Titanium merupakan material jenis baru dengan keunggulan seperti kepadatan rendah, kekuatan spesifik tinggi, tahan panas, dan tahan korosi. Beratnya hanya setengah dari besi, tetapi sifat mekaniknya seperti palu dan tarikan sama dengan tembaga. Secara umum, seiring dengan penurunan suhu maka ketahanan benturan logam akan menurun, namun titanium sebaliknya, semakin rendah suhu maka titanium akan semakin keras, dan fenomena superkonduktivitas akan terjadi ketika suhu kritis tercapai. Paduan titanium dan titanium memiliki sifat yang serupa sampai batas tertentu, dengan karakteristik kepadatan rendah dan kekuatan tinggi, selain sifat mekaniknya yang sangat baik dan ketahanan korosi yang kuat. Selain itu, kekuatan termalnya tinggi, yang jauh lebih baik daripada paduan aluminium, dan sifat mekaniknya tidak banyak berubah pada suhu rendah dan suhu sangat rendah.
Metode persiapan titanium
Meskipun titanium relatif berlimpah di alam, titanium juga merupakan logam langka karena dispersi dan kesulitan dalam ekstraksi. Saat ini, pembuatan titanium dibagi menjadi dua kategori: metode reduksi termal dan metode elektrolisis garam cair.
1. Pembuatan titanium dengan metode reduksi termal
Metode reduksi termal adalah mereduksi titanium dari senyawa titanium seperti TiCl4, TiO2, K2TiF6, dll pada suhu tertentu menggunakan zat pereduksi kuat seperti Li, Na, Mg, Ca dan hidridanya. Menurut berbagai senyawa titanium, teknologi pembuatan titanium dengan reduksi termal dapat dibagi menjadi tiga kategori:
(1) Metode redoks titanium klorida, seperti metode Kroll, metode Hunter, metode Armstrong dan metode EMR;
(2) metode redoks titanium oksida, seperti metode OS, proses PRP, metode MHR, dll;
(3) Metode redoks titanat.
Saat ini, hanya metode Kroll dan Hunter yang berhasil diterapkan dalam produksi industri. Metode Kroll menggunakan logam magnesium untuk menggantikan titanium dalam klorida, dan metode Hunter menggunakan logam natrium untuk menggantikan titanium dalam klorida. Selain itu, metode Armstrong yang dikembangkan oleh Chicago International Titanium Powder Company serupa dengan metode Hunter, yang juga menggunakan zat pereduksi natrium untuk memurnikan logam titanium. Amerika Serikat sudah mulai menggunakan metode ini untuk praproduksi di pabrik.
2. Titanium dibuat dengan elektrolisis garam cair
Pada tahun 1959, Kroll meramalkan bahwa elektrolisis garam cair akan menggantikan Kroll sebagai metode utama produksi titanium dalam 5-10 tahun ke depan. Selama bertahun-tahun, lembaga penelitian ilmiah dan laboratorium di dalam dan luar negeri telah mengembangkan lebih dari selusin teknologi baru untuk pembuatan titanium dengan elektrolisis garam cair, yang dapat dibagi menjadi tiga kategori berikut menurut bahan bakunya:
(1) Metode elektrolisis titanat;
(2) Metode elektrolisis titanium klorida;
(3) Metode elektrolisis titanium oksida, termasuk metode FFC Cambridge, proses MER, metode USTB, proses QIT, metode SOM dan metode elektrolisis cairan ionik, dll.
Penggunaan baru titanium
Sejak tahun 40-an abad ke-20, penggunaan titanium berkembang pesat dan banyak digunakan pada pesawat terbang, roket, rudal, satelit buatan, pesawat luar angkasa, kapal laut, industri militer, industri medis dan petrokimia. Penelitian terbaru menemukan bahwa tubuh manusia mengandung sejumlah titanium, yang merangsang fagosit dan dapat memperkuat kekebalan, sehingga banyak laboratorium berkomitmen untuk pengembangan dan penerapan biotitanium.
