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鈦合金利用

作者:亚美真人来源:[亚美真人公司]访问:544时间:2019-11-26

鈦及其合金由於性能優越,在愈來愈多的領域得到了利用 ,簡單先容如下: 1、在濕法冶金產業中的利用 鈦作為一種新興的耐蝕材料,在我國的冶金行業,特別是濕法冶金行業中利用不過20多年,卻獲得了極大成功,並取得了明顯的社會效益及經濟效益。 從七十年代初,雲南冶煉廠、上海冶煉廠、葫蘆島鋅廠等有色冶金行業率先在電解銅、電解鎳及鉛鋅冶煉中使用鈦材,解決了嚴重困擾企業生產及發展的腐蝕題目,鈦及鈦設備在這些企業成功的利用 ,也大大地促進了我國鈦產業民用推廣的使用。 自80年代後,國內很多濕法冶金企業都開始在技術改造當選用鈦材。金川有色金屬公司、沈陽冶煉廠、銅陵有色金屬公司、大冶有色金屬公司等企業近十年來的用鈦量高達上百噸,這些新技術、新設備的使用,使我國有色濕法冶金行業的設備更接晚世界先進水平。 鈦作為電銅、電鎳行業中種板利用的首要優點是: (1)鈦表麵的氧化膜保護了鈦不被電解液腐蝕 ,且又不汙染電解液。 (2)剝離極其輕易,減輕了勞動強度。 (3)成品率進步了30%以上。 (4)電銅結晶組織致密,表麵光滑。 (5)不易斷路燒板。 (6).使用壽命超過30年 。 2、在航空、航天中的利用 鈦及其合金的比強度(強度與重量比)在金屬結構材料中是很高的,它的強度與鋼材相當 ,但其重量僅為鋼材的57%。另外,鈦及其合金的耐熱性很強,在500℃的大氣中仍能保持良好的強度和穩定性 ,短時間工作溫度甚至還可更高些 。而鋁在150℃、不鏽鋼在310℃就失往原本的機械性能。當飛機、導彈、火箭高速飛行時,其發動機和表麵溫度相當高,鋁合金已不能勝任,這時候采用鈦合金是十分合適的。正是由於鈦及其合金具有強度大、重量輕、耐熱性強的綜合良好性能,在飛機製造中用它來代替其它金屬時,不僅可以延長飛機使用壽命,而且可以減輕其重量,從而大大進步其飛行性能。所以,鈦是航空產業和宇宙產業中最有前途的結構材料之一。 鈦及其合金在航空產業中首要用於製造飛機發動機和機身。一般而言,馬赫數小於2的飛機,其發動機使用一部分鈦及其合金,機身一般用鋁合金 。馬赫數即是2的飛機 ,其發動機用鈦量增加,其機身部分需用鈦。對於馬赫數大於3.5的飛機,其發動機進口溫度已很高 ,就不能用鈦合金而需用超合金了,但其機身用鈦量則明顯增加。 鈦及其合金還具有良好的耐低溫性能,即使在-250℃的超低溫下,仍具較高的衝擊強度,可耐高壓抗震動。是以,鈦及其合金在火箭、導彈和宇宙飛船上不僅用於製造發動機外殼和結構部件,還用於製造高壓容器,如高壓氣瓶、低溫液態燃料箱等。 3、在石化產業中的利用 鈦在石化產業中,多用於製造化工設備。化工設備的選材相當首要,大量的壓力容器、貯槽 、塔器、換熱器 、管道乃至緊固件和連接件等等在工作條件下不僅要承受一定的載荷,而且要受到很多介質的強烈腐蝕 ,工作條件十分苛刻 。在這類情況下 ,很多設備的選材如僅在常用不鏽鋼的基礎上進行調整,已不能適應。而鈦及鈦合金的機械性能與不鏽鋼相近,耐蝕性能則遠為優良 。為此,在首要的化工設備中,鈦材逐步以各種形式如襯鈦、鈦鋼複合乃至全鈦得到利用。 鈦在我國石化產業中的利用源於80年代初,上海金山石化總廠的乙烯裝配和芳烴提取裝配和蘭州煉油化工廠的苯胺鹽酸生產裝配,由於鈦材的利用解決了長期困擾企業生產的腐蝕題目。隨後上海高橋石化、巴陵石化公司等都相繼投進大量資金,在石化產業設備中利用鈦材,並獲得良好的經濟效益及社會效益。 4、在化工產業中的利用 在化工生產中,用鈦代替不鏽鋼 、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料,這對增加產量,進步產品質量 ,延長設備使用壽命、減少消耗、降低能耗、降低本錢、防止汙染、改善勞動條件和進步生產率等方麵都有十分首要的意義。 近年來,我國化工用鈦的範圍不斷擴大,用量逐年增加,鈦已成為化工設備中首要的防腐蝕材料之一。鈦作為一種良好的用於化工裝配中的耐腐蝕結構材料,已確立了它的地位,也愈來愈引發工程技術職員的重視。 (1)氯堿產業 氯堿產業是首要的基本原料產業,其生產和發展對國民經濟影響很大。這是由於鈦對氯離子的耐腐蝕性能優於常用的不鏽鋼和其它有色金屬。目前氯堿產業中廣泛采用鈦來製造金屬陽極電解槽 、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精製鹽水預熱器、脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔等。