Альтернативні технології виробництва титану та його сплавів

Дмитро Олександрович Листопад, Ганна Володимирівна Карпенко, Олександр Андрійович Джуган

Анотація


Розглядається існуючі та нові технології виробництва титану, їхні переваги й недоліки. Розглянуто три підходи розвитку технологій отримання титану та його сплавів. Надано короткі описи більшості альтернативних електрохімічних, плазмохімічних та металотермічних процесів, а також наведено механохімічні способи отримання титану. Окреслені перспективи розвитку подібних технологій. Визначені питання, що обмежують промислове впровадження альтернативних технологій отримання титану та його сплавів. Зазначено, що актуальними є задачі значного зниження витрат та підвищення продуктивності обладнання стосовно магнієтермічного способу отримання титану

Ключові слова


титан губчастий; метод; відновлення; технологія; вихідна сировина; розчин; порошок; сплав; реактор; тетрахлорид титану

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Kroll, W. J. (1940). The production of ductile titanium. Transactions of The Electrochemical Society, Vol. 78. Issue 1, 35–47.doi: 10.1149/1.3071290

2. Chen, G. Z., Fray, D. J., Farthing, T. W. (2000). Direct electrochemical reduction of titanium dioxide to titanium in molten calcium chloride. Nature, Vol. 407, 361–364.

3. Alexander, D. T. L., Schwandt, C., Fray, D. J. (2011). The electrodeoxidation of dense titanium dioxide precursors in molten calcium chloride giving a new reac-tion pathway. Electrochimica Acta, Vol. 56, Issue 9, 3286–3295. doi:10.1016/j.electacta.2011.01.027

4. Uday, B. Pal, Adam, C. Powell (2007). The use of solid-oxide-membrane technology for electrometallurgy. Overview Fundamentals Of Electrochemical Processes. JOM, Vol. 59, Issue 5, 44–49. doi: 10.1007/s11837-007-0064-x

5. James Withers, John Laughlin, Yasser Elkadi, Jay DeSilva, Raouf O. Loutfy (2010). A Continuous Process to Produce Titanium Utilizing Metallothermic Chemistry. Key Engineering Materials. Trans Tech Publications. – Switzerland, Vol. 436, 55–60. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.436.55

6. Van Vuuren, D. S., Oosthuizen, S. J., Heydenrych, M. D. (2011). Titanium production via metallothermic reduction of TiCl4 in molten salt: problems and products // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Vol. 111, 141–148.

7. Scholz, F. (2010). Nobody can drink from closed bottles, or why it is so difficult to completely reduce solid TiO2 to solid Ti/ ChemPhysChem, Vol. 11, Issue 10, 2078–2079. doi: 10.1002/cphc.201000199

8. Fanke Meng, Huimin Lu (2013). High-Temperature (1700–1800°C) Electrochemical Preparation of Metallic Ti from Rutile: A Pathway of Step-by-Step Electrodeoxidization. ISRN Metallurgy, Vol. 2013, 1–6. doi: 10.1155/2013/808413

9. Cordes, R. A., Donaldson, A. (2000). Titanium Metal Powder Production by The Plasma Quench Process. Final Report. Idaho Titanium Technologies, Inc., Idaho Falls, ID. doi: 10.2172/765301

10. Wei Chen, Yukinori Yamamoto, William H. Peter (2010). Investigation of pressing and sintering processes of CP-Ti powder made by Armstrong Process. Key Engineering Materials. Trans Tech Publications, Switzerland, Vol. 436, 123–130. doi:10.4028/www.scientific.net/kem.436.123

11. Eylon, D., Ernst, W. A., Kramer, D. P. (2009). Ultra-fine Titanium Microstructure Development by Rapid Hot-Compaction of Armstrong-Process Powder for Improved Mechanical Properties and Superplasticity. Powder metallurgy.

12. Christian Doblin, David Freeman, Matthew Richards (2013). The TiRO™ Process for the Continuous Direct Production of Titanium Powder [Теxt] / Christian Doblin, David Freeman, Matthew Richards // Key Engineering Materials. Trans Tech Publications, SwitzerlandЮ, Vol. 551, 37–43. doi:10.4028/www.scientific.net/kem.551.37

13. Parfenov, O. G., Pashkov, G. L. (2008). Problemy sovremennoj metallurgii titana [Problems of modern titanium metallurgy]. Novosibirsk: Syiberian Branch of RAS, 279 [in Russian].

