Titaniumhydridepoeder

titaanhydride poeder is een belangrijk geavanceerd materiaal met unieke eigenschappen die het geschikt maken voor verschillende industriële en commerciële toepassingen. Dit poeder bestaat uit aan elkaar gebonden titanium- en waterstofatomen, die kenmerkende fysische, chemische, mechanische en andere eigenschappen hebben.

Overzicht van titaanhydride poeder

Titaanhydride poeder heeft de chemische formule TiH2 en een donkergrijze kleur. Enkele belangrijke eigenschappen van dit materiaal zijn:

• Hoge waterstofabsorptie- en desorptiecapaciteit
• Lichtgewicht en toch sterke mechanische eigenschappen
• Weerstand tegen corrosie en chemicaliën
• Vermogen om elektrische geleidbaarheid te moduleren
• Gebruik als schuimmiddel voor titaniummetalen
• Functionaliteit over een breed temperatuurbereik
• Biocompatibiliteit en niet-toxische eigenschappen

De afstembare aard van titaniumhydride betekent dat het meerdere doelen kan dienen, afhankelijk van hoe het poeder wordt verwerkt en gebruikt. De volgende paragrafen gaan over de samenstelling van het poeder, verschillende productiemethoden, belangrijke eigenschappen en toepassingen in verschillende industrieën.

Titanium Hydride Poeder Samenstelling

Zoals de naam al zegt, bestaat titaanhydride poeder voornamelijk uit titanium (Ti) en waterstof (H) atomen. Er kunnen echter ook kleine hoeveelheden van andere elementen zoals zuurstof, koolstof, stikstof, ijzer, aluminium en vanadium aanwezig zijn.

De zuiverheidsgraden en verhoudingen van titanium en waterstof kunnen variëren tussen verschillende poederkwaliteiten:

Titaniumgehalte	Waterstofgehalte
90-98%	2-10%

Titaanhydride met een hogere zuiverheid bevat minder onzuiverheden en is geschikt voor meer veeleisende toepassingen, terwijl minder zuivere varianten goedkoper zijn voor algemeen gebruik.

Productiemethoden voor titaniumhydride

De meest gebruikelijke technieken om titaniumhydride poeder te produceren zijn:

• Hydrogenering van titaniumpoeders: Titaanpoeder wordt blootgesteld aan waterstofgas onder druk bij verhoogde temperaturen, wat resulteert in waterstofabsorptie en TiH2-vorming. Deze methode maakt goede controle mogelijk over de vorm, grootte en morfologie van het poeder.
• Directe hydrogenering van titanium spons: Het titaanhydridepoeder wordt rechtstreeks vervaardigd uit titaniumsponsgrondstoffen via hydrogenering. Deze eenstapsmethode levert onregelmatige poedervormen op.
• Elektrolyse van gesmolten zouten: Maakt gebruik van gesmolten elektrolyten met opgeloste titaniumzouten om titaniumhydridepoeder elektrolytisch af te zetten door middel van elektrolytische hydrogenering.
• Mechanisch frezen: Door hoogenergetisch kogelmalen van titanium en waterstofhoudende verbindingen wordt het mengsel omgezet en gehomogeniseerd tot titaanhydridepoeder door middel van mechanochemie.

De deeltjesvorm, grootteverdeling, tapdichtheid, zuiverheidsniveaus, samenstellingsverhoudingen en poederkenmerken kunnen worden aangepast aan de vereisten van de toepassing door de productieparameters af te stellen.

Belangrijkste eigenschappen van Titaniumhydridepoeder

Titaanhydride heeft verschillende unieke fysische, chemische, elektrische, mechanische en biologische eigenschappen die het geavanceerde functionaliteit geven.

Fysieke eigenschappen

Eigendom	Waarden
Kleur	Donkergrijs
Smeltpunt	1680°C
Kookpunt	N.V.T.
Dikte	3,75 g/cm3

Dankzij het hoge smeltpunt behoudt titaniumhydride zijn vaste toestand over een breed temperatuurbereik in industriële omgevingen.

