Titanyum Hidrür Tozu

titanyum hidrit tozu çeşitli endüstriyel ve ticari uygulamalar için uygun hale getiren benzersiz özelliklere sahip önemli bir gelişmiş malzemedir. Bu toz, kendine özgü fiziksel, kimyasal, mekanik ve diğer özellikleri kazandıran birbirine bağlanmış titanyum ve hidrojen atomlarından oluşur.

Genel Bakış titanyum hidrit tozu

Titanyum hidrit tozu TiH2 kimyasal formülüne ve koyu gri bir renge sahiptir. Bu malzemenin bazı temel özellikleri şunlardır:

• Yüksek hidrojen emme ve desorpsiyon kapasitesi
• Hafif ancak güçlü mekanik özellikler
• Korozyona ve kimyasallara karşı direnç
• Elektrik iletkenliğini modüle etme yeteneği
• Titanyum metaller için köpürtücü ajan olarak kullanın
• Geniş bir sıcaklık aralığında işlevsellik
• Biyouyumluluk ve toksik olmayan nitelikler

Titanyum hidrürün ayarlanabilir yapısı, tozun nasıl işlendiğine ve kullanıldığına bağlı olarak birden fazla amaca hizmet edebileceği anlamına gelir. Sonraki bölümlerde tozun bileşimi, farklı üretim yöntemleri, temel özellikleri ve endüstrilerdeki uygulamaları ele alınmaktadır.

Titanyum Hidrür Toz Bileşimi

Adından da anlaşılacağı gibi, titanyum hidrit tozu esas olarak titanyum (Ti) ve hidrojen (H) atomlarından oluşur. Bununla birlikte, az miktarda oksijen, karbon, nitrojen, demir, alüminyum, vanadyum gibi diğer elementler de mevcut olabilir.

Titanyum ve hidrojenin saflık seviyeleri ve oranları farklı toz kaliteleri arasında değişebilir:

Titanyum İçeriği	Hidrojen İçeriği
90-98%	2-10%

Daha yüksek saflıkta titanyum hidrür daha düşük safsızlıklar içerir ve daha zorlu uygulamalar için uygundur, daha az saf çeşitler ise genel kullanım için daha ucuzdur.

Titanyum Hidrür Üretim Yöntemleri

Titanyum hidrit tozu üretmek için en yaygın teknikler şunlardır:

• Titanyum tozlarının hidrojenasyonu: Titanyum tozu, yüksek sıcaklıklarda basınçlı hidrojen gazına maruz bırakılarak hidrojen emilimi ve TiH2 oluşumu sağlanır. Bu yöntem toz şekli, boyutu ve morfolojisi üzerinde iyi bir kontrol sağlar.
• Titanyum süngerin doğrudan hidrojenasyonu: Titanyum hidrit tozu, hidrojenasyon yoluyla doğrudan titanyum sünger hammaddesinden üretilir. Bu tek adımlı yaklaşım düzensiz toz şekilleri verir.
• Erimiş tuzların elektrolizi: Elektrolitik hidrojenasyon yoluyla titanyum hidrit tozunu elektrodepoze etmek için çözünmüş titanyum tuzları içeren erimiş elektrolitler kullanır.
• Mekanik frezeleme: Titanyum ve hidrojen içeren bileşiklerin yüksek enerjili bilyalı öğütülmesi, karışımı mekanokimya yoluyla titanyum hidrit tozuna dönüştürür ve homojenleştirir.

Partikül şekli, boyut dağılımı, musluk yoğunluğu, saflık seviyeleri, bileşim oranları ve toz özellikleri, üretim parametreleri değiştirilerek uygulama gereksinimlerine göre uyarlanabilir.

Temel Özellikleri Titanyum Hidrür Tozu

Titanyum hidrür, kendisine gelişmiş işlevsellik kazandıran çeşitli benzersiz fiziksel, kimyasal, elektriksel, mekanik ve biyolojik özelliklere sahiptir.

