Титан производство: Производство титана в России – Газета Коммерсантъ № 142 (860) от 08.08.1995

Крупнейший производитель титана нацелился на новые ниши

«ВСМПО-Ависма» опубликовала финансовую отчетность за шесть месяцев, закончившихся 30 июня 2020 г. Из-за падения экспортных отгрузок чистая прибыль корпорации за шесть месяцев 2020 г. по МСФО обвалилась до $82 000 (по сравнению с $210,3 млн в январе – июне прошлого года), а выручка упала на 17% до $678,4 млн. При этом выручка от поставок в дальнее зарубежье сократилась на 20% до $494 млн, а выручка по России и странам СНГ снизилась на 6% до $184,3 млн.

До 70% продукции корпорации потребляет авиакосмическая промышленность. «По прогнозам аналитиков, напряженная ситуация в авиаперевозках продлится до конца 2021 г.», – говорится в материалах «ВСМПО-Ависмы». Качественный прогноз восстановления объемов заказов в компании можно сделать после запуска трансконтинентальных рейсов, заявил «Ведомостям» генеральный директор «ВСМПО-Ависмы» Сергей Степанов. Бывший руководитель угольного дивизиона Evraz был назначен гендиректором корпорации в начале июля вместо временно исполняющего обязанности гендиректора Максима Кузюка. «Понятно, что 2021 год будет непростым, но при этом уже видно, что спрос на российские авиарейсы растет, самолеты заполнены хорошо. Дождемся восстановления международного авиасообщения и поймем, когда начнется рост в нашей индустрии», – сказал Степанов.

На фоне рухнувшей в первом полугодии прибыли «ВСМПО-Ависма» намерена переориентировать сбыт на химическую отрасль и энергетику. Сохранить уровень продаж на внутреннем рынке в первом полугодии 2020 г. компании помогли именно проекты в химической отрасли, энергетике и медицине, отметил руководитель «ВСМПО-Ависмы».

25%

мирового рынка титана занимает «ВСМПО-Ависма». По данным компании, «ВСМПО-Ависма» обеспечивает до 35% всех потребностей в титане Boeing, 65% – европейского концерна Airbus Group и 100% – Embraer

Заявление компании о намерении увеличить продажи в смежных отраслях нужно воспринимать как антикризисную меру на ближайшие 1,5 года, которая позволит ей продержаться до восстановления рынка, считает аналитик АКРА Максим Худалов. «Это правильное решение, гораздо лучшее, чем то, что предлагалось в 1990-е гг., когда на предприятии делали титановые лопаты. Сейчас они [«ВСМПО-Ависма»] будут меньше делать металла и одновременно предлагать химической отрасли диоксид титана для производства красок, керамики и другой продукции», – отмечает он. При этом, если компании удастся интенсифицировать сотрудничество с «Росатомом», с учетом планов, которые есть у атомщиков, действительно часть деталей из нержавеющей стали можно заменять на титановые, полагает он.

«Ведь сейчас тяжело всем участникам рынка – возможно, не все зарубежные компании смогут выжить. На их фоне позиции отечественного производителя титана выглядят неплохо, поддержкой «ВСМПО-Ависме» выступает слабый рубль. В дальнейшем наработанные компанией компетенции будут востребованы», – говорит Худалов. Спрос на новые самолеты начнет восстанавливаться со следующего года и составит 50% от уровня 2019 г., считает Худалов.

$82 тыс.

составила прибыль корпорации в 2020 г., в 2019 г. она составляла $210,3 млн

В обычное время производители титана демонстрируют очень высокую по сравнению с другими металлургическими производствами рентабельность, напоминает Айрат Халиков из Газпромбанка. «ВСМПО двигалось в общем для всех металлургов русле: к производству продукции высокого передела – компонентов и готовых деталей. По всей видимости, пока планы по увеличению добавленной стоимости продукции в компании отложили, но это временное решение», – полагает Халиков. Мировая авиапромышленность пока не оправилась от удара и скорого восстановления цен на титан ожидать не стоит, считает аналитик. В I квартале нынешнего года цена 1 т титана достигала $11 500, но в июне – июле из-за падения спроса со стороны авиапроизводителей и нефтяников его стоимость обвалилась до $7000. «Скорее всего, начала роста цен на титан можно ожидать только в следующем году. Мы ожидаем, что восстановление спроса и цены на титан будет медленным», – заключает Халиков.

Восстановление спроса в авиастроительной отрасли вряд ли будет происходить быстрыми темпами, авиаперевозки в этом году, скорее всего, упадут более чем на 60%, полагает аналитик «Атона» Андрей Лобазов. «Boeing объявил о планах снизить производство моделей 787 и 777, а также отложил планы по наращиванию модели Мах на 2022 г. Нормализация спроса займет несколько лет, и компании навряд ли удастся полностью компенсировать это падение переходом в другие отрасли», – полагает он.

В апреле «ВСМПО-Ависма» заявила о намерении сократить производство титановой продукции в 2020 г. с 39 000 до 26 500 т. Выпуск губчатого титана сократится с 44 000 до 35 000 т.

Титан: сотрудничество против санкций

Фото: Редкие землиИстория успеха российской титановой промышленности и ее флагмана — корпорации «ВСМПО-АВИСМА» — на мировом рынке во многом стала возможной благодаря грамотной политике сотрудничества с крупнейшими западными компаниями — потребителями титана. Как не потерять завоеванные позиции в сложной политической обстановке, складывающейся в мире? Беседуем с людьми, знающими проблему изнутри.

Андрей Валентинович Александров

— с 2001 года бессменный руководитель Межгосударственной Ассоциации Титан, сыгравшей важную роль в координации работы предприятий и институтов титановой отрасли СНГ, особенно в период глубокого спада производства и потребления титановой продукции в 1990-х годах в условиях перестройки и экономических реформ после распада СССР.
При активном участии специалистов предприятий и организаций, входящих в ассоциацию, были разработаны программы развития сырьевой базы титановой отрасли, технического совершенствования и реконструкции производств основных производителей титана, расширения областей применения титана, а также снижения затрат на его производство. Ассоциация Титан проводит ежегодную конференцию «Титан в СНГ», а также принимает участие в Организационном комитете проводимой раз в четыре года Международной титановой конференции.

На международном рынке титана

РЗ: Андрей Валентинович, расскажите, пожалуйста, о современных тенденциях на рынке титана. Сказалось ли на нем действие санкций?

Андрей Александров:

Международный обмен по титану имеет большую историю. До сегодняшнего дня все страны активно шли на тесное сотрудничество в области развития производства титана. Правда, последнее время наблюдается снижение активности в области научно-технического обмена по титановой тематике. Возможно, это связано с какими-то коммерческими интересами, со спецификой современного титанового рынка, с тем, что производственные мощности заметно превышают потребности рынка. При этом рынок титана, особенно авиационного титана, — достаточно дорогой и престижный, и туда очень трудно попасть. Это своего рода клубный рынок. Титан — не биржевой материал. Это рынок продавца и покупателя. На нем, как правило, действуют прямые контракты и очень сложные процессы одобрения поставщиков.
При этом существует достаточно большой рынок технически чистого титана, который как раз в большей степени подвержен колебаниям спроса и предложения. И по этой причине избыточные мощности в основном оказывают давление на этот рынок титана общетехнического применения. И там действует конкуренция цен, конкуренция с нержавеющими сталями за сферы применения. На этом рынке титановой продукции рядового технического назначения очень большая конкуренция между производителями. И там очень важна низкая цена.
В связи с этим возникло некое ценовое раздвоение рынка, где наблюдаются достаточно высокий уровень цен на сплавы для авиации и достаточно низкие цены на технически чистый титан для индустриальных сфер. Это особенно четко проявилось в течение последних, может быть, семи лет. Но причинами сложившейся картины являются скорее рыночные механизмы, а не санкционная политика.

РЗ: А производят ту и другую продукцию одни и те же предприятия?Технически чистый титан могут производить практически все с разной степенью успеха. Но для производителей ответственной продукции это не является приоритетным рынком. Тем не менее, все ее могут производить, обладают этими технологиями. А продукцию ответственного значения производят далеко не все предприятия. Но все стремятся попасть на этот рынок более сложных материалов.

Титановая ассоциация

РЗ: Открытый международный обмен в титановой отрасли между странами существовал изначально?

Да, так было с самого начала. Титановая металлургия очень молодая. Когда в начале 1950-х годов стало зарождаться титановое производство, очень быстро поняли, что титан необходим для авиации, и он сделает революцию в авиастроении. В общем, так и получилось со временем. Для всех индустриально развитых стран это было критически важно. И в 1960-е годы Советский Союз тоже очень активно начал участвовать в процессах научно-технического обмена, направленных на развитие технологий и применения титана. Только наиболее технически развитые страны могли позволить себе развивать производство широкой номенклатуры продукции из титана и испытывали в этом острую необходимость для создания передовых образцов техники. Без международного обмена опытом процессы развития отрасли были бы не столь динамичными, трудно было бы избегать ошибок. В результате были организованы всемирные конференции по титану, которые очень способствовали техническому обмену, развитию исследований в области титана, поиску правильных направлений развития.
В 1968 году состоялся Первый всемирный конгресс по титану, первая всемирная конференция. И в ней уже участвовали и Советский Союз, и западные страны. Система существует до сих пор. Раз в четыре года проходят всемирные научные конференции по титану. Это очень представительные форумы — более тысячи участников из всех стран. В составе международного организационного комитета по проведению этих конференций — семь членов: США, Великобритания, Франция, Германия, СНГ, Китай и Япония. В свое время был Советский Союз, который представляла Академия наук СССР. А когда Советский Союз прекратил свое существование, право голоса и участия в этом международном комитете было передано не какой-то одной из стран бывшего СССР, а нашей Межгосударственной Ассоциации, представляющей все страны СНГ. Очередная Всемирная конференция по титану пройдет в 2019 году в Нанте (Франция).
Международный комитет по проведению конференции — организация очень консервативная, устоявшаяся. Никакие новые страны в него не принимают, хотя вот, к примеру, Австралия, крупнейший поставщик титанового сырья, давно добивается права участия в этом международном комитете.

Проблемы и перспективы

РЗ: Какие проблемы стоят перед отраслью в нашей стране? Какие перспективы? Куда движемся? Где, что тормозит?

В свое время в СССР была очень тесная кооперация между предприятиями из разных республик. Добычей рудного сырья занималась Украина, производством губчатого титана — Украина, Россия, Казахстан, производством слитков — Россия, производством проката — Россия и Украина, производством лигатур для титановых сплавов — Россия, Украина, Таджикистан, научными исследованиями, связанными с титаном, занимались Россия, Украина, Белоруссия. После распада Советского Союза чрезвычайно важно было сохранить этот уровень кооперации, сохранить хозяйственные связи. Для этого много было сделано, в том числе усилиями нашей ассоциации. И даже сейчас, несмотря на достаточно сложные политические отношения с Украиной, мы находим общий язык в важных аспектах сотрудничества. Да и украинские горно-обогатительные комбинаты технически очень сильно завязаны на традиционных российских потребителей. Им очень сложно выходить на западные рынки. Продолжение сотрудничества жизненно важно для этих украинских предприятий, для этих городов. Поэтому, так или иначе, все очень заинтересованы в сохранении торговых связей.

РЗ: Но определенные риски все равно есть?Риски, безусловно, есть. Наш основной потребитель титанового сырья, ильменитового концентрата — сырья для производства титана — корпорация ВСМПО-АВИСМА, а точнее ее филиал — титано-магниевый комбинат АВИСМА в городе Березники Пермского края. Они разрабатывают и других поставщиков. Существует достаточно большое количество вариантов поставок. Они рассматривают новых, делают апробацию сырья и работают с ними.

Российские источники титанового сырья

РЗ: Это исключительно зарубежные поставщики? Ведь Россия обладает значительными запасами титанового сырья.

В России есть несколько месторождений, на которых реально добывают титановое сырье, производят ильменитовый концентрат. Но либо ценовые условия не очень подходящие, поскольку это является не основным продуктом, либо они расположены довольно далеко, на Дальнем Востоке, и стоимость доставки играет очень большую роль. В ВСМПО-АВИСМА думали по поводу разработки Центрального месторождения в Тамбовской области. Но это, конечно, требует больших капитальных затрат. И им надо решиться, выделить средства, построить конкретные планы и развивать это.

РЗ: Похоже, без государственной программы здесь не обойтись?

