Titanhydridpulver

titanhydridpulver är ett viktigt avancerat material med unika egenskaper som gör det lämpligt för olika industriella och kommersiella tillämpningar. Detta pulver består av titan- och väteatomer som är bundna till varandra, vilket ger distinkta fysikaliska, kemiska, mekaniska och andra egenskaper.

Översikt över titanhydridpulver

Titanhydridpulver har den kemiska formeln TiH2 och en mörkgrå färg. Några viktiga egenskaper hos detta material inkluderar:

Hög kapacitet för absorption och desorption av väte
Lätt vikt men ändå starka mekaniska egenskaper
Motståndskraft mot korrosion och kemikalier
Förmåga att modulera elektrisk ledningsförmåga
Används som skummedel för titanmetaller
Funktionalitet över ett brett temperaturområde
Biokompatibilitet och giftfria egenskaper

Titanhydridens anpassningsbara natur innebär att den kan tjäna flera syften beroende på hur pulvret bearbetas och används. I de följande avsnitten går vi igenom pulvrets sammansättning, olika produktionsmetoder, viktiga egenskaper och tillämpningar inom olika branscher.

Titanhydrid pulver sammansättning

Som namnet antyder består titanhydridpulver huvudsakligen av titan- (Ti) och väte- (H) atomer. Små mängder av andra element som syre, kol, kväve, järn, aluminium och vanadin kan dock också förekomma.

Renhetsgraden och förhållandet mellan titan och väte kan variera mellan olika pulverkvaliteter:

Innehåll av titan	Väteinnehåll
90-98%	2-10%

Titanhydrid med högre renhet innehåller mindre föroreningar och är lämplig för mer krävande applikationer, medan mindre rena varianter är billigare för allmän användning.

Metoder för produktion av titanhydrid

De vanligaste teknikerna för att producera titanhydridpulver är:

Hydrogenering av titanpulver: Titanpulver exponeras för trycksatt vätgas vid förhöjda temperaturer, vilket resulterar i vätgasabsorption och TiH2-bildning. Denna metod ger god kontroll över pulverets form, storlek och morfologi.
Direkt hydrogenering av titansvamp: Titanhydridpulvret tillverkas direkt från råmaterial av titansvamp via hydrogenering. Detta tillvägagångssätt i ett steg ger oregelbundna pulverformer.
Elektrolys av smälta salter: Använder smälta elektrolyter som innehåller upplösta titansalter för att elektrodeponera titanhydridpulver genom elektrolytisk hydrogenering.
Mekanisk fräsning: Högenergibollfräsning av titan- och vätehaltiga föreningar omvandlar och homogeniserar blandningen till titanhydridpulver genom mekanokemi.

Partikelform, storleksfördelning, täthet, renhetsgrad, sammansättning och pulveregenskaper kan skräddarsys enligt applikationskrav genom att justera produktionsparametrarna.

Viktiga egenskaper hos Titanhydridpulver

Titanhydrid har flera unika fysikaliska, kemiska, elektriska, mekaniska och biologiska egenskaper som ger den en avancerad funktionalitet.

Fysikaliska egenskaper

Fastighet	Värden
Färg	Mörkgrå
Smältpunkt	1680°C
Kokpunkt	N/A
Täthet	3.75 g/cm3

Den höga smältpunkten gör att titanhydrid behåller sitt fasta tillstånd över ett brett temperaturintervall i industriella miljöer.

Kemiska egenskaper

Utmärkt korrosionsbeständighet tack vare spontan bildning av skyddande ytskikt av titanoxid vid exponering för luft eller fukt
Låg kemisk reaktivitet gör den inert mot de flesta syror, alkalier och organiska kemikalier
Oxiderar lätt vid temperaturer över 400°C
Absorberar stora mängder vätgas under hydrogenering och avger vätgas vid uppvärmning

Mekaniska egenskaper

Fastighet	Värden
Hårdhet	750-950 HV
Brottseghet	~1 MPa√m
Young's modul	100-165 GPa
Skjuvmodul	32-43 GPa
Bulkmodul	57-93 GPa
Poissonförhållande	0.18-0.40
Sträckgräns för tryck	0.5-1 GPa

Den höga hållfastheten och brottsegheten i kombination med låg densitet ger ett utmärkt förhållande mellan styrka och vikt för titanhydridpulver. Det är också nötnings- och slitstarkt.

