Titaan spons poeder is een belangrijk materiaal dat wordt gebruikt als grondstof voor de productie van onderdelen en producten van titaniummetaal. Deze poedermetallurgische route biedt verschillende voordelen ten opzichte van de winning uit minerale ertsen. Dit artikel geeft een overzicht van titanium spons, inclusief de samenstelling, belangrijkste kenmerken, verwerkingsmethoden, toepassingen, leveranciers en meer.
Overzicht van titanium spons poeder
Titaan spons is de poreuze vorm van ongelegeerd titanium dat de grondstof is die gebruikt wordt in de poedermetallurgie om titanium metalen componenten te produceren. Het wordt bereid door titaniumtetrachloride (TiCl4) uit minerale ertsen te reduceren met magnesium of natrium.
De sponsdeeltjes hebben een hoog oppervlak en een hoge reactiviteit, waardoor ze gemakkelijk kunnen worden omgezet in poeders, ingots, walsproducten en onderdelen met processen zoals vacuüm arc remelting (VAR), hot isostatic pressing (HIP), additive manufacturing, metaalspuitgieten en poedersmeden.
Hieronder vind je een overzicht van de eigenschappen, toepassingen, wereldwijde productie, prijzen en meer van titanium sponspoeder.
Poeder van de titaniumspons - Zeer belangrijke Details
| Parameter | Details |
|---|---|
| Samenstelling | Ongelegeerd titanium (>99% titanium) |
| Deeltjesvorm | Poreuze, onregelmatig gevormde sponsdeeltjes |
| Deeltjesgrootte | Gewoonlijk <15 mm groot |
| Puurheid | >=98%, kan oplopen tot 99,9% |
| Dikte | 2,2 - 2,7 g/cc |
| Smeltpunt | 1668°C |
| Belangrijkste eigenschappen | Lage dichtheid, hoge sterkte, uitstekende corrosiebestendigheid, zelfs bij hoge temperaturen |
| Belangrijkste toepassingen | Grondstof voor titaniummetaalpoeders, walsproducten, additieve productie |
| Jaarlijkse wereldwijde productie | ~300.000 ton met 75.000 ton in de VS en 100.000 ton in China |
| Kosten | ~$8-15 per kg voor spons van CP-Ti-kwaliteit |
Titanium spons maakt de economische productie van titanium onderdelen met behulp van bijna-net vorm en poedermetallurgie technieken in vergelijking met de traditionele metallurgie van ingots waarbij meerdere smelt-molen-las stappen met veel materiaal afval.
Vervolgens gaan we dieper in op de samenstelling en eigenschappen van titanium sponspoeder.
Samenstelling van Poeder van de titaniumspons
Titaan sponspoeder bestaat uit poreuze aggregaten van titaanmetaal met kleine hoeveelheden onzuiverheden zoals chloriden, magnesium, ijzer, silicium, stikstof, koolstof en zuurstof. Spons met een hoge zuiverheidsgraad en een laag O- en N-gehalte is nodig voor kritieke toepassingen in de ruimtevaart.
Titanium Spons Samenstelling
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Titaan (Ti) | 98 – 99.9% |
| Zuurstof (O) | 0.08 – 0.45% |
| Stikstof (N) | 0.02 – 0.15% |
| Koolstof (C) | 0.04 – 0.16% |
| Ijzer (Fe) | 0.15 – 0.5% |
| Chloride (Cl) | 0.10 – 0.30% |
De internationale ASTM-standaard ASTM B837 specificeert de vereisten voor ongelegeerd titanium met handelszuiverheid op basis van de sponskwaliteit als volgt:
ASTM-specificatie voor titaniumsponskwaliteiten
| Cijfer | Titaniumgehalte | Zuurstofgehalte | IJzergehalte | Stikstofgehalte |
|---|---|---|---|---|
| CP Ti Graad 1 | 99,2% min | 0,40% max | Maximaal 0,20% | Maximaal 0,03% |
| CP Ti graad 2 | 98.9-99.5% | Maximaal 0,25% | 0,30% max | Maximaal 0,05% |
| CP Ti Graad 3 | 98.3-99.2% | 0,35% max | 0,30% max | Maximaal 0,05% |
| CP Ti graad 4 | 97.75-99.2% | 0,40% max | 0,50% max | Maximaal 0,05% |
Sponspoeder met een hogere zuiverheid en gecontroleerde lage O- en N-gehaltes is nodig voor kritieke toepassingen zoals onderdelen voor vliegtuigmotoren. Dit is wanneer kwaliteiten met 99,5%+ titanium zoals Ti-6Al-4V graad 5 of graad 23 worden gespecificeerd.
Vervolgens kijken we naar de belangrijkste eigenschappen van titanium spons die het een uitstekend technisch materiaal maken voor verschillende industrieën.
Eigenschappen van titanium spons poeder
Titanium wordt gewaardeerd om zijn unieke combinatie van lage dichtheid in combinatie met een hoge sterktevastheid, zelfs bij hogere temperaturen dan 500°C. Het biedt ook een uitstekende weerstand tegen corrosie in ruwe omgevingen.
