Tokijas Universitāte izstrādā jaunu metodi, lai par zemākām izmaksām panāktu zema skābekļa satura augstas tīrības pakāpes titāna ražošanu.

Tokijas Universitāte izstrādā jaunu metodi, lai ar zemākām izmaksām panāktu zema skābekļa satura augstas tīrības pakāpes titāna ražošanu.
Nesen Tokijas universitātes pētnieki ir panākuši ievērojamu izrāvienu, izstrādājot jaunu metodi, kas var ievērojami samazināt tīra titāna ar zemu skābekļa saturu ražošanas izmaksas. Pētījums ne tikai ievieš šo rentablo metodi, bet arī iedziļinās zinātniskajos principos un tehniskajos izaicinājumos, kas ir aiz tā.
Tajā ziņots, ka pētnieki veiksmīgi samazināja skābekļa saturu titānā līdz 0,02%, izmantojot retzemju metālu itriju. Šis revolucionārais sasniegums ļauj to plašāk izmantot rūpnieciskos lietojumos. Tomēr, lai pilnībā realizētu titāna sakausējumu potenciālu ražošanā, lielais itrija saturs līdz % materiālā ir kļuvis par steidzamu problēmu, kas jārisina.
Tokijas Universitātes Industriālās zinātnes institūta pētnieki ir publicējuši pētījuma rezultātu žurnālā Nature Communications, detalizēti aprakstot savu jauno metodi augstas tīrības pakāpes titāna ražošanas izmaksām, kas gandrīz pilnībā nesatur skābekli. Šis pētījums ne tikai dod labumu tehnoloģiju attīstībai, bet arī pozitīvi ietekmē vides ilgtspējību. Titāns tiek augstu novērtēts tā unikālo īpašību dēļ. Salīdzinot ar citiem metāliem, titāna materiāliem ir plašāks lietojumu klāsts. Tas var ne tikai izturēt ķīmiskos bojājumus, bet arī būt izturīgam un vieglam. Piemēram, jaunākās paaudzes iPhone tālruņos kā pamata ietvars tiek izmantoti titāna sakausējumi. Lai gan tas palielina izmaksas, to izmantošana padara tālruņus vieglākus un izturīgākus. Tomēr īpaši tīra titāna ražošanas izmaksas ir daudz augstākas nekā tērauda (dzelzs sakausējumu) un alumīnija ražošanas izmaksas. Augstas tīrības pakāpes titāna sagatavošanas process prasa lielu enerģijas un resursu patēriņu. Tāpēc pētnieki ir apņēmušies izstrādāt lētu un vienkāršu metodi augstas tīrības pakāpes titāna sagatavošanai, lai veicinātu rūpniecībā un vispārējiem patērētājiem izmantoto produktu attīstību.
Šajā pētījumā pētnieki pieņēma novatorisku metodi, kuras pamatā ir retzemju metāli, lai noņemtu skābekli no titāna. Reaģējot titānam ar metālisku itriju un itrija trifluorīdu vai līdzīgām vielām, viņi galu galā ieguva zemu izmaksu cietvielu sakausējumus ar dezoksigenāciju. Turklāt itriju pēc reakcijas var pārstrādāt, vēl vairāk samazinot ražošanas izmaksas. "Metālus, dzelzi un alumīniju ražo rūpnieciski lielā apjomā, bet titāna metāla ražošana ir ierobežota, jo skābekļa atdalīšanas izmaksas no rūdas ir augstas. Mūsu izmantotā novatoriskā retzemju metālu tehnika var samazināt skābekli titānā līdz { {5}},02% pēc masas," paskaidroja pētījuma galvenais autore Toru H. Okabe. Galvenais solis šajā procesā bija izkausēta titāna reakcija ar īpašām reaktīvām vielām. Pētnieki atklāja, ka šī metode ir ne tikai zema, bet arī vienkārši lietojama. Svarīgi, ka ar šo metodi var apstrādāt pat titānu ar augstu skābekļa saturu. "Mēs esam sajūsmā par mūsu eksperimentālā protokola daudzpusību. Starpproduktu savienojumu trūkums un vienkārša darbība palīdzēs tā rūpnieciskajā pielietojumā," sacīja Toru H. Okabe. Lai gan pētījums ir guvis ievērojamu progresu, pašlaik ir viens ierobežojums: attīrītais titāns satur līdz 1% itrija masas. Itrija klātbūtne var ietekmēt titāna sakausējuma mehāniskās un ķīmiskās īpašības. Tāpēc pētniekiem ir jāturpina risināt itrija piesārņojuma problēma, lai nodrošinātu titāna izstrādājumu plašu rūpniecisko pielietojumu. Kopumā Tokijas universitātes izstrādātā jaunā metode ir nozīmīgs solis ceļā uz efektīvāku augstas tīrības pakāpes titāna izmantošanu. Tā kā tehnoloģija turpina attīstīties un izmaksas vēl vairāk samazinās, titāna metālam nākotnē būs lielāka nozīme. Avots: Baoji Titanium Industry Research Institute