14. Sereda, B. P., Procenko, V. M., Sereda, D. B. (2012). Yssledovanye protsessa poluchenyia tytanovykh splavov aliumynotermycheskym vosstanovlenyem oksydnoho syr'ia [Study the process of obtaining titanium alloys aluminothermic by reduction of oxide materials]. Ti-2012 v SNG Mezhdunarodnaia nauchnotehnicheskaia konferentsiia (22-25 aprelia 2012 hoda)- Ti-2012 in CIS International Scientific and Technical Conference.(pp. 308–311). Kazan’ [in Russian].

15. M. D. S. Pirzada, F. H. (Sam) Froes, S. N. Patankar (2004). Mechanochemical Processing of Nanocrystalline Ti-6Al-4V Alloy. Metallurgical and materials transactions, Vol. 35, Issue 6, 1899–1903. doi:10.1007/s11661-004-0098-4

16. Kenneth, Sichone. (2013). Factors affecting the separation of Ti-Al alloy in the Ti-Pro process. Key Engineering Materials. Trans Tech Publications. Switzerland, Vol. 551, 44–54. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.551.44

17. Antsyferov, Y. V. (2004). Poroshkovye tytanovye materyaly [Titanium Powder Materials]. Nauchnyj tsentr poroshkovoho materyalovedenyia PHTU. (P.59, Scientific Centre of Powder Materials PSTU). Perm [in Russian].

18. Davydov, S. I., Shvartsman, L. Ya., Ovchynnykov, A. V., Teslevych, S. M. (2006). Nekotorye osobennosty lehyrovanyia tytana kyslorodom [Some features of the oxygen-titanium alloying] Ti-2006 v SNG Mezhdunarodnaia nauchnotehnicheskaia konferentsiia- Ti-2006 in CIS International Scientific and Technical Conference.(pp. 253–256). Suzdal [in Russian].

19. Ianko, T. B. (2015). Doslidzhennia khimichnoho skladu ta mikrostruktury hubchastoho tytanu, otrymanoho za tekhnolohiieiu kompleksnoho lehuvannia aliuminiiem ta vanadiiem [The study of the chemical composition and the microstructure of titanium sponge obtained by technology complex alloying of aluminum and vanadium] Visnyk NTU HPI «Mekhaniko-tekhnolohichni systemy ta kompleksy», №11(1120), 3–8 [in Ukrainian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Kroll, W. J. The production of ductile titanium [Теxt] / W. J. Kroll // Transactions of The Electrochemical Society. – 1940. – Vol. 78. Issue 1. – Р. 35–47.doi: 10.1149/1.3071290

2. Chen, G. Z. Direct electrochemical reduction of titanium dioxide to titanium in molten calcium chloride [Теxt] / G. Z. Chen, D. J. Fray, T. W. Farthing // Nature. – 2000. – Vol. 407. – P. 361–364.

3. Alexander, D. T. L. The electrodeoxidation of dense titanium dioxide precursors in molten calcium chloride giving a new reac-tion pathway [Теxt] / D. T. L. Alexander, C. Schwandt, D. J. Fray // Electrochimica Acta. – 2011. – Vol. 56, Issue 9. – P. 3286–3295. doi:10.1016/j.electacta.2011.01.027

4. Uday, B. The use of solid-oxide-membrane technology for electrometallurgy [Теxt] / Uday B. Pal, Adam C. Powell // Overview Fundamentals Of Electrochemical Processes. – JOM. – 2007. – Vol. 59, Issue 5. – P. 44–49. doi: 10.1007/s11837-007-0064-x

5. Withers, J. C. A Continuous Process to Produce Titanium Utilizing Metallothermic Chemistry [Теxt] / James Withers, John Laughlin, Yasser Elkadi, Jay DeSilva, Raouf O. Loutfy // Key Engineering Materials. Trans Tech Publications. – Switzerland, 2010. – Vol. 436. – P. 55–60. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.436.55

6. Van Vuuren, D. S. Titanium production via metallothermic reduction of TiCl4 in molten salt: problems and products [Теxt] / Van Vuuren, D. S., Oosthuizen, S. J., Heydenrych, M. D. // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. – 2011. – Vol. 111. – Р. 141–148.