Elektriska egenskaper

Den elektriska ledningsförmågan hos titanhydrid kan kontrolleras över ett brett intervall baserat på bearbetningshistoria. Specifika värden för elektrisk resistivitet är:

Fastighet	Värden
Elektrisk resistivitet	0.55 – 14 μΩ-m

Den uppvisar ett elektriskt kopplingsbeteende på grund av reversibla fasövergångar mellan kristallstrukturer under väteabsorptions-desorptionscykler.

Biologiska egenskaper

Bioinert – minimal cytotoxicitet eller immunförsvarsreaktion möjliggör biomedicinsk användning
Icke-allergiframkallande och icke-irriterande
Icke-magnetisk och stör inte medicinsk avbildning

Överlag är titanhydrid korrosionsbeständigt, lätt, starkt, hållbart, elektriskt funktionellt, temperaturstabilt och biokompatibelt. Dessa egenskaper bidrar till dess mångsidighet och användning för nischapplikationer.

Användningsområden för titanhydridpulver

De utmärkta egenskaperna för lagring och frigöring av väte i kombination med fördelaktiga fysikaliska, kemiska, elektriska, mekaniska och biologiska egenskaper gör titanhydrid lämplig för olika kommersiella och industriella användningsområden:

Lagring av energi

Uppladdningsbart solid state-material för vätgaslagring – bärbara bränsleceller och elfordon använder titanhydrid som vätgaskälla
Fungerar som ett anodmaterial som förbättrar prestandan i vissa batterikemier

Kemisk tillverkning

Används för att lagra vätgas på ett säkert sätt vid rumstemperatur och atmosfärstryck
Fungerar som en stabil och bekväm vätgaskälla för kemisk syntes eller halvledartillverkning

Skumbildande medel

Nedbrytning av titanhydrid ger kärnbildningspunkter för skumning av smält titanmetall till en porös struktur med låg densitet och hög ytarea

Pulvermetallurgi

Legeringselement som ändrar förstärkande, härdande eller termiska egenskaper
Korntillväxthämmare för kontroll av mikrostrukturer i sintrade titanlegeringar
Förbättrar pulverflöde, packningstäthet och kompakterbarhet

Biomedicinsk

Implanterbara medicintekniska produkter, proteser, dentala och ortopediska implantat
Bioställningar och porösa strukturer möjliggör vävnadsinväxt

I nästa avsnitt undersöks de olika produktspecifikationer, storlekar, kvaliteter och standarder för titanhydrid som finns tillgängliga.

Specifikationer för titanhydrid

Titanhydrid marknadsförs kommersiellt i pulver, granulat, pasta och gjutna former för att uppfylla applikationskrav. Olika produktstandarder, storlekar, kvaliteter och tillverkare beskrivs nedan:

Pulverstorlekar och -fördelningar

Typ	Partikelstorleksintervall
Ultrafint pulver	0.1 – 1 μm
Fint pulver	1 – 10 μm
Grovt pulver	10 – 100 μm

Smala och anpassade partikelstorleksfördelningar för optimal prestanda är möjliga.

Renhetsgrader

Låg renhet: Upp till 98% titanhydrid med orenheter
Medelhög renhet: Minst 98% titanhydridinnehåll
Hög renhet: Analysnivåer på upp till 99,9% titanhydrid

Höggradigt rena kvaliteter är dyrare men erbjuder förbättrade egenskaper.

Branschstandarder

ASTM B743: Standardspecifikation för titanhydridpulver (klass R58001-R58003) som används i pulvermetallurgiska kompakter
ASTM C737: Specificerar minimigränser för analys och föroreningar samt provtagningsprotokoll för titanhydridpulver av kärnteknisk kvalitet
MIL-T-19504E: Militär specifikation som standardiserar tekniker som används för att bedöma olika kvalitetsmått och inspektionskriterier

Dessa standarder hjälper till att definiera pulversammansättningar som är lämpliga för standardiserade kvalificeringstester och kvalitetssäkringsriktmärken i olika branscher.

Globala leverantörer och prissättning

Några framstående globala producenter och leverantörer av titanhydridpulver inkludera:

Företag	Plats	Prisberäkning
GfE Metalle und Materialien GmbH	Tyskland	$100 - $300 per kg
Micron Metals, Inc.	USA	$50 - $250 per kg
Jinzhou Haixin Metal Materials Co.	Kina	$30 – $100 per kg
Edgetech Industries LLC	STORBRITANNIEN	$250 – $1500 per kg

Priserna varierar beroende på ordervolymer, pulverkvaliteter, renhetsgrader, partikelstorlekar och kundanpassning.

