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

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

Metrisk	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)	Framväxande	Växande	Vanlig	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.

Expertutlåtanden

• 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