De belangrijkste eigenschappen van titanium spons poeder zijn:
Eigenschappen van titanium metaalspons
| Eigendom | Details |
|---|---|
| Dikte | 4,5 g/cm3, bijna de helft van staal en nikkellegeringen |
| Treksterkte | 340-450 MPa voor CP-kwaliteiten, hoger voor Ti legeringen |
| Rekgrens (proefsterkte) | 170-380 MPa voor sponzen van CP-kwaliteit |
| Smeltpunt | 1668 ± 10°C |
| Young's modulus | 100-115 GPa, lager dan staal |
| Poisson-ratio | 0.32-0.34 |
| Uitzettingscoëfficiënt | 8,5 x 10-6 /K (20-100°C) |
| Warmtegeleiding | 6,7-21 W/m.K bij 20°C |
| Elektrische weerstand | 420-470 nΩ.m bij 20°C |
| Magnetisme | Niet-magnetisch |
| Corrosieweerstand | Uitstekend dankzij beschermende oxidelaag |
| Biocompatibiliteit | Zeer bio-inert materiaal |
De combinatie van een laag gewicht, hoge sterkte bij lage en hoge temperaturen, corrosiebestendigheid en hittebestendigheid maakt titanium onmisbaar in onder andere de ruimtevaart, chemische industrie, energieopwekking, auto-industrie, scheepvaart en biomedische industrie.
Vervolgens onderzoeken we enkele van de belangrijkste toepassingen en gebruiken van titanium spons poeder in verschillende industrieën.
Toepassingen van Poeder van de titaniumspons
De belangrijkste industriële toepassingen van titanium spons omvatten de volgende sectoren:
Toepassingen van titanium spons poeder
| Sector | Toepassingen |
|---|---|
| Lucht- en ruimtevaart | Onderdelen van straalmotoren en vliegtuigrompen, bladen, bevestigingsmiddelen, landingsgestellen |
| Stroomopwekking | Onderdelen voor stoom- en gasturbines, warmtewisselaars |
| Chemische verwerking | Tanks, vaten, warmtewisselaars, pijpen, pompen |
| Marien | Onderdelen voor schepen, onderzeeërs, offshore platforms |
| Automobiel | Drijfstangen, kleppen, veren, bevestigingsmiddelen, uitlaten |
| Biomedisch | Implantaten, prothesen, chirurgische instrumenten, hulpmiddelen |
| Aardolie | Boorkettingen, componenten van boorputsystemen |
| Sportartikelen | Golfclubs, tennisrackets, fietsen |
| Militair | Vliegtuigen, schepen, bepantseringsproducten |
| Ontzilting | Warmtewisselaars, drukvaten, buizen |
Het gebruik van titanium blijft groeien met een CAGR van 8-10% in industrieën zoals ruimtevaart, chemische verwerking, energieopwekking en zeewaterontzilting. De marktvraag zal naar verwachting stijgen van 300.000 ton nu tot ongeveer 575.000 ton in 2030.
Laten we eens kijken naar de verschillende productvormen op basis van titanium sponspoeder.
Titaanpoeder Soorten en vormen
Titaanmetaalpoeder en walsproducten worden vervaardigd uit sponsgrondstoffen met behulp van processen zoals vacuüm arc remelting (VAR), hot isostatic pressing (HIP), additive manufacturing (AM), metal injection molding (MIM) en andere.
Producten van titaniumpoeder afgeleid van spons
| Formulier | Details |
|---|---|
| Hydride-dehydride (HDH) poeder | Onregelmatig gevormd poeder met een grootte van <150 μm |
| Gasverneveld bolvormig poeder | Bolvormig 15-150 μm formaat gebruikt in AM |
| Gelegeerde voorgelegeerde poeders | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo enz. |
| VAR ingots, knuppels | Omgesmolten ingots en smeedproducten |
| HIP poedermetallurgie producten | Aangepaste onderdelen met bijna-netvorm |
| Metalen spuitgietgrondstoffen | Poeders voor MIM-proces |
| Poedergesmede drijfstangen | Automobiel- en scheepstoepassingen |
| Grondstoffen voor additieve productie | Laserpoederbed, directe laserafzetting |
Deze walserijproducten worden verder verwerkt tot afgewerkte onderdelen en eindproducten in verschillende industrieën.
Vervolgens onderzoeken we het productieproces en de aspecten van de toeleveringsketen van titaniummetaal sponspoeder.
Productieproces van titanium spons
Titaan sponspoeder wordt commercieel geproduceerd door titanium tetrachloride (TiCl4) te reduceren met behulp van natrium of magnesium onder strikte procescontroles. TiCl4 zelf wordt geproduceerd
Links van Claude zijn niet altijd geldig of actueel. We stellen uw geduld op prijs terwijl we werken aan het verbeteren van de nauwkeurigheid van de links.
De basisstappen voor de productie van titaniumspons zijn:
Titanium Spons Productieproces
- Titaandioxide (TiO2) winnen uit minerale ertsen
- TiO2 omzetten in titaantetrachloride (TiCl4) met behulp van het chlorideproces
- TiCl4 reduceren met magnesium/natrium onder vacuüm bij 800-850 °C
- Verspreid de zouten en condenseer zuiver titanium
- Verwerk de poreuze titanium spons door breken, reinigen en zeven
De titanium spons poeder is zeer reactief en pyrofoor. Daarom wordt het gehanteerd en opgeslagen in een inerte atmosfeer zoals argon om ontstekings- en explosiegevaar te voorkomen.