Fiziksel Özellikler

Mülkiyet	Değerler
Renk	Koyu gri
Erime Noktası	1680°C
Kaynama Noktası	N/A
Yoğunluk	3,75 g/cm3

Yüksek erime noktası, titanyum hidrürün endüstriyel ortamlarda geniş bir sıcaklık aralığında katı halini korumasını sağlar.

Kimyasal Özellikler

• Hava veya neme maruz kaldığında kendiliğinden oluşan koruyucu titanyum oksit yüzey filmleri sayesinde mükemmel korozyon direnci
• Düşük kimyasal reaktivite, çoğu asit, alkali ve organik kimyasallara karşı inert olmasını sağlar
• 400°C sıcaklığın üzerinde kolayca oksitlenir
• Hidrojenasyon sırasında büyük miktarlarda hidrojen gazı emer ve ısıtıldığında hidrojen açığa çıkarır

Mekanik Özellikler

Mülkiyet	Değerler
Sertlik	750-950 HV
Kırılma Tokluğu	~1 MPa√m
Young Modülü	100-165 GPa
Kayma Modülü	32-43 GPa
Yığın Modülü	57-93 GPa
Poisson Oranı	0.18-0.40
Basınçlı Akma Dayanımı	0,5-1 GPa

Yüksek mukavemet ve kırılma tokluğu, düşük yoğunluk ile birleştiğinde titanyum hidrit tozu için mükemmel mukavemet-ağırlık oranlarına yol açar. Ayrıca aşınmaya ve yıpranmaya karşı dayanıklıdır.

Elektriksel Özellikler

Titanyum hidrürün elektrik iletkenliği, işleme geçmişine bağlı olarak geniş bir aralıkta kontrol edilebilir. Spesifik elektriksel direnç değerleri şunlardır:

Mülkiyet	Değerler
Elektriksel Dirençlilik	0,55 - 14 μΩ-m

Hidrojen absorpsiyon-desorpsiyon döngüleri sırasında kristal yapılar arasındaki tersinir faz geçişleri nedeniyle elektriksel anahtarlama davranışı gösterir.

Biyolojik Özellikler

• Biyoinert - minimum sitotoksisite veya bağışıklık sistemi tepkisi biyomedikal kullanımlara izin verir
• Alerjenik ve tahriş edici değildir
• Manyetik değildir ve tıbbi görüntülemeye müdahale etmez

Genel olarak, titanyum hidrit korozyona dayanıklı, hafif, güçlü, dayanıklı, elektriksel olarak işlevsel, sıcaklıklar arasında kararlı ve biyouyumludur. Bu özellikler çok yönlülüğüne ve niş uygulamalar için benimsenmesine katkıda bulunur.

Titanyum Hidrür Tozu Uygulamaları

Mükemmel hidrojen depolama ve salma özellikleri, avantajlı fiziksel, kimyasal, elektriksel, mekanik ve biyolojik özelliklerle birleştiğinde titanyum hidrürü çeşitli ticari ve endüstriyel kullanımlar için uygun hale getirir:

Enerji Depolama

• Şarj edilebilir katı hal hidrojen depolama malzemesi - taşınabilir yakıt hücreleri, elektrikli araçlar hidrojen kaynağı olarak titanyum hidrür kullanır
• Bazı batarya kimyalarında performansı artıran bir anot malzemesi olarak işlev görür

Kimyasal Üretim

• Hidrojen gazını oda sıcaklığında ve atmosferik basınçta güvenli bir şekilde depolamak için kullanılır
• Kimyasal sentez veya yarı iletken üretimi için kararlı ve uygun bir hidrojen kaynağı olarak hizmet

Köpürtücü Ajan

• Titanyum hidrürün ayrışması, erimiş titanyum metalinin düşük yoğunluklu ve yüksek yüzey alanlı gözenekli bir yapıya köpürtülmesi için çekirdeklenme noktaları sağlar

Toz Metalurjisi

• Güçlendirme, sertleştirme veya termal özellikleri değiştiren alaşım elementi
• Sinterlenmiş titanyum alaşımlarının mikroyapılarını kontrol etmek için tane büyümesi inhibitörü
• Toz akışını, paketleme yoğunluğunu ve sıkıştırılabilirliği iyileştirir

Biyomedikal

• İmplante edilebilir tıbbi cihazlar, protezler, diş ve ortopedik implantlar
• Biyolojik iskeleler ve gözenekli yapılar doku büyümesini mümkün kılıyor

Bir sonraki bölüm, mevcut çeşitli titanyum hidrit ürün özelliklerini, boyutlarını, kalitelerini ve standartlarını incelemektedir.

