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釩鈦及其應用

2014-12-02 08:30    瀏覽:1145    評論:0
IP屬地 陜西
  世界上有90%的用于生產鈦白粉(二氧化鈦)顏料,10%用于生產金屬鈦和鈦合金
  1.鈦白粉的應用
  鈦白粉是一種白色無機顏料,具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料,廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業。
  涂料工業是鈦白粉的第一大用戶,用鈦白粉制造的涂料,色彩鮮艷,遮蓋力高,著色力強,用量省,品種多,能防止裂紋,防止紫外線和水分透過,延長漆膜壽命。多彩花紋涂料中幾乎每一種圖案的配色都離不開鈦白粉。1克二氧化鈦可以把450多平方厘米的面積涂得雪白,它比常用的白顏料一鋅鋇白還要白5倍,是調制白油漆的最好顏料。
  塑料工業是鈦白粉的第二大用戶。在塑料中加入鈦白粉,可以提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性,使塑料制品的物理化學性能得到改善,增強制品的機械強度,延長使用壽命。
  造紙工業是鈦白粉第三大用戶。鈦白粉作為紙張填料,可使紙張具有較好的白度,光澤好,強度高,薄而光滑,印刷時不穿透,質量輕。高級紙張和薄型紙(字典、畫報、雜質封面、鈔票、復印機紙和裝飾用紙等)中一定要使用鈦白粉,有些包裝紙加入鈦白粉后甚至可以不漂白。
  鈦白粉是高級油墨中不可缺少的白色顏料,含有鈦白粉的油墨耐久不變色,表面潤濕性好,易于分散。目前印刷報紙、書籍、畫片和印鐵、印金屬、印瓷、印橡膠、印塑料和印無線電半導體的電路板等都要用它,其他如畫線筆、油彩、美術顏料、蠟筆、打字修改液用的鈦白粉也屬于油墨用鈦白粉的范疇。
  鈦白粉在橡膠工業中既作為著色劑,又具有補強、防老化、填充作用,主要用于汽車輪胎以及膠鞋、橡膠地板、手套、運動器材等。
  鈦白粉在化妝品中應用也日趨廣泛,香粉中只須加入5%~8%的鈦白粉就可以得到永久白色,使香料更滑膩,有附著力、吸收力和遮蓋力。在水粉和冷霜中鈦白粉可減弱油膩及透明的感覺。其他各種香料、防曬霜、皂片、白色香皂、剃須膏和牙膏中往往也用鈦白粉。
  2.鈦及鈦合金應用
  (1)鈦合金在航空航天領域的應用
  鈦及鈦合金具有密度小、比強度高、抗腐蝕性能好等一系列優異特性,能夠進行各種方式的零部件成形、焊接與機械加工,可較好的滿足飛機、航天器等裝備對高強度和輕量化的要求,廣泛應用于航空、航天等各個領域。鈦合金與航空有著不解之緣,鈦材首先應用于航空。20世紀80年代,鈦合金在飛機及發動機中的應用量就已達到30%以上,而且隨著飛機設計進入損傷容限設計時代,其用量還將倍增。目前,美國第四代戰斗機f-22的鈦合金使用量占飛機結構重量的38.8%,f-35“閃電ii”隱身戰斗機鈦合金結構重量約占飛機結構重量的25%,武裝直升機rah-66的鈦用量占12.7%,航空發動機tf31的鈦用量占33%,阿波羅飛船鈦用量達到1180kg。
  我國鈦及鈦合金產業在最近的10多年來得到快速發展,2012年我國海綿鈦的年產量超過6萬噸,鈦加工材規模超過5萬噸,無疑,我國已經成為世界鈦產業大國。目前我國鈦合金在航空航天領域的用量為10%左右,這個用量距離世界發達國家的鈦合金在航空工業領域的50%用量差距甚遠。經過十余年的發展下,我國在發展飛機結構鈦合金主干材料的綜合性能方面,已經達到世界先進水平,例如由寶鈦集團控股的歐亞公司與澳大利亞tag航空公司合作研發生產的鈦合金航空旋翼機歐亞001號,于2013年11月在寶雞試飛成功。這是目前國內外唯一采用鈦合金骨架的旋翼機,標志著我國在鈦合金深度應用方面取得了新進展。
