低氧鈦工藝創新的除氧技術成本更低高精尖領域都用的鈦究竟牛在哪
核心提示：純鈦，一般指純度大于99%的鈦材料，而純度達到99.99%甚至更高的鈦材料，則被稱之為高純鈦。高純鈦具有密度低、熔點高、耐腐蝕性
純鈦，一般指純度大于99%的鈦材料，而純度達到99.99%甚至更高的鈦材料，則被稱之為高純鈦。高純鈦具有密度低、熔點高、耐腐蝕性好、塑性好等特點，近年來隨著航空航天和電子信息等高科技行業的發展，高純鈦的需求量正在不斷增加，助力航天騰飛。
東京大學的研究人員開發出一種生產含氧量極低的鈦的新方法，大大降低了生產成本。他們的研究介紹了一種利用釔將氧含量降低到 0.02% （按質量計）的經濟有效的工藝。盡管釔在鈦合金中的含量高達 1%（按質量計算），這對充分實現鈦在制造業中的潛在應用構成了挑戰，但這一突破可使鈦在工業中得到更廣泛的應用。
東京研究人員開發的一種新方法大大降低了生產低氧鈦的成本，一旦釔污染問題得到解決，有望在工業領域得到更廣泛的應用。鈦是地殼中含量第九高的元素，但由于從鈦礦石中提取氧氣的成本較高，因此用純鈦制造的產品很少見。降低這些成本可以促使制造商在其產品中更廣泛地利用鈦的有益特性。
現在，東京大學工業科學研究所的研究人員在最近發表于《自然-通訊》（Nature Communications）上的一項研究中，開發出了一種程序，可以降低生產幾乎完全不含氧的鈦的成本。這種除氧方案可能有利于技術發展和環境的可持續發展。
該研究的主要作者 Toru H. Okabe 解釋說："工業大量生產鐵和鋁金屬，但不生產鈦金屬，因為從礦石中去除氧氣的成本很高。我們采用了一種基于稀土金屬的創新技術，可以將鈦中的氧去除到單位質量的 0.02%。"研究人員方案中的一個關鍵步驟是將熔融鈦與金屬釔和三氟化釔或類似物質進行反應。最終得到的是一種低成本、固態、脫氧的鈦合金。反應后的釔可以回收再利用。研究人員工作的一大亮點是，即使是含有大量氧氣的鈦廢料也可以用這種方法進行處理。
"我們對協議的多功能性感到興奮，"Toru H. Okabe 說。Okabe 說。"缺乏中間化合物和簡單明了的程序將促進工業界的采用。"
與目前相比，這項工作在更有效地利用高純度鈦方面邁出了重要一步。這項工作的局限性在于，脫氧后的鈦含有釔，質量含量高達 1%；釔會影響鈦合金的機械和化學特性。在解決了釔污染問題后，應用于工業制造將變得簡單易行。
1、鈦為什么這么貴
要解決飛機飛的快，最主要難關就是機翼發熱問題的克服。飛機速度快了之后，機翼上的空氣受到壓縮，放出大量的熱，機翼溫度急劇升高，達到聲音三倍后，表面溫度可以達到500攝氏度。過去飛機機翼多用金屬鋁合金，雖然密度小，但是不耐熱，300攝氏度左右已經吃不消。而金屬鈦則徹底解決了這方面問題。
鈦的密度僅是鐵的1/2，卻像銅一樣經得起錘擊和拉延。在超低溫世界里，鈦會變得更為堅硬，并有超導體的性能，而鋼鐵則變得脆弱無能。此外鈦還有很強的耐酸堿腐蝕能力，在海水中浸4年不銹蝕，用鈦合金為船只制造外殼，海水無法腐蝕它。用鈦合金制成的“鈦潛艇”，可潛入4500米的深度，一般鋼鐵潛艇在超過300米就容易被水壓壓壞。鈦在地殼中約占總重量的0.42%，是 銅、鎳、鉛、鋅的總量的16倍，可以說是儲量巨大。前段時間中國星空-2飛行器成功試射也著實令西方焦慮。
