای اولین بار در ایالات متحده تکمیل شد و نشان داد که صنعت ذوب تیتانیوم وارد مرحله توسعه پایدار شده است. متعاقباً، اتحاد جماهیر شوروی سابق، بریتانیا و ژاپن به طور متوالی صنایع ذوب تیتانیوم خود را در اواسط-1950 تأسیس کردند.

فرآیند ذوب اسفنج تیتانیوم

کاهش مغناطیسی

فرآیند تولید فلز تیتانیوم با احیای تتراکلرید تیتانیوم (TiCl4) با منیزیم یکی از روش های اصلی تولید فلز تیتانیوم است. عملیات احیا در دمای بالا و اتمسفر حفاظت از گاز خنثی انجام می شود و محصول احیا عمدتاً از فلز باقی مانده منیزیم و MgCl2 با تقطیر خلاء برای بدست آوردن تیتانیوم فلزی اسفنجی جدا می شود.

روش کاهش حرارتی منیزیم توسط دانشمند لوکزامبورگی کلاور در سال 1940 با موفقیت مورد مطالعه قرار گرفت که به روش کلاور نیز معروف است. در سال 1948، شرکت DuPont ایالات متحده شروع به استفاده از این روش برای تولید تیتانیوم اسفنجی کرد. روش سنتی احیای حرارتی منیزیم، مونتاژ تجهیزات تقطیر برای جداسازی خلاء پس از اتمام عملیات احیا و خنک شدن محصول احیا است. در دهه 1970، اتحاد جماهیر شوروی با موفقیت رویکرد نیمه اتحادیه را اتخاذ کرد. در اوایل دهه 1980، ژاپن با موفقیت روش ترکیبی تقطیر تقطیر را که به عنوان روش ترکیبی نامیده می شود، اتخاذ کرد. ویژگی فرآیند این است که پس از تکمیل احیای حرارتی منیزیم TiCl4، محصول احیای گرم مستقیماً به تقطیر خلاء برای جداسازی فلز منیزیم و MgCl2 در دمای بالا منتقل می‌شود، که از زمان صنعتی شدن روش احیای حرارتی منیزیم، پیشرفت تکنولوژیکی بزرگی است.

روش کاهش سدیم (Na)

این روش که به روش شکارچی (Hunter) نیز معروف است، اولین روش تحقیقی است که برای تهیه فلز تیتانیوم استفاده می شود.

فرآیند تولید تتراکلرید تیتانیوم (TiCl4) به روش احیای سدیم دقیقاً مشابه روش احیای حرارتی منیزیم است. تحت حفاظت یک اتمسفر بی اثر، اسفنج تیتانیوم با کاهش TiCl4 با Na تولید می شود و واکنش اصلی آن عبارت است از:

TiCl4 + 2Na=TiCl2 + 2NaCl (1)

TiCl2 + 2Na=Ti + 2NaCl (2)

TiCl4 + 4Na=Ti + 4NaCl (3)

محصول احیا به دست آمده با آب شسته می شود تا نمک از بین برود و در نهایت محصول پس از درمان برای به دست آوردن محصول اسفنج تیتانیوم انجام می شود.

با توجه به نحوه انجام فرآیند احیا، فرآیند سدیم را می توان به روش یک مرحله ای و روش دو مرحله ای تقسیم کرد. در فرآیند واکنش، اگر واکنش احیا یک بار طبق فرمول (3) تکمیل شود، فرآیند تولید تیتانیوم اسفنجی را روش یک مرحله ای می نامند. در فرآیند واکنش، اگر مرحله اول تهیه TiCl2 طبق فرمول (1) و سپس مرحله دوم ادامه احیای TiCl2 به تیتانیوم اسفنجی مطابق فرمول (2) باشد، فرآیند دو مرحله ای نامیده می شود. در حال حاضر هر دو روش در تولید صنعتی کاربرد دارند.