Государственная программа разрабатывалась несколько раз. Еще в конце 1990-х была принята Федеральная целевая программа развития рудно-сырьевой базы металлургической промышленности РФ «Руда». На нее даже выделялось финансирование, выполнялись работы несколькими институтами, Гиредметом, в частности, РИТМ — Российский институт титана и магния в Березниках. Изучался ильменит различных месторождений с точки зрения его технологического использования.
На самом крупном нашем — Ярегском месторождении технологически очень сложное сырье — псевдолейкоксен, в котором нет железа, а есть кремний. Была идея смешивать ярегские пески с титаномагнетитом, в котором, наоборот, железо превалирует, и подвергать рудотермической плавке. Главным продуктом такой плавки был ферросиликотитан — ферросплав, который мог быть использован в черной металлургии. А побочным продуктом шел титановый шлак с уже достаточно низким содержанием кремния. Дальше его можно было дополнительно очистить и использовать как титановый шлак для хлорирования. Работы проводились, но до промышленного освоения так и не дошло.
Сейчас иногда проводят совещания, мы тоже в них участвуем, по поводу выбора месторождения, которое получило бы государственную поддержку для освоения. Титановое сообщество очень заинтересовано в том, чтобы в России появилось такое достаточно хорошо разработанное месторождение, продуктивное, с хорошим ильменитом.

РЗ: Что нужно для развития российской минерально-сырьевой базы титана? Необходимо, чтобы какой-то частный инвестор этим заинтересовался. В частности, корпорации «ВСМПО-АВИСМА» нужен партнер для освоения Центрального месторождения. Там деньги очень большие. И его нужно комплексно осваивать, потому что помимо титана там есть другие рудные продукты. Нужно комплексное решение.

Успех российской титановой продукции на Западе

РЗ: Отечественная титановая продукция активно поставляется на Запад. У нас качество конкурентоспособное или цена?

Прежде всего, это благодаря усилиям ВСМПО-АВИСМА и лично Владислава Тетюхина. Без этого пробиться на западный рынок было бы невозможно. Но за ним стояла российская титановая школа, компетенции которой складывались в течение многих лет.
В Советском Союзе с самого начала производства титана были заложены достаточно высокие планки по качеству всей цепочки продукции, начиная с губчатого титана. Вообще-то СССР с 1960-х годов производил лучший губчатый титан в мире, в 1970-е годы экспортировал губку в США. Причем достаточно приличные объемы. И эта губка была востребована. Технология вакуумной сепарации, которая применялась на советских титано-магниевых комбинатах, позволяла получать продукт очень высокого качества, в отличие от большинства производств в США, где губчатый титан очищали от остаточных хлоридов с помощью выщелачивания. Уже позже американцы с помощью японцев начали осваивать технологию вакуумной сепарации.
Еще один важный момент — то, что вся советская культура производства была ориентирована на авиационную промышленность, и это Россия унаследовала. ВСМПО — предприятие, которое в основном специализировалось на сплавах, на сложных сплавах с гарантированным качеством, на освоении процессов плавки, деформации и всех видах обработки, которые позволяли делать очень высокое качество титановой продукции для самого ответственного применения.
И когда в 1990-е годы приезжали западные делегации, все они чрезвычайно высоко оценивали технический уровень производства. Оставалось стратегически найти контакты, договориться, вписаться в эти рынки и получить квоты от крупных компаний. Здесь, безусловно, уже заслуга той команды Тетюхина, которая сумела эти рынки освоить.Продолжает рассказ один из представителей этой самой «команды Тетюхина» — Александр Иванович Гришечкин, который был в те годы заместителем генерального директора ВСМПО и часто оставался на предприятии «за главного», пока Владислав Валентинович Тетюхин добывал на Западе контракты на поставку.

Гришечкин Александр Иванович — Заместитель генерального директора Верхнесалдинского металлургического производственного объединения (ВСМПО) с 1995 по 2004.
Управляющий директор АО «Ступинская металлургическая компания» с 2011 по 2017

Александр Гришечкин: Хорошая база была заложена на ВСМПО еще в 70–80-х годах прошлого века, когда развивалась технология выплавки слитка и самое главное — технология переработки в прокат. Все это по большей части делалось под авиационную технику. Поэтому изначально были заложены хорошие традиции, высокие стандарты качества. В 1989 году ВСМПО выплавило, если мне память не изменяет, 110 тысяч тонн слитков. Это больше всего остального мира вместе взятого. Потом в начале 1990-х годов резко упали объемы выпуска титана — даже не в разы, а на порядки. И деваться было некуда. И вот, основываясь на тех традициях, на том производстве, генеральным директором и командой было принято решение попытаться выйти на мировой рынок. Хотя и до этого поставляли технически чистый титан за рубеж. Но здесь уже речь пошла о том, чтобы выйти с продуктами авиационного назначения. Для того чтобы это сделать, пришлось, прежде всего, сертифицировать производство, сертифицировать процессы по западным стандартам.
Сертификация в то время было делом совершенно непонятным. ВСМПО было вообще первопроходцем, первой компанией, которая сертифицировалась. И здесь надо отдать должное Строшкову Анатолию Никифоровичу, который стоял во главе службы качества. Его системность, упорство, въедливость позволили достаточно быстро этот процесс настроить, отстаивать наши интересы и очень достойно разговаривать с зарубежными коллегами. Процесс сертификации шел поэтапно. Сначала получили сертификаты на слитки, которые поставлялись под ковку субпоставщикам Boeing. Потом начали переходить на следующие этапы — на штамповки.

Тенденции роста

Александр Гришечкин: Сначала поставляли слитки таким компаниям, как Wyman-Gordon (США), Böhler (Австрия). Туда даже выезжали наши специалисты, чтобы научить их ковать наши слитки, рассказывали, как работать с нашим металлом. Потом начали поставлять слитки с регламентированной структурой и гарантированным уровнем механических свойств. И одновременно шла подготовка к производству плит. Начали с толстых плит, потом — тонкие плиты для самолетостроения, прежде всего для Boeing. Освоили метод пакетной прокатки. Сама идея была взята у американцев. А в 1997 году была освоена первая штамповка на прессе 30 тысяч тонн. Параллельно совершенствовали системы проектирования штамповок. Постепенно происходила модернизация, прежде всего пресса 75 тысяч тонн. Для того чтобы делать крупногабаритные штамповки. Собственно говоря, Boeing и Airbus заинтересовались именно возможностью изготовления крупногабаритных штамповок. И когда это все осваивалось, то было понимание того, что ВСМПО является единственным предприятием в мире, кто это может делать. И даже когда создавался А-380, самолет, который первым проектировался сразу в 3D, Airbus привлекал специалистов ВСМПО, чтобы те сказали, может ли ВСМПО сделать подобную деталь целиком или ее надо расчленить. Поставляли прутки компаниям Rolls-Royce, General Electric. Закупили оборудование для контроля этих прутков. К 1998 году начались работы по самой сложной продукции, которая считается в титановом производстве, — по дискам. И к 1998 году, когда произошел кризис мировой экономики, предприятие уверенно шло вверх по нарастающей. Потом был обвал, но с 1999 года начали восстанавливаться, и с 2002–2003 опять обозначилась тенденция роста.
С 2000 года ВСМПО начало сертифицировать производство, процессы по особым требованиям — это и неразрушающий контроль (ультразвук), и термообработка, и лабораторные испытания. Новые требования заставляли совершенствовать технологические процессы — технологию выплавки и технологию переработки слитков.
Тогда же мы начали обсуждать вопрос создания нового направления по механической обработке штамповок и вовлечению в повторное производство получаемых при этом отходов. Намного выгоднее, вместо того чтобы поставлять три тонны штамповок, поставлять то же количество уже обработанных изделий весом две тонны, а тонну стружки пускать в переработку. Жизнь сама нас подтолкнула к этому решению. Во-первых, цена на губку была достаточно высокая. И во-вторых, ее недоставало при росте объемов, несмотря на то, что в 1998 году ВСМПО купило АВИСМу.

В условиях новой политической реальности

РЗ: В нынешней политической ситуации существует ли какое-то противодействие со стороны западных компаний?

Андрей Александров: Со стороны Запада противодействия в явной форме нет. Санкции никак впрямую не касаются этого бизнеса. То есть на Западе никто не вводил санкции в отношении ВСМПО-АВИСМА или каких-то сопутствующих производств. Скорее, с нашей стороны, от российских законодателей, звучат необдуманные предложения отказаться от поставок американским и европейским компаниям российского титана, без которого они не могут обойтись. Это глубоко ошибочные и крайне опасные предложения. Дело в том, что замену поставкам ВСМПО найти непросто, но в течение нескольких лет это будет сделано. Никаких проблем или большого ущерба зарубежным компаниям это не принесет. А ущерб для ВСМПО будет колоссальный. Огромных трудов стоило приобретение этих связей и контактов. Разрушение экономических связей негативно скажется не только на самом предприятии. Речь идет о потере для страны больших объемов валютных поступлений. Кроме того, это поставки на экспорт высокотехнологичных продуктов, причем на регулярной основе в течение очень длительного периода и на хорошую перспективу. Поэтому, мне кажется, за эти вещи надо держаться.

Александр Гришечкин: И здесь нет никаких проблем с точки зрения безопасности, потому что практически вся номенклатура, которая осваивалась на ВСМПО для западных заказчиков, это продукция гражданского назначения. ВСМПО не поставляет титан для военной авиации США или Европы.

Андрей Александров: И вся номенклатура осваивалась совместно специалистами того же Boeing и ВСМПО. Даже есть совместные патенты на сплавы. Все происходило на взаимовыгодной основе. Западные партнеры ощущали явную техническую помощь со стороны ВСМПО, и они очень ценят это сотрудничество.

Александр Гришечкин: Потому что найти замену ВСМПО все-таки не так просто. На ВСМПО можно получить продукцию пакетом — и огромные штамповки, и тонкие листы, и плиты, и прутки любого диаметра от 7–8 до 100 миллиметров, и биллеты, и слитки. В том числе самую эксклюзивную продукцию — диски и лопатки для авиационных двигателей. Я думаю, что на сегодняшний день в мире нет такого предприятия с такими возможностями по номенклатуре. Это первое. А второе — наличие в Верхней Салде уникального пресса усилием 75 тысяч тонн. Таких прессов в мире всего два — в Верхней Салде и в Самаре. Но в Самаре он специализируется на алюминии.

Андрей Александров: Интересно то, что в случае поставок для Boeing и Airbus сами эти компании являются нашими союзниками, а американские компании — крупнейшие производители титана — серьезнейшими конкурентами. Они неоднократно выходили в свои правительства, в конгресс с предложениями ввести санкции, ограничить поставки и так далее. Но благодаря позиции Boeing, который видит свое преимущество и понимает, что разрушить отношения легко, а выстроить трудно, мы продолжаем сотрудничество. И это в данном случае очень ценно, и нужно ценить такую поддержку. У нас с Boeing совместное предприятие, совместные инвестиции. Весьма уважительно ведет себя и Airbus. Когда они решили дифференцировать поставки и начали работать с Усть-Каменогорском, они заранее предупредили ВСМПО о некотором сокращении квот из-за того, что присоединился еще один поставщик.

О конкуренции

Александр Гришечкин: На Усть-Каменогорском титано-магниевом комбинате выплавляют слитки из титановых сплавов, везут во Францию на Aubert & Duval, откуда уже поставляют для Airbus. У компании Aubert & Duval есть пресс 65 тысяч тонн, который в свое время им поставил Советский Союз, после того как были сделаны две большие машины по 75 тысяч тонн в Верхнюю Салду и в Куйбышев. Да, у этого пресса возможности поменьше. Но если резкие заявления продолжат звучать с самых высоких трибун, это отпугнет покупателей, и они могут переметнуться к тому же Aubert & Duval, и тогда это очень больно ударит по отечественной титановой промышленности. Тем более, что у всех авиапроизводителей — и Boeing, и Airbus, и Bombardier, и Embraer — просматривается тенденция сокращения производства больших машин. Проект А-380, может быть, вообще закроется. При этом несколько больших прессов появилось в Китае.

Будущее — за аддитивными технологиями

РЗ: Какие существуют новые направления развития титановой отрасли?

Андрей Александров: Из новых направлений применения титана сейчас очень активно развивается сфера аддитивных технологий, где используются титановые сферические порошки. В этой связи создаются новые образцы оборудования для производства этих сферических гранул. У российских компаний в этой области — очень хорошие успехи. Особенно стоит отметить ОАО «Электромеханика» и ООО «ЦЭЛТ» — Центр электронно-лучевых технологий. Эти две компании делают оборудование для производства порошков методом центробежного плазменного распыления, позволяющим получать гранулы чрезвычайно высокого качества.
Мы в данной области создали очень хорошую конкуренцию основным западным производителям оборудования для производства титановых порошков. Пока, к сожалению, мы не так активно конкурируем в области производства 3D-принтеров. Но кое-что тоже есть. Интересные образцы, интересные идеи. В Государственном научном центре ЦНИИТМАШ Росатома сделали очень хороший принтер. В Уральском федеральном университете в Екатеринбурге также разрабатывают 3D-принтер, в политехе в Петербурге. То есть работы в этой области ведутся. Я думаю, что в ближайшем будущем мы будем и здесь на хорошем мировом уровне.

РЗ: Дальше главный вопрос — востребованность деталей?