鈦在高科技領域廣泛用途：制造火箭、導彈宇宙飛船。起飛和降落、運行過程都能經受住“烈火”的考驗。據說我國多次成功試射的超高音速導彈的外殼就大量使用了鈦合金。有的讀者會想，太空極低溫度會影響嗎？不會的，鈦在零下一百多度不發脆、不斷裂，又被稱為“未來之金屬”。
金屬鈦含量豐富，應用廣泛，可以大量冶煉。但是生產過程復雜，成本較高。主要存在的鈦鐵礦，每噸價格在2000元左右，冶煉后純鈦價格比銀子還貴啦，一般我們民用普通設備是不需要用金屬鈦的。
2、我國鈦工業發展史
我國的鈦工業起步于 20 世紀 50 年代，其發展歷程充滿了艱辛與坎坷。在長達 42 年的時間里，中國海綿鈦的產量不足 3 萬噸。然而，隨著時間的推移，進入 21 世紀后，中國的鈦工業開始迎來了迅速發展的時期。遵義鈦廠成為了國內第一家 5000 噸級規模的海綿鈦廠，寶鈦集團的鈦材加工能力也得到了大幅提升，海綿鈦的市場需求呈現出持續增長的態勢。中國的鈦工業從此邁入了“量級時代”，產能迅速擴張，產量大幅增長。然而，鈦市場也面臨著供需失衡等問題，下游應用領域尚未得到全面拓展。2010 年，鈦市場迎來了一場“大洗牌”，轉型升級成為了當務之急，這也是時代發展的必然要求。
從 2022 年開始，新一輪的產業轉型升級全面鋪開，中國的鈦產業迎來了從量變到質變的歷史性變革時期。在未來的發展中，我國的鈦產業將不斷加強科技創新，提高產品質量和附加值，拓展應用領域，推動鈦產業向高端化、智能化、綠色化方向發展。同時，加強國際合作，提升我國鈦產業在全球市場的競爭力和影響力，為全球鈦產業的發展做出更大的貢獻。 相信在不久的將來，鈦將在更多領域展現出其獨特的魅力和價值，為人類社會的發展帶來更多的可能。鈦從過去走向現在，又必然而然地要從現在走向未來。讓我們共同期待鈦的未來，期待它在科技進步和人類生活中的更多精彩表現！
文章來源： cnBeta，化學科技生活，鈦小白
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_550919.html
來源：賢集網
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東京大學的研究人員開發出一種生產含氧量極低的鈦的新方法，大大降低了生產成本。他們的研究介紹了一種利用釔將氧含量降低到 0.02% （按質量計）的經濟有效的工藝。盡管釔在鈦合金中的含量高達 1%（按質量計算），這對充分實現鈦在制造業中的潛在應用構成了挑戰，但這一突破可使鈦在工業中得到更廣泛的應用。
東京研究人員開發的一種新方法大大降低了生產低氧鈦的成本，一旦釔污染問題得到解決，有望在工業領域得到更廣泛的應用。鈦是地殼中含量第九高的元素，但由于從鈦礦石中提取氧氣的成本較高，因此用純鈦制造的產品很少見。降低這些成本可以促使制造商在其產品中更廣泛地利用鈦的有益特性。
現在，東京大學工業科學研究所的研究人員在最近發表于《自然-通訊》（Nature Communications）上的一項研究中，開發出了一種程序，可以降低生產幾乎完全不含氧的鈦的成本。這種除氧方案可能有利于技術發展和環境的可持續發展。
該研究的主要作者 Toru H. Okabe 解釋說："工業大量生產鐵和鋁金屬，但不生產鈦金屬，因為從礦石中去除氧氣的成本很高。我們采用了一種基于稀土金屬的創新技術，可以將鈦中的氧去除到單位質量的 0.02%。"研究人員方案中的一個關鍵步驟是將熔融鈦與金屬釔和三氟化釔或類似物質進行反應。最終得到的是一種低成本、固態、脫氧的鈦合金。反應后的釔可以回收再利用。研究人員工作的一大亮點是，即使是含有大量氧氣的鈦廢料也可以用這種方法進行處理。