7. Scholz, F. Nobody can drink from closed bottles, or why it is so difficult to completely reduce solid TiO2 to solid Ti [Теxt] / Fritz Scholz // ChemPhysChem. – 2010. – Vol. 11, Issue 10. – Р. 2078–2079. doi: 10.1002/cphc.201000199

8. Meng, F. High-Temperature (1700–1800°C) Electrochemical Preparation of Metallic Ti from Rutile: A Pathway of Step-by-Step Electrodeoxidization [Теxt] /  Fanke Meng, Huimin Lu // ISRN Metallurgy. – 2013. – Vol. 2013. – P. 1–6. doi: 10.1155/2013/808413

9. Cordes, R. A. Titanium Metal Powder Production by The Plasma Quench Process  [Теxt] / R. A. Cordes, A. Donaldson // Final Report. – 2000 – Idaho Titanium Technologies, Inc., Idaho Falls, ID. doi: 10.2172/765301

10. Wei, Chen. Investigation of pressing and sintering processes of CP-Ti powder made by Armstrong Process [Теxt] / Wei Chen, Yukinori Yamamoto, William H. Peter // Key Engineering Materials. Trans Tech Publications, Switzerland. – 2010. – Vol. 436. – Р. 123–130. doi:10.4028/www.scientific.net/kem.436.123

11. Eylon, D. Ultra-fine Titanium Microstructure Development by Rapid Hot-Compaction of Armstrong-Process Powder for Improved Mechanical Properties and Superplasticity [Теxt] / Eylon, D., Ernst, W. A., Kramer, D. P. // Powder metallurgy. – 2009.

12. Doblin, Christian. The TiRO™ Process for the Continuous Direct Production of Titanium Powder [Теxt] / Christian Doblin, David Freeman, Matthew Richards // Key Engineering Materials. Trans Tech Publications, Switzerland. – 2013. – Vol. 551. – P. 37–43. doi:10.4028/www.scientific.net/kem.551.37

13. Парфенов, О. Г. Проблемы современной металлургии титана [Текст] / О.Г. Парфенов, Г. Л. Пашков // Новосибирск: Сибирское отделение РАН, 2008. – 279 с.

14. Середа, Б. П. Исследование процесса получения титановых сплавов алюминотермическим восстановлением ок-сидного сырья [Текст] / Б. П. Середа, В. М. Проценко, Д. Б. Середа // Ti-2012 в СНГ: Междунар. научн.-техн. конф. (22-25 апреля 2012 г., Казань): сб. трудов. – Киев: ИМФ НАНУ, 2012. – С. 308–311.

15. Pirzada, M. D. Mechanochemical Processing of Nanocrystalline Ti-6Al-4V Alloy [Теxt] / M. D. S. Pirzada, F. H. (Sam) Froes, S. N. Patankar // Metallurgical and materials transactions. – 2004. – Vol. 35, Issue 6. – Р. 1899–1903. doi:10.1007/s11661-004-0098-4

16. Kenneth, Sichone. Factors affecting the separation of Ti-Al alloy in the Ti-Pro process [Теxt] / Kenneth Sichone, De Liang Zhang, Stiliana Raynova // Key Engineering Materials. Trans Tech Publications. – Switzerland, 2013. – Vol. 551. – P. 44–54. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.551.44

17. Анциферов, И. В. Порошковые титановые материалы [Текст] /  И. В. Анциферов // Научный центр порошкового материаловедения ПГТУ. – Пермь, 2004. – 59 с.

18. Давыдов, С. И. Некоторые особенности легирования титана кислородом [Текст] / С. И. Давыдов, Л. Я. Шварцман, А. В. Овчинников, С. М. Теслевич // Международная конференция Ti-2006 в СНГ: Сборник трудов. – К.: Наукова думка, 2006. – С. 253–256.

19. Янко, Т. Б. Дослідження хімічного складу та мікроструктури губчастого титану, отриманого за технологією комплексного легування алюмінієм та ванадієм [Текст] / Т. Б. Янко // Вісник "ХПІ" Збірник наукових праць. Серія: Механіко-технологічні системи та комплекси. ISSN 2411-2798. – Х.: НТУ „ХПІ» – 2015. – №11(1120). – С. 3–8.



Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.




Copyright (c) 2016 Дмитро Олександрович Листопад, Ганна Володимирівна Карпенко, Олександр Андрійович Джуган

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2411-2828 (Online), ISSN 2411-2798 (Print)