Niedawno naukowcy z University of Tokyo dokonali ważnego przełomu, opracowali nową metodę, mogą znacznie obniżyć koszty produkcji tytanu o niskim tleniu o wysokiej czystości. Ten wynik badań nie tylko wprowadza tę opłacalną metodę, ale także ujawnia zasady naukowe i wyzwania techniczne.
Doniesiono, że badaczom udało się zmniejszyć zawartość tlenu w tytanu do 0. Ten przełom umożliwił stosowanie tytanu w szerszym zakresie zastosowań przemysłowych. Jednak w pełni zrealizowanie bardziej potencjalnych zastosowań stopów tytanowych w produkcji, Yttrium, które jest obecne w do 1% składu materiału, stało się pilnym wyzwaniem.
Produkty wykonane z czystego tytanu są rzadkie ze względu na wysokie koszty usuwania tlenu z rudów tytanowych. Koszt usunięcia tlenu jest jednym z kluczowych czynników wpływających na powszechne stosowanie tytanu. Zmniejszenie tego kosztu skutecznie sprzyjałoby szerszemu wykorzystaniu zalet produktów tytanowych przez producentów w produkcji ich produktów.
Naukowcy z University of Tokyo's Institute of Industrial Science opublikowali badanie w Nature Communications opisujące swoje nowe podejście do obniżenia kosztów produkcji tytanu o wysokiej czystości prawie całkowicie bez tlenu. Badanie to nie tylko przynosi korzyści rozwojowi technologiczne, ale także ma pozytywny wpływ na zrównoważony rozwój środowiska.
Jednak koszt produkcji tytanu ultra-pure jest znacznie wyższy niż stal produkcyjna (ferroalloys) i aluminium. Proces przygotowywania tytanu o dużej czystości zużywa duże ilości energii i zasobów. W rezultacie naukowcy pracowali nad opracowaniem niedrogiej i prostej metody przygotowania tytanu o wysokiej czystości w celu ułatwienia rozwoju produktów do użytku przez przemysł i zwykłych konsumentów.
W tym badaniu naukowcy wykorzystali innowacyjną technologię opartą na metalach ziem rzadkich w celu usunięcia tlenu z tytanu. Skończyły się tanie, stałe, stałe, odtleniane stopu tytanowe, reagując stopiony tytan z metali i trifluorkiem Yttrium lub podobnymi substancjami. Ponadto reagowane itrium można poddać recyklingowi, co dodatkowo obniża koszty produkcji.
Toru H. Okabe, główny autor badania, wyjaśnia: „Metale żelaza i aluminium są wytwarzane w dużych ilościach przemysłowo, ale produkcja tytanu jest ograniczona ze względu na wysoki koszt usuwania tlenu z rudy. Ta innowacyjna technologia, w oparciu o metale ziem rzadkich, może usunąć tlen z tytanu do {0}}. 02 procent na masę jednostki.”
Kluczowym krokiem w tych badaniach było reakcja stopionego tytanu o specyficznej substancji reaktywnej. Naukowcy odkryli, że ta metoda jest nie tylko niedroga, ale także prosta. Co więcej, nawet złom tytanu zawierający duże ilości tlenu można w ten sposób przetwarzać.
Jesteśmy podekscytowani wszechstronnością programu eksperymentalnego - powiedział Toru H. Okabe. Eliminacja związków pośrednich i prosta procedura przyczynią się do jego zastosowania przemysłowego. ” Pomimo ważnych postępów w tych badaniach istnieje ograniczenie: uzyskany tytan zinksydowany zawiera itr z masą do 1 procent. Obecność itrium może wpływać na właściwości mechaniczne i chemiczne stopów tytanowych. Dlatego naukowcy muszą jeszcze bardziej rozwiązać problem zanieczyszczenia itrium, aby zapewnić powszechne stosowanie produktów tytanowych w produkcji przemysłowej.
Ogólnie rzecz biorąc, ta nowa metoda opracowana przez naukowców z University of Tokyo jest ważnym krokiem w kierunku bardziej efektywnego wykorzystania tytanu o dużej czystości. Ponieważ technologia nadal się rozwija, a koszty są jeszcze bardziej obniżone, tytan odgrywa jeszcze ważniejszą rolę w przyszłości.