De poreuze onregelmatig gevormde sponsdeeltjes hebben een zeer hoge oppervlakte-volumeverhouding, waardoor efficiënte ontgassing, verdichting en legering mogelijk is tijdens de daaropvolgende smelt- en poederconsolidatiestappen.
Ongeveer 75% van de titanium spons output wordt gebruikt voor de vervaardiging van titanium molen producten. De resterende 25% wordt gebruikt om titaniumpoeder te produceren voor additieve productie en poedermetallurgietoepassingen.
Wereldwijde productie en toonaangevende leveranciers
Momenteel is de wereldwijde productie van titanium spons ongeveer 300.000 ton per jaar. De geografie is geconcentreerd: de VS en China nemen bijna 60% van de wereldproductie voor hun rekening.
Enkele van de belangrijkste titanium spons fabrikanten wereldwijd zijn:
Belangrijkste Titanium Spons Fabrikanten
| Bedrijf | Plaats | Capaciteit |
|---|---|---|
| VSMPO-Avisma | Rusland | 52.000 mt |
| Western Titanium | VS | 30.000 mt |
| Toho Titanium | Japan | 20.000 mt |
| UKTMP JV | Kazachstan | 30.000 mt |
| Noordwest Instituut voor NTM | China | 20.000 mt |
| ZTMC | China | 15.000 mt |
De VS heeft beperkingen voorgesteld op de export van titanium naar Rusland en China vanwege strategische zorgen in de lucht- en ruimtevaartsector. Dit kan de toeleveringsketens herstructureren en productie-uitbreidingen in andere regio's stimuleren.
Over het geheel genomen wordt er wereldwijd een verhoogde geïnstalleerde capaciteit verwacht met groeimogelijkheden voor titanium spons fabrikanten en handelaren die verschillende verwerkende industrieën bedienen.
Kostenanalyse en prijstrends
Titaan spons poeder prijzen variëren tussen $8-16 per kg op basis van geleverde hoeveelheid, kwaliteit, geografie, leveringsschema's, langetermijncontracten en andere commerciële factoren.
Titanium Spons Prijsklasse
| Cijfer | Prijs per kilo |
|---|---|
| CP Rang 1 | $8 – 12 |
| CP Rang 2 | $10 – 14 |
| CP Rang 3 | $12 – 15 |
| CP Rang 4 | $10 – 16 |
| Ti 6Al-4V graad 5, graad 23 | $14 – 20 |
De prijzen stegen sterk in 2022 als gevolg van het sterke herstel van de vraag in de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren na de pandemie, evenals de stijgende energie-, grondstof- en logistieke kosten.
Vanaf medio 2023 wordt echter een lichte afname verwacht door een toename van de wereldwijde sponscapaciteit. De algemene vooruitzichten voor de industrie blijven positief met een vraag naar titaniumspons die naar verwachting gestaag zal groeien met 6-8% CAGR in het komende decennium.
Veelgestelde vragen
Q. Wat is titanium spons?
Titaan spons is een poreuze vorm van zeer zuiver titanium metaal in poedervorm dat wordt gebruikt als grondstof voor de productie van titanium molen producten, poeders en onderdelen in verschillende industrieën.
Q. Hoe wordt titanium spons poeder geproduceerd?
Het wordt commercieel geproduceerd door titaniumtetrachloride (TiCl4) uit minerale ertsen te reduceren met magnesium- of natriummetaal onder strikt gecontroleerde omstandigheden.
Q. Wat zijn de toepassingen van titanium spons?
De belangrijkste toepassingen zijn te vinden in luchtvaartmotoren en vliegtuigrompen, energiecentrales, chemische fabrieken, scheepshardware, biomedische implantaten en apparaten. Het levert aan industrieën die metalen componenten nodig hebben die sterk, licht en corrosiebestendig zijn.
Q. Wat zijn de voordelen van titanium versus staal?
Vergeleken met staal biedt titanium een hogere sterkte-gewichtsverhouding, superieure eigenschappen bij hoge temperaturen, een niet-magnetische reactie en een veel betere weerstand tegen corrosie, wat veeleisende toepassingen ten goede komt.
Q. Wie zijn de belangrijkste fabrikanten van titanium spons?
Belangrijke wereldwijde producenten zijn VSMPO-Avisma, Western Titanium, Toho Titanium, UKTMP JV, Northwest Institute of NTM, ZTMC met capaciteiten die momenteel variëren van 15.000 tot 50.000 ton per jaar.
Q. Wat is de prijsklasse voor titanium spons per kg?
Prijzen variëren van $8-16 per kg op basis van kwaliteit, ordergrootte, geografische gebieden, leveringsschema en andere commerciële factoren. Meerjarige contracten hebben ook een invloed op de effectief gerealiseerde prijzen voor kopers en verkopers.