"我們對協議的多功能性感到興奮，"Toru H. Okabe 說。Okabe 說。"缺乏中間化合物和簡單明了的程序將促進工業界的采用。"
與目前相比，這項工作在更有效地利用高純度鈦方面邁出了重要一步。這項工作的局限性在于，脫氧后的鈦含有釔，質量含量高達 1%；釔會影響鈦合金的機械和化學特性。在解決了釔污染問題后，應用于工業制造將變得簡單易行。
1、鈦為什么這么貴
要解決飛機飛的快，最主要難關就是機翼發熱問題的克服。飛機速度快了之后，機翼上的空氣受到壓縮，放出大量的熱，機翼溫度急劇升高，達到聲音三倍后，表面溫度可以達到500攝氏度。過去飛機機翼多用金屬鋁合金，雖然密度小，但是不耐熱，300攝氏度左右已經吃不消。而金屬鈦則徹底解決了這方面問題。
鈦的密度僅是鐵的1/2，卻像銅一樣經得起錘擊和拉延。在超低溫世界里，鈦會變得更為堅硬，并有超導體的性能，而鋼鐵則變得脆弱無能。此外鈦還有很強的耐酸堿腐蝕能力，在海水中浸4年不銹蝕，用鈦合金為船只制造外殼，海水無法腐蝕它。用鈦合金制成的“鈦潛艇”，可潛入4500米的深度，一般鋼鐵潛艇在超過300米就容易被水壓壓壞。鈦在地殼中約占總重量的0.42%，是 銅、鎳、鉛、鋅的總量的16倍，可以說是儲量巨大。前段時間中國星空-2飛行器成功試射也著實令西方焦慮。
鈦在高科技領域廣泛用途：制造火箭、導彈宇宙飛船。起飛和降落、運行過程都能經受住“烈火”的考驗。據說我國多次成功試射的超高音速導彈的外殼就大量使用了鈦合金。有的讀者會想，太空極低溫度會影響嗎？不會的，鈦在零下一百多度不發脆、不斷裂，又被稱為“未來之金屬”。
金屬鈦含量豐富，應用廣泛，可以大量冶煉。但是生產過程復雜，成本較高。主要存在的鈦鐵礦，每噸價格在2000元左右，冶煉后純鈦價格比銀子還貴啦，一般我們民用普通設備是不需要用金屬鈦的。
2、我國鈦工業發展史
我國的鈦工業起步于 20 世紀 50 年代，其發展歷程充滿了艱辛與坎坷。在長達 42 年的時間里，中國海綿鈦的產量不足 3 萬噸。然而，隨著時間的推移，進入 21 世紀后，中國的鈦工業開始迎來了迅速發展的時期。遵義鈦廠成為了國內第一家 5000 噸級規模的海綿鈦廠，寶鈦集團的鈦材加工能力也得到了大幅提升，海綿鈦的市場需求呈現出持續增長的態勢。中國的鈦工業從此邁入了“量級時代”，產能迅速擴張，產量大幅增長。然而，鈦市場也面臨著供需失衡等問題，下游應用領域尚未得到全面拓展。2010 年，鈦市場迎來了一場“大洗牌”，轉型升級成為了當務之急，這也是時代發展的必然要求。
從 2022 年開始，新一輪的產業轉型升級全面鋪開，中國的鈦產業迎來了從量變到質變的歷史性變革時期。在未來的發展中，我國的鈦產業將不斷加強科技創新，提高產品質量和附加值，拓展應用領域，推動鈦產業向高端化、智能化、綠色化方向發展。同時，加強國際合作，提升我國鈦產業在全球市場的競爭力和影響力，為全球鈦產業的發展做出更大的貢獻。 相信在不久的將來，鈦將在更多領域展現出其獨特的魅力和價值，為人類社會的發展帶來更多的可能。鈦從過去走向現在，又必然而然地要從現在走向未來。讓我們共同期待鈦的未來，期待它在科技進步和人類生活中的更多精彩表現！
文章來源： cnBeta，化學科技生活，鈦小白
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