Андрей Александров: По этому поводу очень много споров было в последнее время, и в итоге число скептиков уменьшается. Существует тенденция, что даже такие консервативные организации, которые занимаются сертификацией продукции, идут на контакт, и крайне заинтересованы. ВИАМ, который всегда был против порошковой металлургии, теперь возглавляет движение за аддитивные технологии.
Никуда не денешься, это мировой тренд. Вы знаете, какая динамика по производству титановых порошков? В 2015 году объем мирового рынка составил около ста тонн. В 2016 году — 1000 тонн. По 2017 году пока статистики нет, но она будет превышать эту цифру, я думаю, в разы.

Александр Гришечкин: Я был на выставке в Ле-Бурже в 2017 году, так там был просто «аддитивный бум» — у всех основных производителей на стендах обязательно были детали (не порошки, а уже детали), полученные методом аддитивных технологий из титановых порошков. А на предыдущей выставке 2015 года редко кто предлагал только порошки из титана. Это показатель того, что направление развивается очень динамично. Просто у нас в стране потребители еще не «проснулись».


Текст и фото: Владислав Стрекопытов

История производства аккумуляторов ТИТАН

Российским водителям хорошо знакомы автомобильные аккумуляторы Титан. Они отличаются высоким качеством и неприхотливы в работе. Им не страшны сильные морозы и продолжительная работа в режиме пуска. Торговая марка Титан принадлежит отечественной компании TUBOR Accumulating Energy, основанной при активной поддержке правительства и президента РФ в 1999 году. Компания изначально была основана как совместное предприятие с испанской Tudor, которая, в свою очередь, входит в состав международной корпорации Exide Technologies.

Местом для размещения производственного комплекса был выбран город Бор Нижегородской области. Что связано с выгодным логистическим расположением и наличием высококвалифицированных кадров, необходимых для производства аккумуляторов высокого качества. В начале производственной деятельности завод занимался сборкой АКБ Tudor по лицензии испанской компании. Однако с 2001 года предприятие начинает выпуск собственных батарей под маркой Титан. В то время купить автомобильные аккумуляторы Титан были первыми отечественными батареями, произведенными по технологии Ca/Ca, предусматривающей замену сурьмы кальцием при производстве пластин для батарей с целью получения необслуживаемых аккумуляторов.

С 2009 года производство батарей Титан было реструктурировано и переведено на более высокий уровень, предусматривающий применение технологии Ca/Ca+Silver, что позволило выделить несколько серий батарей: TITAN Euro Silver, TITAN Asia Silver, TITAN Arctic Silver и другие. Каждая серия имеет более четко очерченный круг автомобилей и мотоциклов, что дает возможность потребителю выбирать стартерный аккумулятор в соответствии с рекомендациями производителя своего автомобиля.

В 2011 году в технологический процесс были внесены дополнительные изменения, и сегодня автомобильные аккумуляторы Титан стали ещё более надежными источниками высоких пусковых токов, способных работать в самых сложных условиях эксплуатации. Флагманская торговая марка нижегородского предприятия TUBOR Accumulating Energy продолжает оставаться востребованной в России, странах дальнего и ближнего зарубежья. Эти аккумуляторы имеют настолько низкий ток саморазряда, что не нуждаются в подзарядке даже после года простоя.

О компании Titan International — О компании

Компания Titan International Inc. (Титан) – единственная компания в мире, разрабатывающая, испытывающая и изготавливающая как шины, так и колёса для сельскохозяйственной, строительной, горнодобывающей и лесозаготовительной техники. Благодаря этому многие ведущие мировые производители выбирают продукцию Титан под брендами Titan и Goodyear для комплектования производимой ими техники (JohnDeere, CNH, AGCO, JCB, Kubota и другие).

Титан также является одним из мировых лидеров по производству компонентов ходовой части для гусеничной техники, расходных элементов строительной и горнодобывающей техники. Кроме того, Титан производит ряд потребительских товаров, пользующихся спросом на североамериканском рынке.

В настоящее время, американская компания Титан имеет заводы в Северной и Южной Америке, Европе, Азии и Австралии. Благодаря широкой дистрибьюторской сети по всему Миру продукция поступает во все уголки света, а система контроля качества позволяет производить продукцию одинаково высокого качества на всех заводах компании.

Титан имеет более 100 летнюю историю. На шинный рынок компания пришла в 1993 году. Совместно с собственными разработками, благодаря целому ряду приобретений, компания сумела аккумулировать и развить инновации, созданные вошедшими разное время в состав Титан подразделениями других брендов, таких как General (КГШ), Continental (КГШ), Goodyear (С/Х). В настоящее время, к примеру, в направлении с/х шин, Титан, находясь на «гребне волны», развивает как, ставшие уже традиционными, современные технологии IF, VF, CFO так и собственную LSW. Последняя технология стала лауреатом конкурса «Finovation2015» американского журнала «FarmIndustryNews» (Новости Сельского Хозяйства) как одна из лучших технологий внедрённых в сельском хозяйстве за 2014г.

Весь свой богатый опыт Титан переносит на АО «Волтайр-Пром», являясь его управляющим инвестором, внедряя на Волжском заводе передовые международные стандарты.

Производство титана

Титан в последние годы в технике находит все большее применение. Главное преимущество титана и его сплавов перед другими конструкционными материалами заключается в сочетании высоких механических свойств и коррозийной стойкости с малым удельным весом по сравнению с железными и другими сплавами.

Кроме того, титан и титановые сплавы имеют специфические свойства, которые крайне необходимы для ряда отраслей промышленности. Они обладают достаточно высокими механическими свойствами в условиях как повышенных температур 500—550°, так и низких; они имеют малый коэффициент линейного расширения, немагнитны и т. п.
Благодаря этому титан и его сплавы применяют в ракетной технике, в судостроении, химическом машиностроении, пищевой и других отраслях промышленности.

Производство титана представляет большие трудности в связи с тем, что он обладает высокой химической активностью при высоких температурах и требует создания для плавки среды инертных газов или вакуума.

Титан в природе встречается в ильмените и титаномагнетите, где содержание ТЮг (рутила) колеблется от 8 до 60%. Титановую руду методом флотации отделяют от пустой породы и получают концентрат с высоким содержанием титанового окисла (90—99% ТiO₂). Восстановление окислов титана представляет трудности ввиду большого сродства титана с кислородом. Поэтому в современной практике титан восстанавливают из тетрахлорид титана TiCl₄. Тетрахлорид получают одновременным восстановлением окислов ТiO₂ и хлорированием по реакции:

ТiO₂ + 2С1₂ + 2С→TiС1₄ + 2СО.

Процесс получения тетрахлорида титана идет при высоких температурах. Тетрахлорид титана TiCl₄ устойчивое химическое соединение ципщ при 136°, но разлагается только при очень высоких температурах.

В настоящее время применяют несколько способов восстовления TiCl₄, которые дают возможность вести восстановление его при более низких температурах водородом, натрием, магнием соответствующим  реакциям:

TiCl₄ + 2H₂→Ti + 4HC1;
Ti Cl₄ + 4 Na→Ti + 4 Na CI и
TiCl₄ + 2Mg→Ti + 2MgCl₂.

Способ восстановления титана магнием наиболее перспективен.

Восстановление ведется в специальных герметически закрытых аппаратах в среде инертных газов, например, аргона. Магний расплавляют и через жидкий металл пропускают пары TiCl₄, который реагирует с магнием и восстанавливается; процесс ведется при 850—950°. В результате образуется продукт, который после охлаждения представляет собой смесь из титана, хлористого магния и избытка магния. Этот продукт далее подвергают механической и химической обработке с целью извлечения металлического титана. Титан получается пористый в виде губки, которая переплавляется в порошкообразном состоянии или в виде прессованных электродов.

Плавка титана ведется в электрических высокочастотных или в электродуговых печах. Электродуговые печи находят большое применение и разделяются на два типа с постоянным водоохлаждаемым вольфрамовым электродом или с расходуемым прессованным электродом из титановой губки. На рис. 37, а и б представлена схема печей для плавки титана. Плавка ведется в вакууме или в среде инертных газов. Емкость, в которой накапливается титан и образуется слиток, изготавливается из графита или из чистой красной меди и усиленно охлаждается водой.

 

Рис.37. Схема конструкции печей для плавки титана и его сплавов: а — электродуговая с постоянным  вольфрамовым электролитом: 1-электрод; 2-изолирующая втулка; 3-вибратор; 4-загрузочный бункер; 5-зажим; 6-гибкий сильфон; 7-окно; 8-изолятор; 9-резиновя прокладка; 10-медный тигель;б-электропечь с высокочастотным нагревом: 1-балаган;2-водоохлаждаемый высокочастотный индуктор; 3-окно для наблюдения; 4-графитовая втулка;5-мешалка; 6-щуп для загрузки; 7-загрузочный бункер; 8-графитовая труба; 9 — графитовый плавильный тигель; 10-кварцевый кожух; 11-водоохлаждаемый высокочастотный индуктор;  12 — опорные блоки; 13-графитовая муфта; 14-графитовая изложница

В электропечи с постоянным вольфрамовым электродом (рис. 37, с) охлаждаемый тигель постепенно наплавляется титаном, потом из него извлекают слиток. Форма слитка соответствует форме тигля. В электропечи с высокочастотным нагревом (рис. 37, б) наплавляют тигель титаном и поддерживают его в жидком состоянии за счет высокочастотного обогрева. Когда емкость графитового тигля заполнена внизу, расплавляется пробка и титан заполняет изложницу. Форму слитка можно получить любую. Таким образом из титана или его сплава можно также получать и литые фасонные детали.

Мировое производство двуокиси титана и Украина

Грядущая корпоратизация (и возможная приватизация) Крымского Титана у многих ставит вопрос – кому из ТНК она нужна. Изменения последних лет на мировом рынке позволяют сделать ряд предположений.

Сегодня и вчера мирового титанового рынка
По данным «ХимТрейдинг Групп», сейчас почти половина мирового производства сконцентрирована в США и Китае (рис. 1). Заметными игроками выступают крупнейшие экономики мира – Германия, Япония, Великобритания, а также такие крупные сырьевые поставщики, как Австралия и Мексика. Доля СНГ и Восточной Европы мала, и следует учесть, что львиная доля их производства находится именно в Украине.

Следует отметить кардинальные перемены на мировом рынке за последнюю пятилетку. Накануне кризиса основную массу производства титандвуокиси обеспечивали США и страны ЕС, а также Япония (рис. 1Б). Рынок контролировался десятком крупнейших корпораций западных стран. Доля ЕС и Японии, судя по статистике последних лет, упала в несколько раз, и теперь доля ведущих продуцентов (Германия и Британия) с Японией (в сумме порядка 17%) в 1,5 раза меньше, чем доля одних стран ЕС в 2007 г. (36%). Примерно на треть снизилась за пятилетку и доля США. Зато Китай, который вообще не присутствовал в мировых рейтингах до кризиса, сейчас почти догнал США. На диаграмме производителей появились новые регионы – Мексика, Сингапур, Тайвань.

Тем не менее, контроль над мировым рынком все еще находится в цепких руках крупнейших западных транскорпораций. Они давно потеряли национальность, но по традиции иногда все еще условно делятся на «американские», «британские» и т.д.

США являются крупнейшим экспортером в мире, обеспечивая высокое качество пигментной двуокиси. Но и Германия имеет прочные позиции на рынке. Учитывая, что Китай занят разработкой своих месторождений, можно предположить, что украинским «Крымским Титаном» заинтересовались корпорации США или Германии, а также Великобритании.

Украина: грядет передел?
По данным Института геологии НАНУ, Украина располагает колоссальными запасами, а именно 20% мировых запасов титановых руд в пересчете на чистый титан. Во времена СССР Украина обеспечивала поставки 90 % титаносодержащих руд для нужд титановой промышленности Союза. При СССР тут были построены «Запорожский Титаномагниевый Комбинат ЗТМК», «Крымский Титан», «Сумыхимпром». После распада СССР «ЗТМК» простоял пять лет, другие титановые предприятия сократили объемы производства в несколько раз. В итоге Россия, импортируя титановую руду из Украины, стала крупнейшим поставщиком титана на мировой рынок. Объединение двух российских титановых предприятий – «ВСМПО» и «Ависмы» – и масштабные инвестиции в технологии позволили наладить выпуск титановой губки и более дорогих продуктов (титанового проката, авиадеталей).

Нетрудно понять, почему транскорпорации интересуются мощностями украинских титановых предприятий. Контроль над украинским титаном – это контроль одновременно и над соответствующим российским рынком. Действительно, доля Украины в структуре импорта титандвуокиси в РФ (которая импортозависима по этому продукту) составляет на 40 и более процентов (табл. 1). Можно заметить, что в российском импорте-2011 резко (втрое) выросла доля Китая (единственная страна с избытком мощностей, табл. 2) и вдвое – доля Финляндии. Это произошло за счет снижения поставок не только из Украины, но и из США, Германии и Бельгии. То есть в 2011 г. доля традиционных поставщиков в РФ несколько упала, но не так сильно, чтоб сомневаться в сохранении колоссального влияния украинского экспорта в РФ.
 