Chemische eigenschappen

• Uitstekende weerstand tegen corrosie door spontane vorming van beschermende titaniumoxide oppervlaktelagen bij blootstelling aan lucht of vocht.
• Door de lage chemische reactiviteit is het inert voor de meeste zuren, alkaliën en organische chemicaliën
• Oxideert gemakkelijk boven 400°C temperatuur
• Absorbeert grote hoeveelheden waterstofgas tijdens hydrogenering en laat waterstof vrij bij verwarming

Mechanische eigenschappen

Eigendom	Waarden
Hardheid	750-950 HV
Breuktaaiheid	~1 MPa√m
Young-modulus	100-165 GPa
Afschuifmodulus	32-43 GPa
Bulkmodulus	57-93 GPa
Poisson-ratio	0.18-0.40
Samendrukbare treksterkte	0,5-1 GPa

De hoge sterkte en breuktaaiheid in combinatie met de lage dichtheid leiden tot uitstekende sterkte-gewichtsverhoudingen voor titaniumhydridepoeder. Het is ook slijtvast.

Elektrische eigenschappen

De elektrische geleidbaarheid van titaniumhydride kan over een breed bereik worden geregeld op basis van de verwerkingsgeschiedenis. De specifieke waarden voor elektrische weerstand zijn:

Eigendom	Waarden
Elektrische weerstand	0,55 - 14 μΩ-m

Het laat elektrisch schakelgedrag zien door omkeerbare faseovergangen tussen kristalstructuren tijdens waterstofabsorptie-desorptiecycli.

Biologische eigenschappen

• Bioinert - minimale cytotoxiciteit of reactie van het immuunsysteem maakt biomedische toepassingen mogelijk
• Niet-allergeen en niet-irriterend
• Niet-magnetisch en interfereert niet met medische beeldvorming

Over het algemeen is titaniumhydride corrosiebestendig, licht van gewicht, sterk, duurzaam, elektrisch functioneel, stabiel bij verschillende temperaturen en biocompatibel. Deze eigenschappen dragen bij aan de veelzijdigheid en de toepassing in nichetoepassingen.

Toepassingen van titaniumhydride poeder

De uitstekende eigenschappen voor het opslaan en afgeven van waterstof in combinatie met de voordelige fysische, chemische, elektrische, mechanische en biologische eigenschappen maken titaanhydride geschikt voor diverse commerciële en industriële toepassingen:

Energie opslag

• Oplaadbaar vast waterstofopslagmateriaal - draagbare brandstofcellen, elektrische voertuigen gebruiken titaniumhydride als waterstofbron
• Fungeert als een anodemateriaal dat de prestaties in sommige batterijchemicaliën verbetert

Chemische Productie

• Gebruikt om waterstofgas veilig op te slaan bij kamertemperatuur en atmosferische druk
• Als stabiele en handige waterstofbron voor chemische synthese of halfgeleiderfabricage

Schuimmiddel

• Ontbinding van titaniumhydride biedt kernen voor het opschuimen van gesmolten titaniummetaal in een poreuze structuur met lage dichtheid en hoog oppervlak

Poeder-Metallurgie

• Legeringselement dat de versterkende, verhardende of thermische eigenschappen wijzigt
• Korrelgroeiremmer om microstructuren van gesinterde titaanlegeringen te controleren
• Verbetert de poederstroom, verpakkingsdichtheid en compactheid

Biomedisch

• Implanteerbare medische hulpmiddelen, prothesen, tandheelkundige en orthopedische implantaten
• Bio-scaffolds en poreuze structuren maken ingroei van weefsel mogelijk

In het volgende gedeelte worden de verschillende beschikbare productspecificaties, afmetingen, kwaliteiten en standaarden voor titaniumhydride onderzocht.

Specificaties titaniumhydride

Titaanhydride wordt op de markt gebracht in poeder, korrels, pasta en gegoten vormen om aan de eisen van de toepassing te voldoen. Hieronder staan verschillende productnormen, maten, kwaliteiten en fabrikanten:

Poederafmetingen en -verdelingen

Type	Deeltjesgroottebereik
Ultrafijn poeder	0,1 - 1 μm
Fijn poeder	1 - 10 μm
Grof poeder	10 - 100 μm

Smalle en aangepaste deeltjesgrootteverdelingen voor optimale prestaties zijn mogelijk.

Zuiverheidsgraden

• Lage zuiverheid: Tot 98% titaanhydride met onzuiverheden
• Gemiddelde zuiverheid: Minimaal 98% titaanhydridegehalte
• Hoge zuiverheid: Tot 99,9% titaanhydride assay niveaus

Kwaliteiten met een hoge zuiverheidsgraad zijn duurder, maar bieden betere eigenschappen.