Metode persiapan paduan titanium
Pemrosesan tradisional paduan titanium umumnya mengadopsi teknologi peleburan dan pengecoran, dan teknologi pemrosesan terbaru dibagi menjadi beberapa jenis berikut:
teknologi pencetakan hampir bersih;
teknologi pengelasan gesekan kawat;
teknologi pencetakan superplastik;
Teknologi pencetakan jarak dekat mencakup pembentukan laser, pengecoran presisi, penempaan cetakan presisi, metalurgi serbuk, pencetakan jet, dan metode lainnya. Metalurgi serbuk adalah proses baru yang menggunakan bubuk titanium atau bubuk paduan titanium sebagai bahan baku, dicetak dan disinter, dan kemudian memproduksi komponen titanium. Yang pertama adalah produksi bubuk, yang umumnya menggunakan metode paduan mekanis, dan menggunakan ball mill untuk memukul, menggiling, dan mengaduk bahan mentah dengan kuat. Paduan yang sudah berbentuk serbuk kemudian dipres menjadi dua metode pengepresan, yaitu pembentukan bertekanan dan pembentukan tanpa tekanan. Tujuan dari langkah ini adalah untuk membuat embrio memiliki bentuk dan ukuran tertentu serta memiliki kepadatan dan kekuatan tertentu. Kemudian, bahan kosong yang sudah jadi dikeluarkan dari sinter plasma, dan sumber daya sintering tertentu serta tekanan pengepresan diterapkan pada bubuk sinter menggunakan elektroda pelubang dan pemberi energi atas dan bawah, dan bahan titanium berkinerja tinggi disiapkan dengan aktivasi pelepasan, deformasi termoplastik, dan pendinginan. Kemudian paduan titanium yang telah mengalami sintering plasma selanjutnya diolah, biasanya perlakuan panas atau pengolahan plastik.
Penggunaan baru paduan titanium
Paduan titanium banyak digunakan di bidang kedirgantaraan pada masa-masa awal, terutama digunakan untuk membuat mesin pesawat terbang atau komponen pneumatik. Belakangan, dengan terus berkembangnya teknologi, paduan titanium telah memasuki kehidupan masyarakat awam, dan paduan titanium juga banyak ditemukan di pabrik atau peralatan rumah tangga. Saat ini negara dan institusi berlomba-lomba mengembangkan paduan titanium baru agar memiliki karakteristik berbiaya rendah dan kinerja tinggi, dan pengembangan baru paduan titanium dalam beberapa tahun terakhir terutama terkonsentrasi pada lima aspek berikut.
1. Paduan titanium medis
Paduan titanium memiliki kepadatan yang rendah dan biokompatibilitas yang baik, menjadikannya bahan medis yang ideal bahkan dapat ditanamkan ke dalam tubuh manusia. Namun baru-baru ini, para sarjana Jepang telah mengembangkan paduan titanium jenis baru dengan biokompatibilitas yang baik, namun saat ini, paduan tersebut belum diproduksi secara massal, dan diyakini bahwa dalam waktu dekat, paduan berkualitas tinggi tersebut dapat digunakan secara luas dalam kehidupan sehari-hari.
2. Paduan titanium tahan api
Paduan berbahan dasar titanium yang dapat menahan pembakaran pada tekanan, suhu, dan kecepatan aliran udara tertentu adalah resistor titanium. Amerika Serikat, Rusia dan Tiongkok berturut-turut mengembangkan paduan titanium resistif baru, di antaranya Amerika Serikat menerapkan paduan titanium resistif ini pada mesin, karena paduan titanium ini tidak sensitif terhadap pembakaran, sehingga dapat meningkatkan stabilitas mesin secara signifikan.
3. Tipe kekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi
-Jenis paduan titanium memiliki karakteristik kekuatan tinggi, kemampuan las yang baik, dan kinerja pemrosesan dingin dan panas yang sangat baik. Para peneliti menggunakan hukum ini untuk menyiapkan paduan titanium tipe dengan karakteristik yang jelas: kinerja pemesinan panas spiritual yang baik, plastisitas yang baik, dan kinerja pengelasan yang baik. Dan sifat mekaniknya meningkat pesat setelah perawatan penuaan larutan. Saat ini, Jepang dan Rusia telah menyiapkan paduan titanium tersebut.
4. Senyawa titanium-aluminium
Dibandingkan dengan paduan titanium biasa, senyawa aluminium titanium memiliki kinerja suhu tinggi yang baik, ketahanan oksidasi dan ketahanan mulur yang baik, dan kepadatannya kurang dibandingkan paduan titanium biasa. Karakteristik luar biasa ini ditakdirkan untuk memicu ledakan paduan baru dalam senyawa titanium-aluminium. Saat ini, Amerika Serikat telah mensintesis paduan senyawa titanium-aluminium baru dan sedang dalam produksi massal.
5. Paduan titanium suhu tinggi
Paduan titanium yang dibuat dengan menggabungkan metode pemadatan cepat dan metode metalurgi serbuk menggunakan serat atau komposit yang diperkuat partikel memiliki karakteristik mekanik suhu tinggi yang sangat baik. Batas suhu penggunaan paduan titanium suhu tinggi jauh lebih tinggi dibandingkan dengan paduan titanium biasa. Saat ini, paduan titanium suhu tinggi baru telah disiapkan di Amerika Serikat.
6. Paduan titanium-nikel
Paduan yang terdiri dari titanium dan nikel disebut "paduan memori", yang dibuat menjadi bentuk yang telah ditentukan dan kemudian dibentuk untuk mengembalikan tampilan aslinya dengan sedikit pemanasan jika mengalami deformasi oleh kekuatan eksternal. Paduan ini dapat digunakan di berbagai bidang seperti instrumentasi dan perangkat elektronik.
