Thép titanium là gì?
Thép titanium có tên gọi dựa trên vị thần Hy Lạp Titan. Titan là một trong những vị thần cổ điển của Hy Lạp, được tạo hình hoàn toàn từ đá để biểu thị sự khổng lồ và vững chắc. Điều này một phần giải thích tính chất vật lý của nguyên tố titanium. Dưới dạng kim loại, nó nhẹ hơn thép nhưng lại cứng hơn. Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp cao cấp như hàng không, vũ trụ, sản xuất ô tô và các bộ phận quan trọng của máy móc.
Thép titanium đặc biệt được ưa chuộng trong các mẫu xe hơi cao cấp. Nó giúp làm cho chiếc xe nhẹ hơn, cứng hơn và đẹp hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nó làm cho các tai nạn trở nên nghiêm trọng hơn. Trong các cuộc va chạm, lực sẽ tác động vào bề mặt xe. Bề mặt bằng thép sẽ bị lồi lõm để điều chỉnh lực tác động. Nhưng các xe bằng titan vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu, áp lực được chuyển đến hành khách trong xe. Đối với các ống có lõi titanium, khi bị lồi lõm, rất khó để làm cho nó trở lại phẳng, đôi khi chỉ có thể thay thế.
Bạn đang xem: Thép titanium là gì? Titanium giá bao nhiêu
Hợp kim titanium
Dưới dạng tinh khiết, titanium chỉ bền bằng thép cấp thấp và chỉ gấp đôi nhôm. Tuy nhiên, dưới dạng hợp kim, nó tạo ra nhiều ứng dụng mạnh mẽ.
- Titanium Beta C: là một hợp kim siêu bền đầu tiên chứa 70% titanium, 3% nhôm, 8% vanadium, 6% chromium, 4% molybdenum, 4% zirconium… Độ bền kéo là 200000 psi, công thức hóa học là Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr. Nó được sử dụng để làm van trục máy, chốt trên ô tô và các thiết bị hạ cánh máy bay.
- Ti6Al4V: gồm 6% nhôm, 4% vanadium, 0,25% (tối đa) sắt, 0,2% (tối đa) oxy và phần còn lại là titanium. Đây là sự kết hợp của sức mạnh, khả năng chống ăn mòn, khả năng hàn và tính bền, được sử dụng phổ biến nhất.
- Ti-6Al-4V-ELI: gồm 6% nhôm, 4% vanadi, 0,13% (tối đa) oxy và phần còn lại là titanium. Hợp kim này có độ dẻo cao nhất và khả năng chống đứt gãy. Nó được cấp phép sử dụng trong lĩnh vực y tế.
Có tổng cộng 38 loại hợp kim titanium được ghi chép. Mỗi loại có những ưu điểm riêng và được ứng dụng trong từng ngành công nghiệp. Điều này cho thấy sự kết hợp mạnh mẽ của titanium trong ứng dụng công nghiệp.
Đặc tính của titanium
Titanium là một kim loại nổi tiếng, là nguyên tố thứ 22 trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tố phổ biến thứ 9 trên thế giới và tồn tại nhiều trong lớp vỏ Trái Đất.
Xem thêm : Tên các loại rau trong Tiếng Anh
Titanium có độ cứng cao hơn thép, mật độ carbon thấp và nhẹ hơn 45%. Nó mạnh gấp đôi so với hợp kim nhôm nhưng chỉ nặng hơn 60%. Do đó, nó có ứng dụng mạnh mẽ và được khai thác nhiều.
Tuy nhiên, titanium chủ yếu tồn tại dưới dạng tinh khiết. Quá trình tổng hợp titanium chủ yếu dựa trên phương pháp Kroll.
- Phương trình phản ứng: TiCl4 + 2Mg -> Ti + 2MgCl2
Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ 800 độ C trong nồi thép và magiê được sử dụng làm chất xúc tác. Quá trình này tạo ra TiCl3 và TiCl2 với nồng độ titanium cao hơn.
Sau đó, tiếp theo là quá trình chưng cất chân không trong lò xử lý nhiệt. Quá trình này giúp loại bỏ tạp chất và đảm bảo tính đồng nhất của titanium.
Quá trình nung chảy và chưng cất titanium khá phức tạp, làm tăng giá thành lên gấp 6 lần so với thép không gỉ loại tốt nhất.
Hiện nay có khoảng 3 quy trình tổng hợp titanium tinh khiết, tuy nhiên, phần lớn sản lượng vẫn dựa trên quy trình Kroll.
Xem thêm : Điểm trung bình tích lũy là gì? Vấn đề sinh viên không thể ngó lơ!
Việt Nam có khoảng 5% lượng trữ lượng titanium toàn cầu. Tuy nhiên, nó được xuất khẩu do công nghệ lọc titanium tinh khiết còn yếu. Khai thác titanium gây ra ô nhiễm đáng kể ở Việt Nam, với sản lượng chủ yếu từ mỏ Cây Châm (Thái Nguyên) và Bình Thuận.
Ứng dụng của thép titanium
- Trong ngành công cụ và dụng cụ: được sử dụng để chế tạo các bộ phận quan trọng của dụng cụ, ví dụ như lưỡi kìm, ngàm của thước đo hoặc lớp phủ bên ngoài các dụng cụ.
- Làm gọng kính: vì nó nhẹ, khó gãy và đẹp, nên được sử dụng phổ biến.
- Trong y tế và thực phẩm: không gây tác động sinh học, gần như không được hấp thụ vào cơ thể, không độc, cho nên được sử dụng để tạo các khớp giả, ống đựng thuốc…
- Trong ô tô: các dòng xe cao cấp làm bằng titanium được bán chạy vì đẹp, không bị xước, không bị móp méo cả khi va chạm.
- Trong hàng không và vũ trụ: kết hợp với vanadium để làm vỏ máy bay. Hầu hết các mẫu Boeing đều chứa một lượng nhất định của titanium, và các mẫu mới hơn có tỷ lệ càng cao hơn. Titanium cứng, bền và nhẹ, nên được sử dụng để làm vỏ tàu, vệ tinh. Bạn hãy tưởng tượng một vỏ tàu trong không gian hở một lỗ, điều đó sẽ nguy hiểm như thế nào.
- Thường được kết hợp với vanadium (để tăng tính dẻo), nhôm (nhẹ), đồng (dẫn điện) hoặc sắt, mangan để tạo thành các hợp kim.
Kết luận: thép titanium là một loại hợp kim quý có tính ứng dụng mạnh mẽ. Nó có khả năng kết hợp mạnh mẽ với các kim loại khác. Mặc dù có giá thành cao, nhưng nó vẫn được sử dụng rộng rãi.
Giá thành của thép titanium là bao nhiêu?
Thép titanium có giá gấp 6-7 lần so với thép hợp kim không gỉ. Mức giá thường dao động từ 30$ cho 1kg. Thép titanium ở dạng tinh khiết thông thường chỉ cứng hơn thép cấp thấp một chút. Để tạo ra hợp kim titanium cực cứng, cực bền và cực đẹp, cần phối trộn với các nguyên tố khác, kết hợp với phụ gia, chất xúc tác và điều kiện nhiệt độ phù hợp. Vì vậy, mức giá 30$ chỉ là giá của nguyên liệu đầu vào cho các nhà máy sở hữu công nghệ này.
Giá titanium hiện tại ghi chép trên thị trường kim loại tháng 11/2021 là 18,522$/tấn.
Bài viết liên quan:
- Chrome vanadi là gì?
- Thép không gỉ là gì? Nguồn gốc của thép không gỉ