Titanyum Hidrür Özellikleri

Titanyum hidrit, uygulama gereksinimlerini karşılamak için ticari olarak toz, granül, macun ve kalıplanmış formlarda pazarlanmaktadır. Çeşitli ürün standartları, boyutları, kaliteleri ve üreticileri aşağıda özetlenmiştir:

Toz Boyutları ve Dağılımları

Tip	Partikül Boyut Aralığı
Ultra ince toz	0,1 - 1 μm
İnce toz	1 - 10 μm
Kaba toz	10 - 100 μm

Optimum performans için dar ve özelleştirilmiş partikül boyutu dağılımları mümkündür.

Saflık Dereceleri

• Düşük saflıkta: 98%'ye kadar safsızlık içeren titanyum hidrür
• Orta saflıkta: Minimum 98% titanyum hidrit içeriği
• Yüksek saflık: 99,9%'ye kadar titanyum hidrür test seviyeleri

Yüksek saflık dereceleri daha pahalıdır ancak gelişmiş özellikler sunar.

Endüstri Standartları

• ASTM B743: Toz metalürjisi kompaktlarında kullanılan titanyum hidrit tozu (R58001-R58003 kaliteleri) için standart şartname
• ASTM C737: Nükleer sınıf titanyum hidrit tozları için minimum tahlil ve safsızlık limitlerini ve numune alma protokollerini belirler
• MIL-T-19504E: Çeşitli kalite ölçümlerini ve denetim kriterlerini değerlendirmek için kullanılan teknikleri standartlaştıran askeri şartname

Bu standartlar, standartlaştırılmış kalifikasyon testleri ve sektörler arası kalite güvence kıyaslamaları için uygun toz bileşimlerinin tanımlanmasına yardımcı olur.

Küresel Tedarikçiler ve Fiyatlandırma

Önde gelen bazı küresel üreticiler ve tedarikçiler titanyum hidrit tozu dahil:

Şirket	Konum	Fiyatlandırma Tahmini
GfE Metalle und Materialien GmbH	Almanya	$100 - $300 kg başına
Micron Metals, Inc.	ABD	$50 - $250 kg başına
Jinzhou Haixin Metal Materials Co.	Çin	$30 - $100 kg başına
Edgetech Industries LLC	BIRLEŞIK KRALLIK	$250 - $1500 kg başına

Fiyatlandırma, sipariş hacimlerine, toz kalitelerine, saflık seviyelerine, partikül boyutlarına ve özelleştirmeye göre değişir.

Arasındaki Karşılaştırma Titanyum Hidrür Tozu Notlar

Titanyum hidrit tozu kaliteleri, üretim yöntemine, gaz-metal oranlarına, partikül boyutu dağılımlarına, musluk yoğunluklarına, saflık seviyelerine ve toz şekline göre farklılık gösterir.

Parametre	Düşük Saflık	Orta Saflıkta	Yüksek Saflık
Saflık	98%'ye kadar	98-99.5%	99.5-99.9%
Hidrojen İçeriği	2-4 wt%	3-7 wt%	5-10 wt%
Oksijen İçeriği	0.3-3%	0.2-1%	<0,1%
Karbon İçeriği	0.05-0.5%	<0,05%	<0,01%
Demir İçeriği	0.5-3%	0.1-0.5%	<0,05%
Nikel İçeriği	0.1-1%	<0,05%	<0,01%
Parçacık Şekli	Düzensiz, pul pul	Granüler, küresel	Akışkan ince toz
Parçacık Boyutu	10-300 μm	1-100 μm	0,1-10 μm
Musluk Yoğunluğu	0,5-2,5 g/cc	1,5-4 g/cc	2-6 g/cc
Görünür Yoğunluk	25-35% musluk yoğunluğu	35-45% musluk yoğunluğu	45-65% musluk yoğunluğu
Akışkanlık	Zayıf	Geçerli	İyi
Renk	Koyu griden siyaha	Koyu gri	Koyu gri
Maliyet	Düşük	Orta	Yüksek

Daha yüksek saflık dereceleri, gelişmiş elektriksel ve mekanik performansın yanı sıra gelişmiş harmanlama ve reaktivite için daha yüksek toz yoğunlukları gösterir. Ancak genel kalitelere göre daha yüksek maliyetlidirler. Özelleştirme, uygulama gereksinimleri ile bütçe kısıtlamalarını dengelemeye yardımcı olur.

Titanyum Hidrürün Avantajları

• Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• Esnek mekanik özellikler
• Korozyon ve aşınma direnci
• Geniş termal aralıkta çalışır
• Elektriksel olarak iletken ancak inert
• Titanyum alaşımlarından daha düşük yoğunluklar
• Değiştirilebilir mikroyapılar
• Kontrollü enerji salınımı
• Biyouyumlu ve toksik olmayan

Bu faydalı işlevler, titanyum hidrürün değer sağlayabileceği senaryoları genişletmektedir.

Titanyum Hidrürün Sınırlamaları

• Yüksek sıcaklıklarda yüzey oksidasyon eğilimleri
• Rakip malzemelere göre daha yüksek maliyetler
• Sınırlı şekillendirilebilirlik bileşen geometrilerini kısıtlar
• Hidrojen gevrekleşmesi yoluyla yavaş çatlak büyümesine duyarlı
• Kontrolsüz köpüklenmeyi önlemek için kontrollü soğutma hızları gerektirir
• Toz kaliteleri kalite ve tutarlılık açısından büyük farklılıklar gösterir

Uygun toz karakterizasyonu, çevresel kontroller, tasarım mimarileri ve işleme parametreleri bu sınırlamaların üstesinden gelmeye yardımcı olur.

SSS

S: Titanyum hidrür yanıcı veya patlayıcı mıdır?

C: Hayır. Titanyum hidrit yanıcı olmayan, patlayıcı olmayan ve normal taşıma protokolleri altında taşıma ve depolama için güvenli olarak sınıflandırılmıştır. Ancak, aşırı koşullarda lokal toz yanması mümkündür.

S: Hidrojen desorpsiyon sıcaklığı nedir?

C: Çoğu titanyum hidrit sınıfı 200°C'nin üzerinde hidrojen salmaya başlar ve 550°C'ye kadar desorpsiyonu tamamlar. Bu sıcaklık belirli katalizörler kullanılarak düşürülebilir.

S: Partikül boyutu performans için önemli midir?

C: Evet. Daha küçük titanyum hidrit partikülleri daha yüksek difüzyon hızlarına ve reaktif yüzey alanlarına sahiptir. Ancak daha büyük partikül boyutları akışkanlığı ve paketleme yoğunluğunu artırır. Farklı boyutlar farklı uygulamalara uygundur.

S: Titanyum hidrür tozu geri dönüştürülebilir mi?

C: Titanyum hidrür, iyi bir tersinirlikle birden fazla hidrojen absorpsiyon-desorpsiyon döngüsünden geçebilir. Bu, kullanılmış tozun önceki kirlilik seviyelerine bağlı olarak yeniden işlenebileceği ve yeniden kullanılabileceği anlamına gelir.

S: Titanyum hidrür hidrojen depolamanın ömrünü ne etkiler?

C: Tekrarlanan hidrojenasyon-ayrışma döngüleri, çalışma sıcaklıkları, yerel gerilimler, malzeme saflığı ve çevresel maruz kalma koşulları uzun vadeli hidrojen depolama kararlılığını ve kullanım ömrünü belirler.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

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

Metrik	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)	Gelişmekte olan	Büyüyen	Ortak	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.

Uzman Görüşleri

• 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
• Metroloji:
• 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