 

Украинские предприятия титановой отрасли сегодня
Сейчас в Украине мощности по производству двуокиси титана имеют два мега-предприятия – «Крымский Титан» и «Сумыхимпром». Это – очень влиятельные в мире предприятия. Только «Крымский Титан» – крупнейший производитель диоксида титана в Восточной Европе, которому принадлежат 2% мирового рынка двуокиси титана пигментного. По данным табл. 1, это – немногим менее половины всей двуокиси, производимой в СНГ и Восточной Европе (5,5%, табл. 1). Его продукция пользуется неизменным спросом на рынках в 53 странах мира, среди которых лидируют: Россия,  Китай, Южная Корея, Тайвань, Сингапур – азиатский регион; Турция, Италия, Германия, Иран, Бразилия, Канада и Мексика. Как подчеркивают в самой компании, для потенциальных кредиторов стабильное качество и конкурентоспособные являются существенным фактором для потребителей из Ближнего и Дальнего зарубежья. По данным RBN, доля «Крымского Титана» на российском рынке двуокиси титана – около 30%.

В последние годы оба титановых предприятия стали объектом повышенного внимания крупных финансовых структур. Например, в 2006 г. «оранжевое» правительство формировало ГАК «Титан Украины», в состав которого должны войти «Сумыхимпром», «Запорожский титано-магниевый комбинат» (ЗТМК), а также «Вольногорский» и «Иршанский ГОКи». Даже не скрывалось, что такая национализация делается для последующей передачи ГАК в пользу российской группы «Ренова». Позже ГК «Ренова» лоббировала приватизацию «Сумыхимпрома» вместе с «ЗТМК». Однако после выборов эта идея сошла на «нет», а сейчас титановыми мощностями вновь заинтересовалась компания OSTCHEM, входящая в Group DF /5/.

«Сумыхимпром», госпредприятие с 5000 работников, в кризис объявил дефолт, отказавшись оплачивать долги  в сумме до 1,2 мрлд грн, из которых 0,5 млрд – кредиты сразу от 15-ти банков. Согласно данным «Экономической правды», до 2009-2010 гг вокруг завода работали частные трейдеры, вымывая его прибыль. В 2010 объемы реализации «Сумыхимпрома» росли, однако прибыли не было. Банки же выдавали кредиты именно государственному предприятию, а не трейдерам, в явном расчете на гарантии от госпредприятия (контролируемой Министерством промполитики).

Действительно, правительство разработало план деятельности ОАО «Сумыхимпром» с инвестпрограммой до 2015 г, но никакого погашения долгов перед коммерческими учреждениями не предусмотрено. Как, впрочем, и процедуры банкротства. Учитывая, что банки ситуацию комментировать отказались, похоже, что на этот раз банковские структуры остаются ни с чем. А «Сумыхимпром» продолжит эффективно работать и модернизироваться, что давно пора: износ превышает 80%.

 

 

 

 

Касательно «Крымского Титана», сейчас разрешена его корпоратизация, но прямой приватизации пока ход не дан. Верховная рада Украины разрешила корпоратизацию государственной акционерной компании «Титан», сохранив при этом запрет на приватизацию предприятия.

2010 год Крымский Титан закончил с убытком порядка 17 млн грн, но привлекает кредиты для модернизации. Объявлен тендер на привлечение трех кредитных линий общей суммой 480 млн грн .

Впрочем, сейчас раздаются голоса, предостерегающие от чисто сырьевой политики в сфере производства титанокиси. Так, завотделом полезных ископаемых Института геологических наук НАНУ (Л.Галецкий) в интервью компании RBN сказал, что Украина рискует потерять титановую промышленность в ближайшие десятилетия, если не будет вкладывать инвестиции в развитие новых месторождений титановых руд и производство продукции с более высокой добавленной стоимостью. В интервью агентству УНИАН он сказал, что Украина может экспортировать титановый прокат, который в 20 раз дороже руды и в 5 раз дороже титановой губки.

Представители инвесткомпаний считают корпоратизацию и дальнейшую приватизацию титановых госпредприятий крайне желательной. Так, директор аналитического департамента инвестиционной компании Dragon Capital (А.Беспятов) отметил, что государство не является эффективным собственником объектов, а в последние годы титановой отрасли не уделялось должного внимания. В случае корпоратизации, а потом успешной приватизации можно повысить эффективность, нарастить производство титановой руды и улучшить финансовые показатели.

Руководство «Крымского Титана» также вроде бы довольно грядущей корпортизацией. Председатель правления холдинга «Титан» Украины (управляет «Сумыхимпромом», ГАК «Титан» и «ЗТМК») Александр Нечаев заявил, что исключение четырех предприятий титановой отрасли из списка запрещенных к приватизации упростит процесс привлечения частного капитала. Планируются частные инвестиции в сумме $1,5 млрд в течение трех лет. Это позволит нарастить производство титановой губки на «ЗТМК» с нынешних 8 тыс. т до 30 тыс. т, а в перспективе до 40 тыс. т. «Сумыхимпром» сможет увеличить производство минудобрений более чем в два раза, до 1 млн т, а двуокиси титана – в три раза, до 160 тыс. т. Все предприятия «Титана Украины» должны быть обеспечены сырьем украинских ГОКов.

Дмитрий Старокадомский
 

Титановый порошок: титан и Ti сплавы. Марки и составы титанового порошка

 

Производство

Порошки титана и его сплавов получают в АО «ПОЛЕМА» восстановлением оксидов металлов гидридом кальция, — способом, разработанным в 50-ых годах прошлого века в ЦНИИЧМ им. И.П.Бардина. Выбор гидрида кальция в качестве восстановителя объясняется высокой активностью кальция, позволяющей восстанавливать практически все окислы металлов и неметаллов независимо от их термодинамической активности. При этом не образуются твердые растворы и химические соединения кальция с восстановленными металлами.

Применение

Восстановленные порошки титана и сплавов имеет неправильную (иррегулярную) форму и развитую поверхность частиц, благодаря чему отлично формуются при сравнительно низких давлениях прессования в жестких матрицах, а также методом гидростатического прессования  в эластичных оболочках. Порошки хорошо прокатываются в ленту и спекаются в вакууме или нейтральной атмосфере.

Порошки титана и сплавов на основе титана применяются в производстве коррозионностойких фильтров тонкой очистки технических жидкостей в виде пористого  проката,  в медицине для изготовления имплантов,  в пищевой промышленности для изготовления регенерируемых фильтров в системах очистки питьевой и минеральной воды, соков и напитков, в производстве пиротехнических средств высокой надежности, пористых нераспыляемых геттеров (газопоглотителей) с высокой сорбционной емкостью и скоростью сорбции, а также для изготовления композитов с алюминием и другими металлами, деталей часовых механизмов и кислотостойкого оборудования. Порошки применяются также для плазменного и микроплазменного напыления покрытий.

1. Титановые порошки

Марки и химический состав

Марки	Ti	Примеси, масс. %,  не более
		N	C	H	Fe+Ni	Si	Cl
ПТК-1	основа	0,07	0,05	0,35	0,35	0,10	0,003
ПТК-2	основа	0,20	0,05	0,35	0,35	1,00	0,003
ПТС-1	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТС-2	основа	0,20	0,05	0,35	0,40	1,00	0,004
ПТМ-1	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТМ-2 ПТМ(А)-2	основа	0,08	0,05	0,35	0,40	0,10	0,004
ПТОМ-1	основа	0,08	0,05	0,40	0,40	0,10	0,004
ПТОМ-2	основа	0,20	0,05	0,40	0,40	1,00	0,004

Примеры химического состава порошка ПТМ-1

№  примера	Ti	Примеси, масс. %
		C	O	N	S	Ca	Fe	Ni	Si	Al	Mg
1	основа	0,046	0,25	0,08	0,002	0,22	0,050	0,17	0,040	0,01	<0,01
2	основа	0,024	0,30	0,060	0,002	0,18	0,040	0,057	0,038	0,05	<0,01
3	основа	0,045	0,28	0,050	0,003	0,30	0,030	0,040	0,032	<0,02	<0,02

Размер частиц, насыпная плотность и уплотняемость порошков

Марки	Гранулометрический состав, масс.%, по фракциям, мкм				Насыпная плотность, г/см3 *	Уплотняемость, г/см3, при давлении МПа *
	+280	+100	+45(40)	-45(40)		200	600
ПТК	≤ 5,0	Баланс (остальное)		≤ 10	0,89	2,70	3,50
ПТС	≤ 1,0	Не опр.	≥ 25 (35)	Баланс	1,15	2,60	3,24
ПТМ	0,0	≤ 2,0	≥ 15(25)	Баланс	1,02	2,44	3,35
ПТОМ	0,0	≤ 1,0	≤ 5,0 (5,0)	Баланс	1,36	2,72	3,48

* Средние значения (справочные данные)

Спецификацией (ТУ) устанавливается норма насыпной плотности для порошка ПТК: 0,6-1,0 г/см³ и нормируемый гранулометрический состав для порошка ПТМ (А): +280 мкм —  0,0%, +100 мкм ≤ 1,0%, +45 мкм – 15-40% (+40 мкм – 25-50%), -45  (40) мкм – остальное.

рис. 1 рис. 2

*рис. 1: ПТМ. Распределение частиц по размерам.

*pис. 2: Форма частиц порошка.

По согласованию с заказчиком допускается другие требования к химическому и гранулометрическому составам. В частности,  для плазменного напыления покрытий изготавливается титановый порошок фракций 40-100, 40-140, 63-160 мкм.

2.Порошок ПТ51Ц49 (Ti51Zr49) сплава

Химический состав порошка ПТ51Ц49

Ti	Zr	Примеси, масс. %  не более
		C	N	O	Ni	Mg	Fe	Si	Al
50,5-53,0	остальное	0,10	0,10	0,50	0,14	0,014	0,10	0,10	0,10

• Размер частиц порошка (основная фракция) менее 100 мкм.

По согласованию с клиентом могут быть установлены другие требования к химическому составу и размеру частиц порошка.

Распределение компонентов в сплаве Ti51Zr49 мас.%

Пример фактического химического  состава  порошка ПТ51Ц49

Ti	Zr	Примеси, масс. %
		C	N	O	Ni	Mg	Fe	Si	Al
50,8	остальное	0,096	0,053	0,22	0,057	0,01	0,022	0,055	0,025

 

3. Порошок ПТФ (Ti70V30) сплава

Химический состав порошка и его насыпная плотность

Марка	Массовая доля элементов, %		Примеси, %, не более					Насыпная плотность, г/см3, не более
	Ti	V	N	C	H	Ca	O
ПТФ	65 не менее	25-32	0,30	0,10	0,60	0,20	0,50	1,2

• Размер частиц порошка (основная фракция) менее 100 мкм.

Пример фактического химического  состава  порошка ПТФ

Ti	V	Примеси, масс. %
		N	C	H	Ca	O
основа	28,83	0,046	0,042	0,29	0,20	0,28

 

4. Другие порошковые сплавы с титаном:

ПВ-Н55Т45 (Ni55Ti45), ПВ-Т88Н12 (Ti88Ni12), ПВ-Т65Ю35 (Ti65Al35) 

Порошки данного класса применяются преимущественно для нанесения покрытий и изготовления деталей методом ПМ

Преимущества

• Высокоразвитая поверхность частиц порошков, обеспечивающая уникальные физико-химические свойства материалов и изделий из них для применения в различных областях техники, медицине и пищевой промышленности в качестве фильтров, сорбционных насосов (газопоглотителей), пиротехнических систем, имплантов и композитов
• Отличная прессуемость порошков
• Высокая структурная однородность порошковых сплавов и интерметаллидов с титаном

Производство сплавов на основе титана — Science Learning Hub

Основной процесс производства металлического титана известен как процесс Кролла. В этом процессе основная руда, известная как рутил, обрабатывается газообразным хлором для получения тетрахлорида титана. Затем его очищают и восстанавливают до металлической титановой губки реакцией с магнием или натрием. Затем титановая губка подвергается процессу легирования и плавления. Этот процесс дорогостоящий, поскольку включает в себя трудоемкие процедуры.

Исследования профессора Делиана Чжана позволили ему разработать метод производства высококачественных порошков титановых сплавов, пригодных для переработки в коммерческие продукты, такие как компоненты двигателей внутреннего сгорания.

Производство порошков сплавов на основе титана

В этом процессе используются порошки алюминия и диоксида титана наряду с другими материалами, и он включает комбинацию нескольких физических и химических процедур. Этот альтернативный метод производства сплавов на основе титана потенциально является крупным прорывом в первую очередь из-за его низкой стоимости.Компания Titanox Development Ltd была создана для расширения масштабов и коммерциализации процесса.

Приложения

Одно из приложений, изучаемое командой профессора Чжана, связано с плазменным покрытием стальных штампов (используемых в производстве алюминия) порошками сплава Ti-Al. Воздействие расплавленного алюминия со временем приводит к повреждению поверхности штампов. Плазменное покрытие их сплавом на основе Ti-Al продлевает срок службы штампов, что приводит к снижению производственных затрат.