這些設備的首要零部件過往多采用非金屬材料(如石墨、聚氯乙烯等),由於非金屬材料的力學性能、熱穩定性能和加工工藝性能不夠理想,造成設備粗笨、能耗大 、壽命短,並影響產品質量和汙染環境。是以,我國自70年代以來,開始陸續用金屬陽極電槽和離子膜電槽代替石墨電槽,用鈦製濕氯冷卻器代替石墨冷卻器,均取得良好的效果。 例如:鈦製濕氯冷卻器的利用。食鹽電解生產燒堿要產生大量的高溫濕氯氣,溫度一般在75~95℃,需要經過冷卻和幹燥才能使用。 我國食鹽電解製取氯氣的生產,之前由於冷卻工藝不公道或因冷卻設備的腐蝕題目影響了氯氣產量和質量,而且還嚴重地汙染了環境。耐高溫濕氯氣腐蝕的鈦製冷卻器投進生產,改變了氯堿產業中製取氯的生產麵貌。鈦在高溫濕氯氣的環境中極耐腐蝕,鈦在常溫時的氯水中,腐蝕速率為0.000565mm/a;在80℃時的氯水中,鈦的腐蝕速率為0.00431mm/a;在含95%濕氯氣中,常溫下鈦的腐蝕速率為0.00096mm/a。很多氯堿廠使用了鈦製濕氯氣冷卻器後,有的使用了將近20年,至今仍然完好無損 。 (2)純堿產業 純堿是最基本的化工原料之一。純堿生產過程中 ,氣體介質多為NH3和CO2, 液體介質多為NaCl、NH4Cl 、NH4HCO3和Cl- 濃度較高的溶液,使用碳鋼、鑄鐵材質進行碳酸化反應的碳化塔小管、熱母液冷卻器、冷卻器、結晶外冷器等主體設備,均腐蝕泄漏嚴重,使用壽命不超過三年。1975-1977年,天津堿廠和大連化學產業公司建廠進行了鈦利用示範工作,碳化塔冷卻管Φ63×2mm、鈦平板換熱器、鈦外冷器、鈦泵、CO2透平壓縮機轉子 、Ti-6Al-4V合金葉輪等的利用效果都很好,這為全行業進行用鈦技術改造和新建三個年產60萬噸純堿廠起到了樣板感化。 例如:某純堿廠蒸餾塔頂部氨冷凝器利用純鈦管代替鑄鐵管。氨冷凝器是純堿生產過程中,將蒸餾塔蒸出的氨氣進行冷凝的設備,它由兩個鑄鐵冷卻箱構成,每個箱的直徑2.5m,高1.2m,箱內原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214根,兩個箱共428根。管內外均用熱固性酚醛清漆防腐,管外介質為NH3、CO2、H2O蒸氣,溫度95℃擺布 。管內走NH4Cl母液,與管外介質進行換熱,此條件使鑄鐵管腐蝕嚴重,使用一年即有部分管子腐蝕穿孔,2年已腐蝕損壞嚴重,停止使用。為解決氨冷凝器內鑄鐵管嚴重腐蝕題目,將鑄鐵管全部替換為TA2鈦管,規格為Φ60×2×3010mm,鈦管管端與鑄鐵花板間用O型橡膠圈密封 。這是我國純堿產業第一台蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管 。投產使用二年多 ,曾抽管進行宏觀檢查,未發現腐蝕現象,估計使用壽命可達20年以上 ,可比鑄鐵管延長10倍。由於鈦管耐腐蝕,傳熱效率保持良好(鑄鐵管在3年一個大修期間,其傳熱效率前期好,中期差,後期就失效),管內NH4Cl母液預熱回收熱量,進步母液進進蒸餾塔的溫度,可節約大量蒸汽,經濟效益明顯 。   5、在醫藥行業中的利用 鈦作為一種新興的材料,在我國的製藥產業、醫療器械、人體植進物等領域的開發、使用不過近二十年的曆史,卻獲得了極大的成功,並縮短了我國與世界先進國家的差距 。 從七十年代以來,東北製藥總廠、山東新華製藥廠、武漢製藥廠率先在阿斯匹林 、安乃近、咖啡因等產品生產中使用鈦設備,不僅解決了嚴重困擾企業生產和發展的設備腐蝕題目,還使藥品的質量大大進步。 近幾年,國內很多製藥企業在技術改造及VC、VB等產品中大量地選用鈦材及鈦設備 ,由此也奠定了鈦在製藥行業的特殊地位。 醫療器械、手術器械也是近年來發展較快的領域之一,由於鈦材用作手術器械具有特殊的優越性,因此深得外科、眼科、心胸外科大夫的歡迎,也是當今手術器械發展方向之一。 鈦的另一個明顯的特點,就是具有良好的生物相容性,因此被選作最理想的人體植進材料。十多年來,世界各國及我國的很多研究部分 、醫學院、醫院等也作了大量的基礎工作和臨床研究,從深度 、廣度上確認鈦為最理想的人體植進材料,這些年用鈦材作的人工股骨頭、人工腕關節、膝關節、人工蒔植牙、顱骨修補、心髒起搏器等已稀有千例的記載 。從這些年的研究、跟蹤、比較及報導中可以如許以為,鈦是人體植進物最理想的材料。

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