Applications de titane
Afin de réduire la charge causée par le coût élevé de l’application du titane, d’une part, la technologie résiduelle de traitement du titane a été développée, d’autre part, la formation de près de filet, la formation superplastique, la coulée de précision et la métallurgie de poudre, et la pression isostatique chaude et la connexion de diffusion sont développées. Par exemple, les produits de métallurgie en poudre transformés par la fabrication de poudre, la formation, le frittage ou la consolidation de la pression isostatique chaude sont presque des pièces de formation nettes, avec un taux d’utilisation des matériaux jusqu’à 80 %, ce qui réduit non seulement la consommation de matériaux, mais réduit également la quantité de coupe. Par exemple, l’application d’une grande technologie de coulée de précision à paroi mince en alliage de titane rend les propriétés des moulages en titane proches de ceux des forges de titane, et le coût est réduit d’environ 50 %.
Les principaux champs de consommation d’alliage de titane et de titane sont d’abord l’industrie aéronautique. Dans les années 1980, le titane utilisé dans l’industrie aéronautique américaine représentait 74,8 % de la consommation totale de titane. La Russie, la Grande-Bretagne et d’autres matériaux en titane ont été principalement utilisés dans l’industrie aéronautique, et 90% du titane au Japon ont été utilisés dans l’industrie civile. Ces dernières années, le titane a été largement utilisé dans l’industrie non aérospatiale, et l’aérospatiale occupe toujours la « position principale ». Depuis 1952, le titane a été utilisé comme cabine moteur et mur d’incendie sur Douglas dc-7, de nombreux avions ont été faits d’alliage de titane. Les pièces en titane jouent un rôle clé dans le Boeing 757, le merle supersonique SR-71, le F-22, les satellites spatiaux et les missiles. Par exemple, le disque de ventilateur et la lame du moteur de l’avion sont faits de moulages et de forges en titane.
Le deuxième champ d’application du titane est lié à l’utilisation de sa résistance à la corrosion. La quantité la plus importante est le matériau d’électrode utilisé pour la production d’alcali de chlor. La durée de vie de l’anode de titane est 10 fois celle de l’anode de graphite, ce qui fait augmenter la capacité près de 1 fois et l’économie d’énergie est de 15%. La production annuelle de soude caustique est de 10000 tonnes, et environ 5 tonnes de titane est nécessaire.
Le titane a été brillant dans la construction navale de l’industrie de la navigation. La consommation de titane de chacun des sous-marins nucléaires de 6 à 7 3000 tonnes fabriqués par l’ex-Union soviétique est de 560 tonnes (la consommation de titane des sous-marins de classe alpha est supérieure à 908 tonnes). Ces dernières années, le titane a fait preuve d’une grande puissance dans l’exploration et le développement du pétrole et du gaz extracôtiers. Ce n’est qu’en 1997-1999 que l’Europe a investi 15 milliards de dollars dans l’exploitation pétrolière et gazière de la mer du Nord, qui a été utilisée pour construire 21 navires de production suspendus et 64 plates-formes. Le système de sécurité de vie d’une nouvelle plate-forme a besoin de 50-500 tonnes de titane, joints de stress en forme de coin ont besoin de 50-100 tonnes de titane, ascenseurs rétractables ont besoin de 400-1200 tonnes de titane, et les élévateurs fixes ont besoin de 1400-4200 tonnes de titane.
Dans l’industrie de l’énergie, le titane est connu comme le condenseur et l’échangeur de chaleur de l’appareil de production d’électricité, tels que la centrale électrique de Taizhou, shanghai Jinshan centrale thermique et Zhenhai Power Plant, qui ont tous condenseur tube de titane, avec une consommation de titane d’environ 700 tonnes. Tous les condenseurs de titane sont utilisés dans les centrales nucléaires de Qinshan et dayawan. Ces dernières années, le titane a également été largement utilisé dans le développement géothermique de puits géothermiques, qui montre pleinement sa propre résistance à la corrosion. Dans l’environnement corrosif à haute température de la saumure géothermique, d’autres matériaux doivent être remplacés par du titane en raison de leur courte durée de vie. L’avantage du titane est qu’il peut améliorer la productivité de la production de chaleur et la durée de vie des puits géothermiques. Depuis les années 1990, les États-Unis ont commencé à frapper un puits géothermique avec une température maximale de 300 °C dans la région de la mer de Salton, dans le sud de la Californie, jusqu’à ce que 227 tonnes de tuyaux chauds roulés sans soudage de ti-6al-4v-0.1ru alliage a été utilisé. On estime que la quantité de titane utilisée dans le développement géothermique dans le monde atteindra 2400 tonnes au cours des dix prochaines années. Si le titane est utilisé dans la centrale électrique de Yangbajing au Tibet, son apparence sera grandement améliorée.
Les principaux alliages de forage pétrolier et gazier offshore et de développement géothermique sont ti-6al-4veli, Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru et molybdène contenant ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). Les attaches marines sont faites d’alliage ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo). Afin de répondre aux besoins de l’ingénierie marine, nous avons développé des alliages tels que Ti75, Ti31 et ti631.
Selon les statistiques, la consommation de titane d’une centrale thermique de 200000 kW est de 90 tonnes, et celle d’une centrale nucléaire est de 80-100 tonnes. On peut voir que la quantité de titane utilisée dans l’énergie et la corrosion ne peut pas être ignorée.
Le golf, les biomatériaux et la fabrication automobile sont trois nouvelles applications prometteuses du titane.
Dans le domaine du sport et des loisirs, l’augmentation de la consommation d’équipement de golf est assez spectaculaire. Le titane n’est pas entré dans ce domaine en 1993, et la quantité de titane utilisée en 1997 est passée à 4000 tonnes. La raison en est que le titane est utilisé comme le club de balle avec une grande force, texture légère, et une augmentation moyenne de 20-30 verges (1 yard = 0,9144 mètres) ou 15% de la distance de frappe. L’apparition de clubs de titane a ajouté 448 nouveaux stades en 1998 aux États-Unis. Le nombre de joueurs est de 25 millions (près de la moitié du monde). En 1994, seulement 500 clubs ont été vendus, jusqu’à 190000 en 1995, et 1,72 million en 1997. Titanium a une grande place dans les sports de loisirs, tels que le ski, luge, hache de glace, griffe de glace et d’autres installations d’escalade.
Le titane a une excellente biocompatibilité, un faible coefficient d’expansion, une grande durabilité et un non-magnétisme, et est un excellent matériau de soutien osseux. Le poids de l’articulation implantée de la hanche est d’environ la moitié de l’acier inoxydable, et le tissu osseux peut être directement adhéré à l’implant de titane lors de la croissance. Alliage de titane est également utilisé dans l’articulation du genou et la reconstruction de prothèses dentaires. Selon les statistiques, la quantité de titane utilisée dans les plantations médicales se situe entre 600 et 1000 tonnes chaque année. En plus du ti-6al-4veli (oxygène à très faible dégagement), des alliages de titane tels que l’aluminium libre (exempt de toxicité pour les reins et les poumons) ont été développés, tels que l’alliage de titane (ti-2.75nb-15.2mo-0.34fe-0.0.0 18si-0.250), et total 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.
La production de titane à faible coût et le développement de la technologie de traitement de la poudre de titane ont été possibles pour étendre l’application du titane à l’industrie automobile. Titanium fait ressorts ont commencé à être sur la Formule Un de course, motos de course et les voitures Ferrari les plus avancés