  可以預期,隨著我國鈦冶煉技術、鈦合金低溫加工技術、鈦合金高速切削技術、鈦合金焊接工藝的不斷進步和優化,鈦合金因其獨特的性能優勢成為我國航空航天工業實現裝備輕量化、高可靠、高性能、長壽命的最理想的結構材料選擇。
  (2)鈦合金在海洋工程領域中的應用
  目前,海洋工程用鈦已成為鈦民用應用的主要領域之一。艦船及其某些設備部件如船體、熱交換器、泵、閥、管線等長期浸泡在海水中,它不但具有優異的耐海水腐蝕性能,而且可以減輕艦船重量,減少維修費用,延長使用壽命。
  我國船用鈦合金的研究與應用始于60年代,幾乎與國外同步發展。幾十年來,船用鈦合金的研究及應用水平有了很大提高,已經形成了較完整的船用鈦合金系列。“蛟龍號”深潛器的耐壓殼體就是tc4鈦合金。近年來,我國對艦船領域的投資開始增加,一些新項目如新型驅逐艦、潛艇等用鈦量很大,這將為鈦在艦船領域應用帶來新的機遇和挑戰。
  (3)鈦合金在生物醫學領域中的應用
  鈦具有優良的生物兼容性,商業純鈦被認為是最好的生物兼容金屬材料,且鈦合金成為目前最受關注的生物醫學用金屬材料。
  鈦合金可用作植入裝置以替代損壞的硬組織,例如人工髖關節、人工膝關節、骨板、骨折固定螺釘、牙種植體、心瓣膜修補物、心血管支架、起搏器以及人造心臟等。
  鈦記憶合金材料擁有較好的生物相容性,其較好的彈性及不易磨損、抗腐蝕的優點,可作為心臟的支架材料,在骨科骨折的治療上也得到了廣泛的應用。由于鈦及鈦合金的密度、彈性模量與人體的骨頭極其接近,在牙科中應用廣泛,例如烤瓷牙、種植體、義齒、牙床、托環、牙橋、牙冠等。另外,用純鈦網制作的骨頭托架,經過臨床實驗,已經用于壞死骨頭的再造手術;用微孔鈦網對于已經損壞的骨頭和硬膜,可以用于修復治療,并能有效地保護腦髓液系統;應用鈦輪釘做動靜脈內瘺手術,具有手術簡單、手術時間短、效果好及并發癥少等優點;指掌骨鈦鋼板內固定治療指掌骨骨折操作簡便、固定牢靠,并可支持早期功能鍛煉,利于手功能恢復;鈦質聽骨假體用于聽骨鏈重建,有較高的生物相容性和低的排異率以及抗張性和易植入性。
  (4)鈦及其合金在其它方面的應用
  鈦是優質的輕型耐蝕結構材料、新型功能材料和重要的生物工程材料,具有儲氫、超導、形狀記憶、超彈性等特殊性能,在國防和國民經濟中具有極其重要的戰略意義。
  近年來鈦及其合金在汽車、建筑、計算機、體育休閑等日常生活的應用領域不斷出現,并形成一定規模。具體應用有:(1)鈦在汽車和摩托車領域中的應用,主要汽車中閥門、閥座、連桿、曲軸、懸簧等部位,在汽車中使用鈦合金可以減輕汽車質量,降低汽車噪聲和震動,降低燃料消耗,減少尾氣排放污染,從而提高汽車壽命,減少維護要求等特點。(2)鈦及鈦合金在體育休閑用品應用十分廣泛,如高爾夫球棒和球頭、網球拍、自行車架、滑雪滑冰用具,擊劍面罩、壘球棒、長曲棍球棒、馬具等。(3)鈦在計算機中的應用,如計算機外殼,計算機硬盤盤片,計算機鼠標的指示器和顯卡等。(4)鈦及鈦合金還應用在眼鏡架,輪椅,鈦合金腕表、鈦炒鍋、鈦合金花卉剪刀,空間鈦合金望遠鏡、鈦制牙刷、鈦手鏈、鈦項鏈、鈦戒子、鈦耳環等。除此之外,鈦還應用于制造照相機外殼、手機外殼、拐杖、勺子、叉子、假肢裝具等。
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