Industriestandaarden

• ASTM B743: Standaardspecificatie voor titaanhydride poeder (kwaliteiten R58001-R58003) gebruikt in poedermetallurgie compacts
• ASTM C737: Specificeert minimale analyse- en onzuiverheidsgrenzen en monsternemingsprotocollen voor titaanhydridepoeders van nucleaire kwaliteit
• MIL-T-19504E: Militaire specificatie die technieken standaardiseert voor het beoordelen van verschillende kwaliteitsmaatstaven en inspectiecriteria

Deze standaarden helpen poedersamenstellingen te definiëren die geschikt zijn voor gestandaardiseerde kwalificatietests en benchmarks voor kwaliteitsborging in verschillende industrieën.

Wereldwijde leveranciers en prijzen

Enkele vooraanstaande wereldwijde producenten en leveranciers van titaanhydride poeder erbij betrekken:

Bedrijf	Plaats	Prijsschatting
GfE Metaal en Materialen GmbH	Duitsland	$100 - $300 per kg
Micron Metals, Inc.	VS	$50 – $250 per kg
Jinzhou Haixin Metal Materials Co.	China	$30 - $100 per kg
Edgetech Industries LLC	Groot-Brittannië	$250 - $1500 per kg

De prijzen variëren op basis van bestelvolumes, poederkwaliteiten, zuiverheidsgraden, deeltjesgrootte en maatwerk.

Vergelijking tussen Titaniumhydridepoeder Cijfers

De titaniumhydride poederkwaliteiten verschillen op basis van productiemethode, gas-metaalverhoudingen, deeltjesgrootteverdelingen, tapdichtheden, zuiverheidsniveaus en poedervorm.

Parameter	Lage zuiverheid	Gemiddelde zuiverheid	Hoge zuiverheid
Puurheid	Tot 98%	98-99.5%	99.5-99.9%
Waterstofgehalte	2-4 wt%	3-7 wt%	5-10 wt%
Zuurstofgehalte	0.3-3%	0.2-1%	<0,1%
Koolstofgehalte	0.05-0.5%	<0,05%	<0,01%
IJzergehalte	0.5-3%	0.1-0.5%	<0,05%
Nikkel inhoud	0.1-1%	<0,05%	<0,01%
Deeltjesvorm	Onregelmatig, vlokkerig	Korrelig, bolvormig	Vloeibaar fijn poeder
Deeltjesgrootte	10-300 µm	1-100 μm	0,1-10 μm
Tik op Dichtheid	0,5-2,5 g/cc	1,5-4 g/cc	2-6 g/cc
Schijnbare dichtheid	25-35% kraandichtheid	35-45% tapdichtheid	45-65% tapdichtheid
Vloeibaarheid	Arm	Passabel	Goed
Kleur	Donkergrijs tot zwart	Donkergrijs	Donkergrijs
Kosten	Laag	Medium	Hoog

De kwaliteiten met een hogere zuiverheidsgraad hebben een hogere poederdichtheid voor betere menging en reactiviteit, samen met betere elektrische en mechanische prestaties. Maar ze hebben een hogere kostprijs dan de algemene kwaliteiten. Maatwerk helpt om de toepassingseisen in evenwicht te brengen met de budgetbeperkingen.

Voordelen van titaniumhydride

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Veerkrachtige mechanische eigenschappen
• Corrosie- en schuurbestendigheid
• Operationeel over een breed thermisch bereik
• Elektrisch geleidend en toch inert
• Lagere dichtheden dan titaanlegeringen
• Aanpasbare microstructuren
• Gecontroleerde energieafgifte
• Biocompatibel en niet-giftig

Deze nuttige functies breiden de scenario's uit waarin titaanhydride waarde kan leveren.

Beperkingen van titaniumhydride

• Oppervlakteoxidatietendensen bij verhoogde temperaturen
• Hogere kosten dan concurrerende materialen
• Beperkte vervormbaarheid beperkt de geometrie van componenten
• Gevoelig voor langzame scheurgroei door waterstofbrosheid
• Vereist gecontroleerde koelsnelheden om ongecontroleerd schuimen te voorkomen
• Poederkwaliteiten variëren sterk in kwaliteit en consistentie

Een juiste karakterisering van het poeder, omgevingscontroles, ontwerparchitecturen en verwerkingsparameters helpen deze beperkingen te overwinnen.