Еще одно направление было сосредоточено на производстве компонентов двигателей внутреннего сгорания, таких как клапанные коромысла.За счет использования сплавов на основе Ti-Al уменьшается общий вес двигателя, увеличивается срок службы компонентов и улучшается соотношение мощности и веса в характеристиках двигателя.

Возникшие проблемы

На этапе производственного процесса, связанном с сильным нагревом смеси TiO ₂ / Al, важно не допускать попадания кислорода в систему. Присутствие кислорода даже в небольших количествах может привести к получению хрупкого конечного продукта. Сильный нагрев осуществляется в бескислородной атмосфере инертного газа аргона.

Другая встречающаяся проблема заключается в производстве компонентов без полостей, оставшихся внутри конструкции. Наличие полостей влияет на механические свойства, такие как пластичность. Разрабатываются методы порошковой ковки, чтобы конечный продукт имел максимальную плотность без полостей.

Природа науки

Ученые часто работают совместно по широкому кругу дисциплин. Область инженерии материалов требует ввода знаний из специализированных дисциплин, таких как химия, физика, математика, машиностроение и техническая поддержка.

• Мировое производство титана по странам 2020

• Мировое производство титана по странам 2020 | Statista

Другая статистика по теме

Пожалуйста, создайте учетную запись сотрудника, чтобы иметь возможность отмечать статистику как избранную. Затем вы можете получить доступ к своей любимой статистике через звездочку в заголовке.

Зарегистрируйтесь сейчас

Пожалуйста, авторизуйтесь, перейдя в «Моя учетная запись» → «Администрирование».После этого вы сможете отмечать статистику как избранную и использовать персональные статистические оповещения.

Аутентифицировать

Базовая учетная запись

Познакомьтесь с платформой

У вас есть доступ только к базовой статистике.

Единая учетная запись

Идеальная учетная запись начального уровня для индивидуальных пользователей

• Мгновенный доступ к статистике 1 м
• Скачать в формате XLS, PDF и PNG
• Подробные ссылки

$ 59 39 $ / месяц *

в первые 12 месяцев

Корпоративный аккаунт

Полный доступ

Корпоративное решение, включающее все функции.

* Цены не включают налог с продаж.

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Самая важная статистика

Дополнительная статистика

Узнайте больше о том, как Statista может поддержать ваш бизнес.

Геологическая служба США. (5 февраля 2021 г.). Добыча полезных ископаемых титана во всем мире в 2020 году по странам (в 1000 метрических тонн содержания диоксида титана) [График]. В Statista. Получено 25 октября 2021 г. с сайта https://www.statista.com/statistics/759972/mine-production-titanium-minerals-worldwide-by-country/

Геологическая служба США. «Объем добычи титановых минералов во всем мире в 2020 году по странам (при содержании диоксида титана в 1000 метрических тонн)». Диаграмма. 5 февраля 2021 г.Statista. По состоянию на 25 октября 2021 г. https://www.statista.com/statistics/759972/mine-production-titanium-minerals-worldwide-by-country/

Геологическая служба США. (2021 г.). Добыча полезных ископаемых титана в мире в 2020 году по странам (при содержании диоксида титана в 1000 метрических тонн). Statista. Statista Inc. Дата обращения: 25 октября 2021 г. https://www.statista.com/statistics/759972/mine-production-titanium-minerals-worldwide-by-country/

Геологическая служба США. «Добыча полезных ископаемых титана в мире в 2020 году по странам (в 1000 метрических тонн содержания диоксида титана).»Statista, Statista Inc., 5 февраля 2021 г., https://www.statista.com/statistics/759972/mine-production-titanium-minerals-worldwide-by-country/

Геологическая служба США, Добыча титановых минералов. во всем мире в 2020 году, по странам (на 1000 метрических тонн содержания диоксида титана) Statista, https://www.statista.com/statistics/759972/mine-production-titanium-minerals-worldwide-by-country/ (последнее посещение в октябре 25, 2021)

Процессы производства титана — Kyocera SGS Europe

Титан должен пройти ряд процессов, чтобы превратиться из руды в готовый продукт.В зависимости от окончательной заявки количество предпринятых шагов варьируется. Титан, используемый в выхлопе автомобилей высокого класса, имплантатах бедра или часах, не требует такого же строгого управления микроструктурой, как тот, который используется в авиации, где риски и последствия отказа значительно выше.

Процесс Кролла

Независимо от конечного использования титан сначала необходимо удалить из руды и превратить в чистый титан.

Это делается путем обработки оксида титана, полученного из ильменита или рутила, посредством процесса Кролла.На выходе получается титановая губка, которую очищают, плавят и легируют другими металлами. Затем он может подвергнуться дальнейшей переработке в так называемую лигатуру перед тем, как превратиться в слиток, из которого можно превратить пруток, пластину, лист или проволоку в качестве обычного продукта прокатного стана.

Процесс Кролла Это многоступенчатая реакция, которая начинается в реакторе с псевдоожиженным слоем. Очищенный оксид титана TiO2 окисляется хлором с образованием тетрахлорида титана TiCl4, известного в промышленности как «щекотка».Эта реакция проводится при 1000 ° C. Оттуда TiCl4 и другие примеси хлоридов металлов подвергаются фракционной перегонке с получением чистой смеси TiCl4.

Затем его перемещают в отдельный реактор из нержавеющей стали, где он может быть смешан с магнием во второй половине процесса. Реакция протекает в атмосфере аргона при предварительно нагретой температуре 1000 ° C. Производятся хлориды титана (III) и титана (II), которые медленно восстанавливаются с образованием чистого титана и хлорида магния в течение нескольких дней.

Оставшийся хлорид магния затем перерабатывается путем разделения его на составляющие. В то время как титан, который теперь находится в форме «губки», отбойным молотком дробится на более мелкие кусочки и снова спрессовывается, чтобы получить однородный кусок. Он готов к плавлению в качестве электрода в процессе вакуумно-дугового переплава (VAR).

Вакуумно-дуговый переплав титана — легирование

VAR является основным методом производства титановых сплавов с 1950-х годов. Это процесс, используемый для создания изделий из титана с высокими эксплуатационными характеристиками.VAR осуществляет точный контроль плавления и затвердевания расплава, что позволяет надежно создавать высококачественные готовые сплавы с превосходной чистотой.

Большинство титановых сплавов проходят этот процесс как минимум дважды. Это необходимо для обеспечения приемлемого уровня консистенции по всему металлу. Процесс до сих пор используется в промышленности. Triple VAR был утвержден для авиакосмической промышленности во второй половине двадцатого века в связи с недостатком металла.Хотя в последние десять лет он стал вытесняться электронно-холодным переплавом для сплавов, предназначенных для авиации.

Процесс VAR происходит в большом цилиндрическом тигле. Электрод подвешен сверху с пропусканием через него постоянного тока в несколько килоампер, который заставляет его плавиться и капать на дно камеры, где сплав восстанавливается. В случае Ti 6AL-4V добавляются алюминий и ванадий.

Электронно-лучевой переплав с холодным подом

Плавка с холодным подом эффективно устраняет один из недостатков процесса VAR — способность эффективно удалять из расплава включения высокой и низкой плотности (HDI и LDI).Он также используется для обработки стружки, оставшейся в процессе обработки. Внутри медного пода с водяным охлаждением создается вакуум. Затем высокотемпературный электронный пучок концентрируется на титановом сырье (смесь губки, металла VAR и стружки), размещенном в задней части пода. Расплавленный титан капает в зону плавления, затем он течет в рафинировочный канал перед тем, как вылить в форму, где металл кристаллизуется. Испаряются летучие соединения, а именно включения кислорода и азота, в то время как плотный карбид вольфрама из режущих инструментов опускается на дно.Края слитка затем обрабатываются, оставляя титановый сплав.

Затем титан перерабатывается в полезные формы, в случае EBCHR это преимущественно ковка.

Поковка и литье титана

Затем титан

можно отливать или ковать, чтобы получить металл с желаемыми свойствами. Отливка требует нагрева металла до расплавления и обычно используется для некритических применений, когда цена является первоочередной задачей.

Пока титан находится в жидком состоянии, его выливают в форму для придания желаемой формы.Это менее затратно, чем ковка титана, и позволяет создать форму, близкую к конечной для рассматриваемого применения. В процессе литья могут расти дендритные зерна — древовидная структура, которая может сделать металл более слабым, что ограничивает его использование в некоторых приложениях.

Ковка — это приложение тепловой и механической энергии к титановым заготовкам или слиткам для изменения формы материала в твердом состоянии. Из-за реакционной способности металла и высоких температур и давлений слиток покрывается защитной глазурью / стеклом.Это предотвращает его реакцию с атмосферой, а также позволяет ему деформироваться. Процесс ковки позволяет эффективно развивать желаемую микроструктуру металла.

Термическая обработка титана

Термическая обработка позволяет управлять фазами в альфа-бета сплаве. Измененные переменные — это состав, размер и распределение.

Отжиг титановых сплавов

Отжиг — это металлургический процесс термической обработки титана, изменяющий его химические и физические свойства.Это заставляет атомы мигрировать внутри металлической решетки, что позволяет изменять свойства сплава. Эти улучшения включают: пластичность при температуре окружающей среды, вязкость разрушения, сопротивление ползучести и термическую стабильность. Многие из этих свойств являются взаимоисключающими, поэтому выбранный цикл будет отражать конечное использование металла. Существует четыре основных способа отжига.

Альфа- и почти альфа-сплавы не претерпевают значительных изменений в этих процессах, они более склонны к снятию напряжений и отжигу.Это потому, что они претерпевают очень ограниченное фазовое изменение из-за ограниченного присутствия бета-фазы для переориентации. Обработка раствора и старение улучшают прочность альфа-сплавов.

• Мельничный отжиг является наиболее распространенным типом отжига, при котором получается более мелкий размер зерна, что может быть полезно там, где повышенный предел текучести предпочтительнее предела ползучести. Обычно выполняется как отдельный этап производства.
• Дуплексный отжиг улучшает сопротивление ползучести и вязкость разрушения за счет изменения формы, размера и пространственного распределения металлических фаз.
• Рекристаллизационный отжиг — это процесс, с помощью которого можно улучшить пластичность металла. Деформированные зерна заменяются дефектными. Начальные первичные бета-области, которые образуются, слишком велики, промежутки между ними образуют потенциальные слабые стороны, не подходящие для приложений с высокими нагрузками. Рекристаллизация вызывает разрушение этих зон с образованием более мелких, менее однородных кристаллов, которые являются более прочными.
• Бета-отжиг предназначен для метастабильных бета-сплавов. Их можно не только снимать напряжения и отжигать, но также можно обрабатывать раствором и выдерживать.

Титановые сплавы для снятия напряжений

Это наиболее распространенный вид термической обработки. Он используется в широком спектре титановых сплавов, включая альфа- и почти альфа-сплавы, а также альфа-бета и метастабильные бета-сплавы. Цель состоит в том, чтобы снизить остаточные напряжения, возникающие при изготовлении.

Раствор для обработки и старения титановых сплавов

Отжиг в растворе, закалка и затем старение позволяют получать титановые сплавы наивысшей прочности. Бета-фаза титанового сплава начинает разлагаться при температурах ниже температуры бета-перехода, превышение которой в некоторых альфа-бета-сплавах может снизить пластичность металла.

После термообработки из сплавов можно изготавливать готовые к использованию основные продукты, включая пластины, листы, трубы, прутки и проволоку.

производителей титана | Поставщики титана

Список поставщиков титана

Некоторые из минералов, в которых он может быть найден, включают рутил (диоксид титана), ильменит (диоксид титана), анатаз (диоксид титана) и брукит (диоксид титана). В периодической таблице его атомный номер 22, а символ химического элемента — Ti.Его не следует путать с оловом, которое указано в периодической таблице как Sn. Его атомный вес 47,90.

Титан обладает такими природными качествами, как пластичность, теплопередача, экстремальная термостойкость, низкая плотность, прочность и высокая коррозионная стойкость. Фактически, металлический титан — самый прочный металл на Земле. Благодаря своей прочности он также невероятно легкий. Хотя он прочен, как сталь, он вдвое меньше его веса. Чтобы дать вам представление о термостойкости титана, вот некоторые факты: титан имеет температуру плавления 3034 ℉, металлический титан выдерживает температуры до 3000, а жидкий титан кипит при 6000.

Области применения

Свойства металлического титана позволяют использовать его во многих областях, особенно в аэрокосмической, морской, автомобильной, хирургической и стоматологической, гоночных видах спорта, производстве ювелирных изделий и аквариумах.

История

Первым человеком, обнаружившим титан, был Уильям Грегор, одновременно член духовенства и геолог-любитель. В 1791 году в Корнуолле, Англия, Грегор нашел оксид титана в черном песке рядом с ручьем.Он выделялся этим, потому что он обнаружил, что это притягивается магнитами. Заинтригованный, он присмотрелся и понял, что песок содержит два оксида металлов. Он знал, что один из них был оксидом железа, но не узнавал другого. Изучая его, он обнаружил, что неизвестный оксид, позже идентифицированный как ильменит, содержит еще один оксид. Это был титан. Грегор назвал его Манакканитом в честь его деревни и прихода Манаккан.

Титан — Metalmen

В 1795 году, на территории современной Словакии, прусский химик Мартин Генрих Клапрот обнаружил диоксид титана внутри минерала под названием рутил.Рутил чаще всего встречается в Швейцарии и Западной Африке. Он дал титану его нынешнее название в честь божеств из греческой мифологии, названных титанами. Поскольку Грегор опубликовал свои открытия, Клапрот знал о манакканите и подозревал, что элемент, который он обнаружил в рутиле, может быть тем же элементом, что и Грегор. Чтобы исследовать это, он приобрел образец и протестировал его. Оказалось, он был прав; и рутил, и ильменит содержат диоксид титана.

Поскольку они не могли извлечь его должным образом, ученые начали использовать титан только через сто лет после его открытия.Первым ученым, сделавшим это, был Мэтью А. Хантер, работавший в Политехническом институте Ренсселера. В основном, он делал это путем создания давления и нагревания тетрахлорида титана (TiCl4) в натрии при температурах от 700 ℃ до 800 ℃. С его помощью он смог получить металлический титан чистотой до 99,9%. Сегодня мы называем его метод, представленный в 1910 году, процессом Хантера. Примерно двадцать лет спустя, в 1932 году, металлург из Люксембурга Уильям Джастин Кролл разработал другой метод извлечения титана.Вместо натрия он восстановил тетрахлорид титана с помощью кальция. В 1940 году он заменил кальций магнием, что сделало процесс еще лучше. Процесс Кролла, как мы его сейчас называем, остается самым популярным коммерческим методом восстановления титана.

Инженеры начали более интенсивно производить металлический титан в 1950-х и 1960-х годах. Советы использовали его для производства подводного оборудования и военных самолетов, особенно высокотехнологичных реактивных самолетов. Они сделали это, потому что обнаружили, что, в отличие от других материалов, титановый материал не полностью растворяется в воздухе.Благодаря титановым самолетам и морской технике они на время смогли получить преимущество над Соединенными Штатами в «холодной войне». В ответ министерство обороны США начало производить огромное количество титана и накапливать его. Они накопили столько титана, что запасы не иссякали примерно шестьдесят лет.

Чуть более десяти лет назад, в 2006 году, Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) выделило 5,7 миллиона долларов консорциуму из двух компаний на разработку нового способа производства титанового порошка.В то время как они работали над разработкой этого нового процесса, титановая промышленность нисколько не замедлилась. Титан невероятно важен для ряда передовых отраслей, таких как аэрокосмическая и авиационная промышленность, биоинженерия и строительное проектирование. Кроме того, по мере совершенствования обработки титана мы считаем, что титан будет играть еще более важную роль в морской добыче углеводородов, здравоохранении, опреснении воды, морских транспортных средствах, химической переработке, газе и нефти, архитектуре и автомобильной промышленности.

Производственный процесс

Добыча
Чаще всего металлисты извлекают титан из месторождений полезных ископаемых, используя либо метод Кролла, либо метод Хантера.

Восстановление
После извлечения титана из земли, независимо от того, используют ли они метод Кролла или Хантера, металлурги используют магний для восстановления тетрахлорида титана до губки, которая представляет собой высокопористую сырую руду.

Формовка
После восстановления титана производители титана плавят или прессуют губку в блоки, которые нужно изготовить.Они называют эти слитки. В качестве альтернативы, используя другие методы, производители могут вместо этого перерабатывать титановую руду в титановый лист, порошок, сетку, гранулы, фольгу или стержень.

Производство продукции
Независимо от формы, производители могут производить из руды самые разные детали и формы, включая титановую проволоку, титановые трубки / титановые трубки и титановые стержни. Наиболее распространенные методы изготовления титана включают сварку, плоскую прокатку, а также горячее или холодное формование.

Вторичная обработка
После изготовления производители могут подвергать титановые изделия любому количеству вторичных процессов, таких как травление, струйная очистка, лазерная резка или анодирование.

Травление — это химический процесс, при котором оксидная пленка смывается с поверхности титановых изделий.

Струйная очистка использует абразивные частицы или механический песок для струйной обработки крупных титановых изделий, таких как титановые заготовки или титановые слитки. Механический песок оставляет после себя тонкий слой пыли, который можно удалить во время травления.

Лазерная резка — это процесс горячей резки, в котором используется лазерная технология для резки тонких титановых изделий с жесткими допусками.

Анодирование — обработка металлов; Используя электричество, технический специалист покрывает или покрывает металлическую поверхность декоративным или защитным слоем оксида, который не выцветает, как пигмент, и не умирает.

Титановые сплавы
Чтобы извлечь выгоду из его качеств, производители часто легируют титан с другими металлами, такими как сталь, нержавеющая сталь, железо или алюминий, для создания материалов с гибридными качествами.

Титановые сплавы классифицируются по шкале от одного до 38 Американским обществом испытаний и материалов (ASTM).Титан с первого по пятый сорта не является сплавами, а остальные — сплавы, сплавленные с меньшим или большим количеством элементов, таких как цирконий, железо, ванадий, кремний, палладий, алюминий, сталь, нержавеющая сталь, олово, рутений, никель, ниобий и др. молибден.

Они также разделены на три основные категории: альфа, альфа-бета и бета-титан.

Альфа-титан чаще всего легирован алюминием и оловом, является пластичным, с высокой ударной вязкостью, хорошими механическими свойствами при криогенных температурах и имеет самую высокую коррозионную стойкость.Он имеет прочность от низкой до средней и не подвергается термической обработке, но пригоден для использования. Несмотря на то, что Alpha Beta сильнее, Alpha титан все еще достаточно силен для использования в производстве оборудования для химической обработки и деталей самолетов.

Альфа-бета титан имеет среднюю и высокую прочность, поддается термообработке и обработке. Alpha Beta используется для изготовления самолетов, протезов и морского оборудования.

Бета-титан , самый прочный из группы, полностью поддается термообработке и пригоден для использования.Очень плотный, он демонстрирует высокую формуемость, что делает его идеальным для изготовления деталей самолетов, которым необходимо сохранять свою форму и структуру даже при самом экстремальном давлении.

Произведенная продукция

Обладая такой высокой степенью одновременной прочности и легкости, неудивительно, что титановые детали можно найти повсюду.

Биомедицинские
Биомедицинская промышленность использует титановые стержни и проволоку для производства катетеров и ортопедических устройств.

Автомобилестроение
В автомобильной промышленности титановые пластины составляют детали коромысел, шатунов, пружин клапанов, рулевых механизмов, выхлопных систем и приводных валов.

Здравоохранение
Поскольку чистый титан настолько устойчив к коррозии, производители также используют его для изготовления стоматологических инструментов, хирургических инструментов и различных протезов. Например, титановые стержни используются в хирургии сколиоза для поддержки выпрямленного хирургическим путем позвоночника.Титан также используется для изготовления ортопедических устройств, таких как сердечные стенты, заменители суставов, костная пластина, тазобедренные суставы и заменители зубов. Кроме того, производители могут использовать титан для создания катетеров и другой медицинской проволоки и стержней.

Aerospace
Производители также используют оксид титана, чистый титан и титановые сплавы в космических аппаратах, космических станциях, ракетах, реактивных двигателях и самолетах.

Газ и нефть
Производители используют титан для изготовления оборудования для транспортировки нефти и в качестве охлаждающей жидкости в трубках конденсаторов нефтеперерабатывающих заводов.

Товары для дома и народного потребления
Титановые сплавы присутствуют в широком спектре потребительских товаров, включая зубную пасту, краску, некоторые чернила, косметику и некоторые продукты питания. Диоксид титана, например, присутствует в пищевых красителях, красках и солнцезащитных кремах.

Спорт и отдых
Спортивное оборудование, такое как гоночные велосипеды, содержит титановые компоненты.

Химическая обработка
Титан используется в продуктах химической обработки, таких как оборудование для обработки химических веществ, насосные агрегаты химических заводов, змеевики теплообменников и футеровки теплообменников.

Разное
Производители также используют титан в широком спектре различных продуктов, таких как полупроводники и аккумуляторные провода, бумага, цемент, трубы для сельскохозяйственных и пищевых продуктов, пластмассы, драгоценные камни и ювелирные изделия из титана.

Преимущества

Хотя процесс извлечения и подготовки титана является довольно трудоемким и дорогостоящим, после его завершения им относительно легко манипулировать и он очень полезен, поэтому он так популярен, несмотря на свою стоимость.На самом деле титан настолько полезен, что исследователи ищут и изучают новые способы его использования. Титан легкий, устойчивый к коррозии, эрозионно-стойкий, устойчивый к нагрузкам и питтингу.

На что следует обратить внимание

Если вы заинтересованы в покупке титана или изделий из титана, вам необходимо сотрудничать с надежным поставщиком или производителем титана. Работать с любым поставщиком довольно рискованно, поскольку титан более низкого качества может в лучшем случае нанести ущерб вашему применению, а в худшем — смертельно.

Перед тем, как углубиться в поиск, мы рекомендуем вам выделить время, чтобы составить список технических характеристик и требований вашего приложения. Подумайте о таких вещах, как объем запросов, требования к отраслевым стандартам (военные, медицинские, продукты питания и напитки и т. Д.), Бюджет, сроки, предпочтения по доставке и предпочтения поддержки после доставки (помощь в настройке, замена деталей услуги и т. д.)

После того, как вы записали все эти соображения, вы можете приступить к поиску своего производителя.Чтобы помочь вам на вашем пути, мы составили список ведущих производителей и поставщиков титана в отрасли. Вы найдете их информацию зажатой между этими абзацами. Во время просмотра часто сверяйтесь со своим списком спецификаций. Выберите три или четыре, которые, по вашему мнению, могут помочь вам лучше всего, а затем поговорите с каждым из них. Опять же, используя ваш список спецификаций в качестве руководства, подробно обсудите ваше приложение с каждым из них. Как только вы это сделаете, сравните и сопоставьте их ответы и выберите наиболее подходящий для вас.

Зарубежный рынок

Сегодня титан производят в разных странах. В самой последней информации перечислены шесть ведущих стран-производителей титана (от первого до последнего): Китай, Япония, Россия, Казахстан, США, Украина и Индия.

Несмотря на то, что Китай производит больше всего титановой губки, у него не лучший рынок для этого, и его экспорт сократился. В то же время за последние несколько лет многие крупные компании по всему миру снизили цены на титан.При таком мировом рынке титана что же остается американскому рынку? Американский рынок титана на самом деле находится в отличном месте. Частично это связано с высококонкурентным аэрокосмическим рынком, на котором присутствуют такие гиганты, как Boeing. Чтобы удовлетворить этот спрос, американские поставщики в последнее десятилетие производят и продают все больше и больше титана. Итак, у вас есть множество вариантов высокого качества на выбор и отличные цены. В этой среде вы не ошибетесь, сделав покупки в американском магазине.

Titanium Информационное видео

Titanium

Титан и его сплавы имеют очень благоприятное отношение прочности к массе. Они также устойчивы к коррозии, поскольку на их поверхности образуется тонкий, но очень упругий оксидный слой. Таким образом, они используются там, где важны прочность, легкость и устойчивость к коррозии. Хотя использование титана ограничено его высокой стоимостью, появляются новые процессы, которые, вероятно, значительно снизят затраты, что позволит более широко использовать титан и его сплавы.

Применение титана

Рисунок 1 Использование титана.

Почти весь титан используется в сплаве с другими металлами. Среди наиболее важных легирующих металлов — алюминий, ванадий, молибден, марганец, железо, олово, хром и цирконий. Один из наиболее используемых имеет состав из 90% титана, 6% алюминия, 4% ванадия, который часто обозначается как Ti-6AI-4V.

Аэрокосмическая промышленность является крупнейшим пользователем титановых сплавов, применяя их в основном планере (корпусе) самолетов, а также в различных частях двигателей, шасси и гидравлических трубах (рис. 2).

Рис. 2 Вентилятор двигателя International Aero Engines IAE V2500, установленный на Airbus A320 Thomas Cook Airlines, изготовлен из титана. С любезного разрешения SempreVolando (Wikimedia Commons)

Благодаря своей прочности и устойчивости к химическому воздействию, металл и сплавы используются там, где другие материалы (даже нержавеющая сталь) могут быстро разрушиться, например, в морской воде.Они используются в судовых винтах и ​​опреснительных установках, а также в реакторах и трубопроводах химических заводов.

Ежегодно в мире используется более 1000 тонн титановых сплавов для изготовления хирургических имплантатов, включая детали для замены тазобедренного и коленного суставов (рис. 3). Они также используются в зубных имплантатах в качестве корней для замещающих зубов и для кардиостимуляторов.

