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突破!钛的成本有望大幅降低!熔融氧化钛直接提纯钛技术取得重要进展

作者:鑫溥钛金属材料有限公司   时间:2024-12-23


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在《自然通讯》最近发表的一项研究中,东京大学工业技术研究所的研究人员开发出一种工艺,可以降低生产纯钛的成本。
“工业界大量生产铁和铝金属,但不会大量生产钛金属,因为从矿石中去除氧气的成本太高,”这项研究的主要作者 Toru H. Okabe 解释道。“我们使用一种基于稀土金属的创新技术,将钛中的氧气去除到单位质量的 0.02%。”
研究人员方案中的一个关键步骤是将熔融的钛与钇金属和三氟化钇或类似物质反应。最终结果是低成本、固体、脱氧的钛合金。反应后的钇可以回收再利用。研究人员工作的亮点是,即使是含有大量氧气的钛废料也可以用这种方式处理。
Toru H. Okabe 表示:“我们对我们的方案的多功能性感到非常兴奋。中间化合物的缺乏和简单的程序将有利于该方案在工业中的应用。”
这项研究是提高高纯度钛利用率的重要一步。这项研究的局限性在于,所得脱氧钛含有高达 1% 质量分数的钇;钇会影响钛合金的机械和化学性能。解决钇污染问题后,将其应用于工业制造将变得非常简单。
关于东京大学工业技术研究所
东京大学工业科学研究所 (UTokyo-IIS) 是日本最大的大学附属研究机构之一。UTokyo-IIS 由 120 多个研究实验室组成,每个实验室由一名教职员工领导,拥有 1,200 多名成员(约 400 名员工和 800 名学生)积极从事教育和研究。其活动几乎涵盖了所有工程领域。
这项技术一旦完善,钛金属的生产成本将有可能极大降低,我们为此专门到《自然通讯》摘取一部分论文,供大家研究。

钛 (Ti) 是一种极具吸引力的材料,在自然界中储量丰富,具有优异的机械和化学性能。然而,钛和氧 (O) 之间的强亲和力严重阻碍了其广泛应用,导致精炼、熔化和铸造过程中的制造成本增加。当前的工作引入了一种高通量技术,可有效将熔融钛中的氧含量降低到适合结构材料应用的水平(1000 质量 ppm,相当于 0.1 质量%)。该技术旨在通过无缝集成精炼、熔化和铸造工艺来简化钛的大规模生产。所开发的方法利用了钇 (Y) 等稀土金属对氧的高亲和力。该方法利用它们的卤氧化物 (YOF) 的形成反应直接从液态钛中除去氧,从而使钛的氧含量显著降低至 200 质量 ppm。该技术能够将氧化钛原料直接转化为低氧钛,而无需转化为中间化合物。此外,该工艺还为高氧含量钛废料直接升级回收为低氧含量钛提供了途径,有望大幅降低钛的生产成本,从而促进钛的广泛应用。