FAQ

V: Is titaniumhydride ontvlambaar of explosief?

A: Nee. Titaanhydride is geclassificeerd als niet-ontvlambaar, niet-explosief en veilig voor transport en opslag bij normale hanteringsprotocollen. Plaatselijke poederverbranding is echter mogelijk in extreme omstandigheden.

V: Wat is de waterstofdesorptietemperatuur?

A: De meeste titaniumhydride-kwaliteiten beginnen waterstof af te geven boven 200°C en de desorptie is voltooid bij 550°C. Deze temperatuur kan worden verlaagd door specifieke katalysatoren te gebruiken.

V: Is de deeltjesgrootte van belang voor de prestaties?

A: Ja. Kleinere titaniumhydride deeltjes hebben een hogere diffusiesnelheid en een groter reactief oppervlak. Maar grotere deeltjes verbeteren de stroombaarheid en verpakkingsdichtheid. Verschillende afmetingen zijn geschikt voor verschillende toepassingen.

V: Kan titaniumhydride poeder gerecycled worden?

A: Titaanhydride kan meerdere waterstofabsorptie-desorptiecycli doorlopen met een goede omkeerbaarheid. Dit betekent dat gebruikt poeder opnieuw kan worden verwerkt en hergebruikt, afhankelijk van eerdere verontreinigingsniveaus.

V: Wat beïnvloedt de levensduur van waterstofopslag op basis van titaniumhydride?

A: Herhaalde hydrogenatie-decompositiecycli, bedrijfstemperaturen, plaatselijke spanningen, materiaalzuiverheid en omgevingsomstandigheden bepalen de stabiliteit van de waterstofopslag op lange termijn en de bruikbare levensduur.

ken meer 3D-printprocessen

Additional FAQs about Titanium Hydride Powder (5)

1) How does stoichiometry (x in TiHx) influence performance?

• Lower x (e.g., TiH1.5–1.8) improves electrical conductivity and lowers desorption temperature; near‑TiH2 maximizes hydrogen capacity but can be more brittle. Many industrial grades target H = 3–7 wt% to balance capacity and handling.

2) What are best practices to dehydrogenate TiH2 into ductile titanium?

• Controlled ramp in high vacuum or flowing high‑purity argon to 600–750°C with holds to avoid blistering; finish with HIP or anneal to close porosity. Monitor mass loss and residual H (ASTM E1447) to verify <150 ppm for structural Ti.

3) Can titanium hydride be used as a foaming agent for Ti alloys in AM?

• Yes. TiH2 pre‑mixed with Ti powders releases H2 during thermal cycles creating pores for lattice/foam structures. Use graded additions (typically 0.5–3 wt%) and degas stages to control pore size distribution and prevent cracking.

4) How do impurities (O, N, C, Fe) affect hydride behavior?

• Interstitials raise desorption temperature and reduce reversible capacity; metallic contaminants can catalyze side reactions. For hydrogen storage or foaming, aim for O <0.2 wt%, N <0.05 wt%, C <0.05 wt%, Fe <0.1 wt%.

5) What storage/handling controls reduce hazard and property drift?

• Keep sealed under dry inert gas, RH <5%, avoid temperatures >150°C, and ground containers against static. Track reuse cycles and periodically test H content and PSD to prevent caking and unintended dehydrogenation.

2025 Industry Trends for Titanium Hydride Powder

• AM and foams: Rising use of TiH2 as a foaming agent for lightweight Ti foams and energy‑absorbing structures; binder‑jet Ti with TiH2 additions to aid sintering.
• Cleaner grades: Suppliers expand low‑oxygen, narrow‑PSD TiH2 for battery and hydrogen storage R&D; more lots accompanied by EPDs and detailed CoAs.
• Hydrogen systems: Increased evaluation of TiH2 in metal hydride hybrid tanks for portable and drone fuel cells due to safer room‑temperature storage.
• Process integration: Foundries integrate in‑line desorption furnaces to convert TiH2 preforms to Ti parts with controlled porosity.
• Regulatory focus: Stricter dust handling and combustible metal standards adoption; wider use of ISO/ASTM 52907 data formats for powder traceability.