Рис. 3 Это искусственный тазобедренный сустав.Титановая чашка вкручивается титановыми винтами в таз. Показана внешняя сторона чашки (костная сторона), покрытая гидроксиапаптитом. На внутренней стороне чашки есть пластиковая подкладка из поли (этена), которая помогает уменьшить трение. Мяч сидит в чашке. Гидроксиапатит — это встречающаяся в природе форма фосфата кальция, похожая на естественную кость. Он способствует связыванию титана с естественной костью, с которой он прилегает. Используемый титан представляет собой сплав Ti-6Al-4V.Во всем мире ежегодно заменяется около 1 миллиона суставов (колени и бедра). С любезного разрешения Национального центра технологий металлов.

Недавно некоторые здания были облицованы верхней поверхностью из чистого титана, чтобы добиться впечатляющего эффекта (рис. 4).

Рис. 4 Музей Гуггенхайма в Бильбао, Испания — одно из самых ярких современных зданий в мире. Он был спроектирован американским архитектором Фрэнком Гери и был открыт в октябре 1997 года. Одной из его особенностей является то, что он покрыт металлическим титаном. С любезного разрешения доктора Рода Гринхоу.

Годовое производство титана

Весь мир	171 000 тонн
Китай	80 000 тонн
Россия	42 000 тонн
Япония	30 000 тонн
Казахстан	9 000 тонн
Украина	9 000 тонн

Данные из:
U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2016.
Данные по США отсутствуют.

Производство титана

Титан составляет 0,63% земной коры и является четвертым по распространенности структурным металлом после алюминия, железа и магния.

Титановые месторождения, которые можно добывать экономически, находятся по всему миру. Основными рудами являются рутил (TiO ₂ ) и ильменит (FeTiO ₃ ) в отложениях пляжного песка (Западная Австралия), ильменит-гематит (Канада) и ильменит-магнетит (Украина) в месторождениях твердых пород (Рисунок 5). .Хотя рутил более редок и дороже ильменита, он используется чаще, поскольку не содержит соединений железа и, следовательно, легче перерабатывается. Однако иногда ильменит обрабатывают для удаления железа и получения «синтетического» рутила.

Рис. 5 Складирование концентрата тяжелых минералов, который содержит рутил, ильменит и циркон
, а также другие тяжелые минералы, не представляющие ценности. Затем он будет дополнительно обработан
для отделения рутила перед началом процесса извлечения титана.
С любезного разрешения Iluka Resources.

Процесс Кролла

Большая часть титана производится из руд, содержащих диоксид титана, с использованием длительного четырехступенчатого процесса:
a) хлорирование руды до хлорида титана (IV)
b) очистка от хлорида титана (IV)
c) восстановление титана (IV) хлорид до титановой губки
d) обработка титановой губки

(a) Хлорирование руды до хлорида титана (IV)

Диоксид титана термически стабилен и очень устойчив к химическому воздействию.Его нельзя восстановить с помощью углерода, оксида углерода или водорода, а восстановление с помощью более электроположительных металлов является неполным. Однако, если оксид превращается в хлорид титана (IV), путь к титану становится жизнеспособным, поскольку хлорид восстанавливается легче.
Сухая руда подается в хлоратор вместе с коксом, образуя псевдоожиженный слой. После предварительного нагрева слоя тепла реакции с хлором достаточно для поддержания температуры 1300 K:

(b) Очистка хлорида титана (IV)

Неочищенный хлорид титана (IV) очищается перегонкой после химической обработки сероводородом или минеральным маслом для удаления оксихлорида ванадия, VOCl ₃ , который кипит при той же температуре, что и хлорид титана (IV).Конечный продукт представляет собой чистый (> 99,9%) хлорид титана (IV), который может быть использован либо для производства титана, либо окислен для получения диоксида титана для пигментов.

Резервуары для хранения должны быть полностью сухими, поскольку продукт подвергается быстрому гидролизу в присутствии воды с образованием плотных белых паров хлористого водорода:

(c) Восстановление хлорида титана (IV) до титановой губки

Хлорид титана (IV) — летучая жидкость. Его нагревают, чтобы получить пар, который подают в реактор из нержавеющей стали, содержащий расплавленный магний (в избытке), предварительно нагретый до примерно 800 К в атмосфере аргона.Экзотермические реакции с образованием хлоридов титана (III) и титана (II) вызывают быстрое повышение температуры примерно до 1100 К. Эти хлориды медленно восстанавливаются, поэтому температура повышается до 1300 К для завершения процесса восстановления. Тем не менее, это длительный процесс:

Через 36-50 часов реактор вынимают из печи и дают остыть не менее четырех дней.

Непрореагировавший магний и смесь хлорид / титан извлекают, измельчают и выщелачивают разбавленной соляной кислотой для удаления хлорида магния.В альтернативном методе, используемом в Японии, хлорид магния вместе с непрореагировавшим магнием удаляют из титана путем высокотемпературной вакуумной перегонки.
Хлорид магния подвергается электролизу с образованием магния для стадии восстановления, а хлор возвращается на стадию хлорирования руды.

Титан очищают высокотемпературной вакуумной перегонкой. Металл имеет форму пористой гранулы, которую называют губкой. Это может быть переработано на месте или продано другим компаниям для преобразования в титановую продукцию.

Рис. 6 Сводка по переработке титановой руды в полезные продукты.

(d) Обработка титановой губки

Поскольку титановая губка легко реагирует с азотом и кислородом при высоких температурах, губку необходимо обрабатывать в вакууме или в инертной атмосфере, такой как аргон. На этой стадии может быть добавлен лом титана, а также могут быть добавлены другие металлы, если требуется титановый сплав. Распространенным методом является сжатие материалов вместе для создания большого блока, который затем становится электродом в электродуговом плавильном тигле.Между тиглем и электродом образуется дуга, в результате чего электрод плавится в тигле, где он охлаждается, и образует большой слиток. Это можно повторить для получения более качественного слитка «второй плавки».

ITP Армстронг Процесс

Титан и его сплавы можно производить из хлорида титана (IV), используя натрий вместо магния. Хотя химический состав не нов, сейчас разработан непрерывный, а не периодический процесс, что значительно снижает затраты.

Рис. 7 Непрерывный процесс восстановления хлорида титана (IV).

Пары хлорида титана (IV) вводятся в поток расплавленного натрия, и хлорид восстанавливается до металла. Титан и хлорид натрия образуются в виде твердых веществ и извлекаются из потока натрия фильтрованием. После удаления остаточного натрия металлический титан можно отделить от соли простой промывкой. Хлорид натрия сушат, нагревают до расплавления и электролизуют, образуя натрий для повторного использования и хлор для начальной стадии хлорирования.

Если исходный хлорид титана (IV) тщательно смешивается с правильными пропорциями хлоридов других металлов перед подачей в поток жидкого натрия, в результате получается порошок титанового сплава очень высокого качества, что является одним из основных преимуществ этого процесса.Например, Ti-6Al-4V получают путем включения хлорида алюминия и хлорида ванадия (IV) в правильных пропорциях в сырье.

FFC Кембриджский процесс

Исследования в Кембридже (Великобритания) привели к разработке электролитического метода восстановления диоксида титана непосредственно до титана.

Диоксид итана (обычно рутил) измельчают в порошок, а затем превращают в гранулы, которые служат катодом. Их помещают в ванну с расплавленным хлоридом кальция и соединяют с металлическим стержнем, который действует как проводник.Ячейка комплектуется угольным анодом. При подаче напряжения оксид титана восстанавливается до титана, и ионы оксида притягиваются к

. Угольный анод

, который окисляется до окиси углерода и двуокиси углерода (рис. 8).

Рис. 8 Электролитическое восстановление оксида титана (IV).

Если применяется гораздо более высокое напряжение, механизм работает иначе. Кальций осаждается на катоде и реагирует с диоксидом титана с образованием титана, и ионы кальция регенерируются.

Процесс намного проще существующих методов, работает при более низких температурах (экономия затрат на энергию) и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Он может значительно снизить производственные затраты, позволяя использовать преимущества металлического титана для более широкого спектра конечных продуктов.

Рассматривается также возможность производства других металлов, например тантала.

Дата последнего изменения: 5 октября 2016 г.

Последние достижения в добыче и переработке титана

1.

R.L. Rundnick: The Crust , Elsevier Pergamon, Oxford, UK, 2004, стр. 1–64.

Google ученый

2.

F.H. Froes: Титан; Обработка и применение физических металлов , ASM International, Materials Park, OH, 2015, стр. 9–14, 331.

3.

Industrial Rare Metal, Annual Review 2017 , Arumu Publishing, Tokyo, Japan, 2017, С. 70–75, 86. (на японском языке).

4.

O. Takeda, T. Uda, T.H. Окабе: Трактат по технологической металлургии, Vol. 3 , Эльзевир, Лондон, гл. 2.9, 2013, с. 995–1069.

5.

T.H. Окабе и О. Такеда: Добывающая металлургия титана , Глава 5, изд. Z.Z. Фанг, Ф. Х. Froes, Й. Чжан, Elsevier, 2019, стр. 65–95.

6.

T.H. Окабе: Экстрактивная металлургия титана , Глава 8, изд. Z.Z. Фанг, Ф. Х. Froes, Y. Zhang, Elsevier, 2019, стр. 131–64.

7.

Я. Чжан, З.З. Фанг, П. Сунь, С. Чжэн, Ю. Ся и М. Фри: JOM , 2017, т. 69. С. 1861–1868.

CAS Google ученый

8.

О. Такеда, Т.Х. Окабе: JOM , 2018, т. 70. С. 1981–1990.

Google ученый

9.

О. Такеда, Т.Х. Окабе: Экстрактивная металлургия титана , Глава 16, изд. Z.Z. Fang, F.H. Froes, Y.Чжан, Elsevier, 2019, стр. 363–87.

10.

Ю. Ся, Дж. Чжао, К. Тянь и Х. Го: JOM , 2019, vol. 71. С. 3209–3220.

CAS Google ученый

11.

J. Moriyama: J. of Suiyoukai , 1995, vol. 22. С. 185–192. (на японском языке)

CAS Google ученый

12.

Л.Ф. Нильсон и О. Петтерсон: Z. Physc. Chem. 1887, Bd., 1, стр. 27–38.

13.

13. M.A. Hunter: J. Am. Chem. Soc. , 1910, т. 32. С. 330–336.

CAS Google ученый

14.

О. Рафф и Х. Бринтцингер: Z. Anorg. Allgem. Chem. , 1923, т. 129. С. 267–275.

CAS Google ученый

15.

15. W. Kroll: Z. Anorg. Allgem. Chem. , 1937, т.234. С. 42–50. (на немецком языке)

CAS Google ученый

16.

A.E. van Arkel and J.H. de Boer: Z. Anorg. Allg. Chem. , 1925, т. 148. С. 345–350.

Google ученый

17.

W. Kroll: Trans. Электрохим. Soc. , 1940, т. 78. С. 35–47.

Google ученый

18.

Уильям Дж.Kroll , Фонд Николаса Ланнера, Люксембург, 1998.

Google ученый

19.

Х. Кусамичи и Дж. Исэки: Титановая промышленность и новые технологии в Японии , Центр Агуне Гидзюцу, Токио, Япония, 1996, стр. 45–55. (на японском).

20.

Т. Хёдо и Н. Мочизуки: J. MMIJ , 2007, т. 123. С. 698–703. (на японском языке)

CAS Google ученый

21.

21. С. Косемура, С. Анбо, Э. Фукасава и Ю. Хатта: J. MMIJ , 2007, т. 123. С. 693–697. (на японском языке)

CAS Google ученый

22.

W. Borchers and W. Hupperts: Brit. Пат. Спецификация . 13759, 17 июня 1904 г .; German Patent 150, 557, 1903.

23.

M.E. Сиберт и М.А. Стейнберг: J. Metals , 1956, сентябрь, 1162–68.

24.

W.R. Opie and O.W.Родинки: Пер. AIME , 1960, т. 218. С. 646–649.

CAS Google ученый

25.

M.J. Rand и L.J. Reimert: J. Electrochem. Soc. , 1964, т. 111. С. 429–433.

CAS Google ученый

26.

O.Q. Леоне, Х. Кнудсен и Д. Коуч: J. Metals (JOM), 1967, т. 19. С. 18–23.

CAS Google ученый

27.

C.-J. Сюэ, М. Антлога, К. Вирнельсон, У. Ландау, М. ДеГуайр и Р. Аколкар, ECS 2015 Meeting Abstracts, 2015, vol. МА2015-01, стр. 1224.

28.

Т. Оки и Х. Иноуэ: Mem. Фак. Eng., Nagoya Univ. , 1967, т. 19. С. 164–66.

29.

G.Z. Чен, Д.Дж. Фрей и Т. Фартинг: Nature , 2000, т. 407, 361–364.

CAS Google ученый

30.

К. Оно и Р.О. Suzuki: JOM , 2002, т. 54, 59–61.

CAS Google ученый

31.

К. Оно и С. Миядзаки: J. Jpn. Inst. Встретились. , 1985, т. 49. С. 871–875. (на японском языке)

CAS Google ученый

32.