Jämförelse mellan Titanhydridpulver Betyg

Titanhydridpulverkvaliteterna skiljer sig åt beroende på produktionsmetod, gas-till-metall-förhållande, partikelstorleksfördelning, täthet, renhetsnivå och pulverform.

Parameter	Låg renhet	Medelhög renhet	Hög renhet
Renhet	Upp till 98%	98-99.5%	99.5-99.9%
Väteinnehåll	2-4 vikt-%	3-7 viktprocent	5-10 vikt-%
Syrehalt	0.3-3%	0.2-1%	<0,1%
Kolinnehåll	0.05-0.5%	<0,05%	<0,01%
Järninnehåll	0.5-3%	0.1-0.5%	<0,05%
Nickelinnehåll	0.1-1%	<0,05%	<0,01%
Partikelform	Oregelbunden, flagnande	Granulärt, sfäriskt	Flytbart fint pulver
Partikelstorlek	10-300 μm	1-100 μm	0.1-10 μm
Tappdensitet	0.5-2,5 g/cc	1.5-4 g/cc	2-6 g/cc
Skenbar densitet	25-35% täthet i kranen	35-45% täthet i kranen	45-65% täthet
Flytbarhet	Dålig	Godkänd	Bra
Färg	Mörkgrå till svart	Mörkgrå	Mörkgrå
Kostnad	Låg	Medium	Hög

De högre renhetsgraderna har högre pulverdensitet för bättre blandning och reaktivitet samt förbättrad elektrisk och mekanisk prestanda. Men de har en högre kostnad än de allmänna kvaliteterna. Anpassning hjälper till att balansera applikationskrav med budgetbegränsningar.

Fördelar med titanhydrid

Högt förhållande mellan styrka och vikt
Elastiska mekaniska egenskaper
Korrosions- och nötningsbeständighet
Fungerar över ett brett temperaturområde
Elektriskt ledande men ändå inert
Lägre densitet än titanlegeringar
Modifierbara mikrostrukturer
Kontrollerad energifrigörelse
Biokompatibel och icke-toxisk

Dessa användbara funktioner utökar de scenarier där titanhydrid kan leverera värde.

Begränsningar för titanhydrid

Tendens till ytoxidation vid förhöjda temperaturer
Högre kostnader än konkurrerande material
Begränsad formbarhet begränsar komponentgeometrierna
Känslig för långsam spricktillväxt genom väteförsprödning
Kräver kontrollerade kylhastigheter för att förhindra okontrollerad skumning
Pulverkvaliteterna varierar kraftigt i kvalitet och konsistens

Korrekt pulverkarakterisering, miljökontroller, konstruktionsarkitektur och bearbetningsparametrar hjälper till att övervinna dessa begränsningar.

VANLIGA FRÅGOR

F: Är titanhydrid brandfarligt eller explosivt?

Titanhydrid är klassificerat som icke brandfarligt, icke explosivt och säkert för transport och lagring under normala hanteringsprotokoll. Lokaliserad pulverförbränning är dock möjlig under extrema förhållanden.

F: Vad är vätgasdesorptionstemperaturen?

A: De flesta titanhydridkvaliteter börjar frigöra väte över 200°C och är helt desorberade vid 550°C. Denna temperatur kan sänkas genom att använda specifika katalysatorer.

F: Har partikelstorleken någon betydelse för prestandan?

Svar: Ja. Mindre titanhydridpartiklar har högre diffusionshastigheter och reaktiva ytor. Men större partikelstorlekar förbättrar flödesförmågan och packningstätheten. Olika storlekar passar olika applikationer.

F: Kan titanhydridpulver återvinnas?

S: Titanhydrid kan genomgå flera väteabsorptions- och desorptionscykler med god reversibilitet. Detta innebär att använt pulver kan upparbetas och återanvändas beroende på tidigare föroreningsnivåer.

F: Vad påverkar livslängden för vätgaslagring med titanhydrid?

S: Upprepade hydrerings- och nedbrytningscykler, driftstemperaturer, lokala påfrestningar, materialrenhet och miljöexponering avgör långsiktig stabilitet och livslängd för vätgaslagring.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser