Недавно исследователи из Токийского университета сделали важный прорыв, разработав новый метод, который может значительно снизить стоимость производства высокочистого титана с низким содержанием кислорода.Результаты этого исследования не только представляют этот экономически эффективный метод, но и раскрывают научные принципы и технические проблемы, лежащие в его основе.
Исследователям удалось снизить содержание кислорода в титане до 0,02% с помощью редкоземельного металла итрита.Этот прорыв позволил титану более широко применять в промышленности.Тем не менее, чтобы в полной мере реализовать более широкий потенциал применения титановых сплавов в производственной промышленности, содержание в материале до 1% итрита является неотложной проблемой, которую необходимо решить.
Титан является девятым наиболее распространенным элементом в земной коре, но из-за высокой стоимости удаления кислорода из титановой руды продукты, изготовленные из чистого титана, редко встречаются.Стоимость удаления кислорода является одним из ключевых факторов, влияющих на широкое применение титана.Снижение этой стоимости будет эффективно способствовать более широкому использованию производителями преимуществ титановых продуктов в производстве продукции.
Исследователи из Института промышленных наук Токийского университета опубликовали результаты исследования в Nature Communications, в которых подробно описывают свой новый подход к снижению стоимости производства почти полностью без кислорода высокочистого титана.Эти исследования не только способствовали развитию технологий, но и оказали положительное воздействие на экологическую устойчивость.
Титан пользуется популярностью благодаря своим уникальным свойствам.По сравнению с другими металлами, титан имеет более широкий спектр применения.Она не только устойчива к химическим повреждениям, но и прочна и легкая.Например, в iPhone последнего поколения выбран титановый сплав в качестве базовой рамы, что, хотя это увеличивает стоимость, использование титана делает телефон более легким и прочным.
Однако стоимость производства сверхчистого титана значительно выше, чем изготовление стали (железного сплава) и алюминияВ процессе получения высокочистого титана требуется потребление большого количества энергии и ресурсов.Поэтому исследователи работали над разработкой недорогостоящего и простого способа получения высокочистого титана, чтобы облегчить разработку продуктов, используемых в промышленности и потребителях.
В этом исследовании ученые использовали инновационную технологию на основе редкоземельных металлов для удаления кислорода из титана.В результате реакции расплавленного титана с металлом итритом и трифторидом итрита или аналогичными веществами они получили недорогой твердый сплав деоксидированного титана.Кроме того, после реакции итрий также может быть рециклирован, что еще больше снижает производственные затраты.
Ведущий автор исследования Тору Х. Окабе объясняет: «Промышленное производство железа и алюминия в больших количествах, но производство титана ограничено из-за высокой стоимости удаления кислорода из руды.Эта инновационная технология, основанная на редкоземельных металлах, позволяет удалить кислород в титане до 0,02% по единице массы».
Ключевым шагом в исследовании было реакция расплавленного титана с конкретным реакционным веществом.Исследователи обнаружили, что этот метод не только недорог, но и прост в эксплуатации.Более важно, что даже титановый отходы, содержащие большое количество кислорода, могут быть обработаны таким образом.
Тору Х. Окабе говорит: «Мы воодушевлены широким использованием экспериментальной программы.Отсутствие необходимости в промежуточных соединениях и простые операционные шаги будут способствовать их применению в промышленности ".
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в этом исследовании, существует одно ограничение: полученный дексиксититан содержит до 1 процента массового итрита.Присутствие итрита может повлиять на механические и химические свойства титанового сплава.Таким образом, исследователям также необходимо дополнительно решить проблему загрязнения итритом, чтобы обеспечить широкое использование титановых продуктов в промышленном производстве.
В целом, новый метод, разработанный исследователями Токийского университета, является важным шагом вперед в деле более эффективного использования высокочистого титана.С постоянным прогрессом технологии и дальнейшим снижением затрат титан будет играть более важную роль в будущем.