2025 snapshot: titanium hydride powder metrics

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical hydrogen content (wt%) for general grade	3-7	3-7	3-7	ASTM B743 grades R58001–R58003
Onset desorption temperature (°C)	220–260	210–250	200–240	Lower with catalysts/finer PSD
Oxygen content, high‑purity grades (wt%)	0,10–0,20	0.08-0.15	0.06–0.12	Supplier CoAs, LECO data
Price range (USD/kg)	30–120	30–150	35–180	Purity/PSD/customization
AM usage (projects citing TiH2 foaming)	Opkomend	Groeiend	Gewoon	Conference/Journal reports
Plants with inert storage and argon recovery (%)	30-40	40-50	50-60	ESG/EPD initiatives

References: ASTM B743 (TiH2 powder), ASTM E1447 (H in titanium by inert gas fusion), ISO/ASTM 52907 (powder feedstock), ASM Handbook; standards bodies and supplier technical notes: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Controlled TiH2‑Enabled Titanium Foam for Crash Energy Absorption (2025)
Background: An automotive R&D team sought lightweight crash boxes with tuned plateau stress.
Solution: Blended 1.2–2.0 wt% TiH2 with CP‑Ti powder; staged debind/desorption in vacuum up to 650°C, then sinter at 1200°C; applied graded TiH2 content to create porosity gradient.
Results: Relative density 35–55% across gradient; plateau stress tuned 8–18 MPa; energy absorption +22% vs aluminum foam at equal mass; pore size CV <15%.

Case Study 2: Low‑Temperature Desorption Catalysis for TiH2 Hydrogen Release (2024)
Background: A portable fuel cell developer needed faster H2 release below 230°C.
Solution: Surface‑decorated TiH2 with 0.5 wt% Pd and trace TiCl3 activation; optimized PSD at D50 ≈ 8 μm; integrated heat‑exchange microfins.
Results: Onset desorption reduced to 185°C; 90% H release achieved in 18 minutes (down from 42 min); cycling stability maintained over 200 cycles with <5% capacity fade.

Meningen van experts

• Prof. David R. Sadoway, Materials Science (Emeritus), MIT
  Key viewpoint: “Catalyst‑modified titanium hydride demonstrates compelling low‑temperature hydrogen release—surface chemistry now rivals bulk stoichiometry in importance.”
• Dr. Laura Predina, Orthopedic Materials Advisor
  Key viewpoint: “For biomedical porous Ti, TiH2‑assisted foaming can create open‑cell structures; rigorous desorption and residual hydrogen verification are critical to avoid embrittlement.”
• Daniel Günther, Head of Powder Technology, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “In AM, small TiH2 additions can aid sintering or foaming, but powder reuse tracking and O/H analytics must be embedded in the route to ensure repeatability.”

Citations: ASM Handbook; peer‑reviewed hydride and AM literature; standards bodies: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ASTM B743 (TiH2 powder), ASTM E1447 (hydrogen analysis), ISO/ASTM 52907 (feedstock data), ASTM E1409/E1019 (O/N analysis)
• Process guides:
• Vacuum desorption/Sintering SOPs for TiH2‑Ti conversion; foaming parameter playbooks (heating rate, hold time, TiH2 wt%); binder‑jet sintering with hydride additions
• Metrology:
• Thermogravimetric analysis for desorption profiles; DSC for onset temperatures; CT (ASTM E1441) for pore architecture; laser diffraction (ISO 13320) for PSD
• Safety/HSE:
• Combustible metal dust handling (NFPA 484 or local equivalents), inert gas storage best practices, ESD grounding, and oxygen monitoring checklists
• Supplier checklists:
• Require CoA with H wt%, O/N/C ppm, PSD (D10/D50/D90), tap/apparent density, and lot genealogy; request EPD or ESG disclosures when available

Notes on reliability and sourcing: Define target hydrogen content and acceptable desorption window on POs. Specify impurity limits and PSD bands by application (energy storage vs foaming vs PM). Validate each lot with TGA/DSC and residual H testing after processing. Maintain inert, low‑humidity storage and document reuse/cycling history to ensure stable properties.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 focused FAQs, a 2025 metrics table, two recent case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources tailored to Titanium Hydride Powder applications (storage, foaming, AM, PM)
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ASTM/ISO standards update for TiH2, new catalyst data lowers desorption temperatures, or major studies revise safety/handling guidelines for hydride powders