T.H. Окабе, Р. Судзуки, Т. Оиси и К. Оно: Mater. Пер. JIM , 1991, т. 32. С. 485–488.

CAS Google ученый

33.

T.H. Окабе, Р. Судзуки, Т. Оиси и К. Оно: Тецу-то-Хагане , 1991, т. 77. С. 93–99. (на японском языке)

CAS Google ученый

34.

T.H. Окабе, Т. Оиши и К. Оно: J. Alloys Compd. , 1992, т. 184. С. 43–56.

CAS Google ученый

35.

T.H. Окабе, Т. Оиши и К. Оно: Металл. Пер. В , 1992, т.23B, стр. 583–590.

CAS Google ученый

36.

T.H. Окабе, М. Накамура, Т. Оиси и К. Оно: Металл. Пер. В , 1993, т. 24B, стр. 449–455.

CAS Google ученый

37.

G.Z. Чен, Д.Дж. Фрей и Т. Фартинг: Металл. Пер. В , 2001, т. 32B, стр. 1041–1052.

CAS Google ученый

38.

Г.З. Чен, Д.Дж. Фрей и Т. Фартинг: 2004 г., Патент США № 2004/0159559 A1.

39.

И. Барин: Термохимические данные чистых веществ, 3-е изд. , VCH Verlagsgesellschaft, 1997.

40.

M. Yamaguchi, T. Ogasawara, and H. Ichihashi: Proc. 11-я Всемирная конференция по титану, Ti 2007 , 2007, стр. 147–150.

41.

G. Crowley: Adv. Матер. Proc. , 2003, т. 161. С. 25–27.

CAS Google ученый

42.

I. Mellor, G. Doughty, M. Piper, T. Ellis, K. Rao, J. Dean: Proc. 13-я всемирная конф. Титан , 2016, с. 145–50.

43.

N.R. Ниламегхэм, Б. Дэвис и М.А. Имам: Proc. 13-я всемирная конф. Титан , 2016, с. 87–91.

44.

T.H. Окабе, Т. Ода и Ю. Мицуда: J. Alloys Compd. , 2004, т. 364. С. 156–163.

CAS Google ученый

45.

T.H. Окабе, С. Ивата, М. Имагунбай, Ю. Мицуда и М. Маеда: ISIJ Int. , 2004, т. 44. С. 285–293.

CAS Google ученый

46.

T.H. Окабе, С. Ивата, М. Имагунбай и М. Маеда: ISIJ Int. , 2003, т. 43. С. 1882–1889.

CAS Google ученый

47.

T.H. Окабе, Н. Сато, Ю. Мицуда и С. Оно: Mater. Пер., JIM , 2003, т. 44 2646–53.

48.

E. Wainer: Патент США , 1952, № 2868703.

49.

S. Takeuchi и O. Watanabe: J. Jpn. Inst. Металлы , 1964, т. 28. С. 627–632.

CAS Google ученый

50.

T. Hashimoto: J. Jpn. Inst. Металлы , 1968, т. 32. С. 1327–1333.

CAS Google ученый

51.

С. Цзяо и Х. Чжу: J. Mater. Res. , 2006, т. 21, стр. 2172–2175.

CAS Google ученый

52.

J.C. Withers, R.O. Loutfy и J.P. Laughlin: Mater. Technol. , 2007, т. 22. С. 66–70.

CAS Google ученый

53.

D. Fray: ECS Trans. , 2012, т. 50. С. 3–13.

Google ученый

54.

A.C. Halomet: патент Великобритании, 1970, № 1187367.

55.

M.V. Ginatta, Proceedings of EPD Congress 2001 , TMS (Новый Орлеан, 11–15 февраля 2001 г.) изд. П. Р. Тейлор, 2001, стр. 13–41.

56.

М.В. Гинатта, Эпоха легких металлов, 2004, т. 62, стр. 48-51.

CAS Google ученый

57.

М.В. Ginatta, Труды международного круглого стола по производству титана в расплавленных солях , Кельн, Германия, 2–4 марта 2008 г.

58.

R.A. Hard и MA Prieto: Патент США , 1983, № 43.

59.

Э. Кимура, М. Оги и К. Сато : Патент Японии , 1985, № S-60-89529. .

60.

T. Deura, T.H. Окабе, Т. Оиси и К. Оно: Тезисы докладов 24-го симпозиума по химии расплавленных солей, Япония. (11–12 ноября 1992 г., Киото, Япония), Комитет по расплавленным солям, Электрохимическое общество Японии.

61.

Ю. Кадо, А. Кишимото, Т.Уда: Металл. Матер. Пер. В , 2015, т. 46. ​​С. 57–61.

Google ученый

62.

Z.Z. Fang, S. Middlemas, J. Guo и P. Fan: J. Am. Chem. Soc. , 2013, т. 135. С. 18248–18251.

CAS Google ученый

63.

О. Такеда и Т. Х. Окабе: Mater. Пер. , 2006, т. 47. С. 1145–1154.

CAS Google ученый

64.

О. Такеда и Т. Х. Окабе: Металл. Матер. Пер. B , 2006, 37B, стр. 823–830.

CAS Google ученый

65.

О. Такеда и Т. Х. Окабе: J. Alloys Compd. , 2008, т. 457. С. 376–383.

CAS Google ученый

66.

Поток минеральных ресурсов 2017, 2017. Japan Oil, Gas, Metals National Corporation, Токио, Япония. http: // mric.jogmec.go.jp/wp-content/ebook/201803/5ab321a5/material_flow2017.pdf. Проверено 1 апреля 2018 г. (на японском языке)

67.

Домашняя страница Toho Titanium Co., Ltd., 2018 г. (http://www.toho-titanium.co.jp) Проверено 1 апреля 2018 г.

68.

Y. Marui, T. Kinoshita и K. Takahashi: Honda R&D Tech. Ред. , 2002 г., т. 14. С. 149–156. (на японском языке)

Google ученый

69.

Т. Сузуки и Т. Канеко: Последние технологические тенденции редких металлов , CMC Publishing, Токио, Япония, 2012, гл.6.4. С. 117–27. (на японском языке)

70.

Ю. Таниноути, Ю. Хаманака и Т.Х. Окабе: Матер. Пер. , 2015, т. 56, стр. 1–9.

CAS Google ученый

71.

Ю. Таниноути, Ю. Хаманака и Т.Х. Okabe: Proceedings of Ti-2015: 13-я Всемирная конференция по титану (16–20 августа 2015 г., Сан-Диего, США, 2015 г.), Общество минералов, металлов и материалов, Питтсбург, Пенсильвания, США, 2015 г., стр.165–70.

72.

E. Roegner: Proceedings of Titanium USA 2016 (25–28 сентября 2016 г., Скоттсдейл, Аризона, США), International Titanium Association, Northglenn, CO, USA, 2016.

73.

W. Leach: Proceedings of Titanium 2015 (4–7 октября 2015 г., Орландо, Флорида, США), International Titanium Association, Northglenn, CO, USA, 2015.

74.

H. Hira: J. Jpn. Inst. Легкие металлы , 2015, т. 65. С. 426–431. (на японском языке)

CAS Google ученый

75.

Р. Дюфлос: Proceedings of Titanium USA 2016 (25–28 сентября 2016 г., Скоттсдейл, Аризона, США), Международная титановая ассоциация, Нортгленн, Колорадо, США, 2016 г.

76.

Т. Сузуки: Титан, япония. , 2009, т. 57. С. 21–29. (на японском языке)

CAS Google ученый

77.

T. Ishigami: Materia Jpn. , 1994, т. 33. С. 55–57. (на японском языке)

CAS Google ученый

78.

X. Лу, Т. Хираки, К. Накадзима, О. Такэда, К. Мацуабэ, Х. Чжу, С. Накамура и Т. Нагасака, сен Purif. Technol. , 2012, т. 89. С. 135–141.

CAS Google ученый

79.

Р.Л. Фишер: Патент США , 1990, № 4923531A.

80.

Р.Л. Фишер: Патент США , 1991, № 5022935.

81.

Р.Л. Фишер и С.Р. Сигл: Патент США , 1993, №5211775 A.

82.

Р.Л. Фишер и С.Р. Сигл: Труды 7-й Всемирной конференции по титану (1992 г.)) , vol. 3, F.H. Froes и I. Caplan, ред., Общество минералов, металлов и материалов, Питтсбург, Пенсильвания, США, 1993, стр. 2265–72.

83.

Х. Миядзаки, Ю. Ямакоши и Ю. Синдо: Materia Jpn ., 1994, vol. 33. С. 51–54. (на японском языке)

CAS Google ученый

84.

Дж. Р. Неттл, Д. Х. Баксер-младший и Ф.С. Wartman: Горное управление США, Отчет о расследованиях 5315 , USBM, Вашингтон, округ Колумбия, США. 1957

Google ученый

85.

A.B. Сучков, З.А. Тубышки, З.И. Соколова, Н.В. Жукова: Россия. Металл. , 1969, т. 6. С. 52–53.

Google ученый

86.

Т. Яхата, Т. Икеда и М.Маэда: Металл. Пер. В , 1993, т. 24B, стр. 599–604.

CAS Google ученый

87.

Р. Мацуока и Т. Х. Окабе: Труды симпозиума по металлургической технологии для минимизации отходов на Ежегодном собрании TMS в 2005 г. (Сан-Франциско, Калифорния, 2005.2.13-17), Общество минералов, металлов и материалов, Питтсбург, Пенсильвания, 2005.

88.

Ю. Таниноути, Ю. Хаманака и Т.Х. Окабе: Матер.Пер. , 2016, т. 57. С. 1309–1318.

CAS Google ученый

89.

Т. Х. Окабе, К. Чжэн и Ю. Таниноути: Metall. Матер. Пер. В , 2018, т. 49. С. 1056–1066.

Google ученый

90.

Т. Х. Окабе, Ю. Таниноути и К. Чжэн: Металл. Матер. Пер. В , 2018, т. 49. С. 3107–3117.

Google ученый

91.

К. Чжэн, Т. Оучи, А. Иидзука, Ю. Таниноути и Т. Х. Окабе: Metall. Матер. Пер. В . 2019, т. 50. С. 622–631.

Google ученый

92.

Л. Конг, Т. Оучи и Т. Х. Окабе: Mater. Пер. , 2019, т. 60. С. 2059–2068.

CAS Google ученый

93.

Л. Конг, Т. Оучи и Т. Х. Окабе: J. Electrochem. Soc. , 2019, т.166, стр. E429 – E437.

CAS Google ученый

94.

К. Чжэн, Т. Оучи, Л. Конг, Ю. Таниноути и Т. Х. Окабе: Metall. Матер. Пер. В , 2019, т. 50. С. 1652–1661.

Google ученый

Новая технология производства может, наконец, сделать титан дешевле

Титан часто используется там, где требуются малый вес и высокая прочность, а деньги не важны, потому что его производство чрезвычайно дорогое.Теперь новая технология производства может снизить расходы и сделать материал таким же полезным для автомобилей, как и для истребителей.

Титан обычно изготавливают по технологии Кролла. Он берет очищенный рутил или ильменит из исходной металлической руды, затем подвергает его обработке, при которой температура достигает более 1000 ° C, пока он обрабатывается газообразным хлором, другими летучими хлоридами и жидким магнием. Различные этапы и высокие требования к энергии делают процесс дорогостоящим, а конечный продукт представляет собой серию аккуратных твердых титановых слитков.

Однако новый процесс, разработанный SRI International, использует плазменную дугу для отключения некоторых процессов. Дуги — которые SRI сравнивает с разрядами молний — обеспечивают энергию, необходимую для расщепления связей титан-хлор в хлориде титана, который получают из титановой руды. В результате этого взаимодействия образуется пар титана, который затем быстро затвердевает, образуя порошок титана. Этот процесс требует меньше энергии, чем традиционный метод, сообщает Technology Review.

Он также производит конечный продукт, который для многих приложений может быть более полезным.В то время как существующие технологии производства производят твердые куски титана, которые затем необходимо подвергнуть механической обработке, фрезерованию, прокатке или чему-то еще, из титана можно придать форму, примерно сопоставимую с конечным продуктом, а затем сплавить. Затем при высоких температурах металлу придается грубая форма, которая затем может быть обработана дальнейшей обработкой. Действительно, это похоже на то, как титановый порошок в настоящее время используется в 3D-принтерах для лазерного спекания.

Экономичный метод создания титанового порошка может превратить этот материал из эксклюзивного в (относительно) широко распространенный.В настоящее время он используется в высококачественных компонентах самолетов, таких как лопасти турбин, вместо этого он может использоваться для более крупных, менее важных компонентов или, возможно, даже в автомобилях с более реалистичным бюджетом. Это, конечно, требует, чтобы SRI могла вывести свой маломасштабный демонстрационный процесс на новый уровень и обеспечить низкие затраты. Вывести на рынок новый метод производства металла непросто, но в данном случае он может быть на вес титана. [Обзор технологий]

G / O Media может получить комиссию

Изображение Ирина Забара / Shutterstock

.