Thép titanium là gì?

Thép titanium được đặt tên theo những vị thần Hy Lạp là Titan. Titan là các vị thần hy lạp thượng cổ nhất thân thể hoàn toàn bằng đá điêu khắc thay mặt cho việc khổng lồ, cứng chắc. Nó cũng giảng giải phần nào đặc tính vật lý của yếu tố này. Ở dạng tinh chất nó nhẹ hơn thép nhưng lại cứng hơn. Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành thượng hạng như phi cơ, vũ trụ, sinh sản xe hơi hoặc các phòng ban quan trọng của máy móc.

Nó đặc biệt quan trọng được ưa chuộm ở các mẫu xe hơi thượng hạng. Nó giúp chiếc xe nhẹ, cứng và đẹp hơn. Tuy nhiên các nghiên cứu chỉ ra nó khiến các tai nạn ngoài ý muốn trở thành thảm khốc hơn. Khi va chạm xẩy ra các va chạm sẽ dẫn lực vào mặt phẳng xe. Các mặt phẳng bằng thép sẽ móp méo để trung hòa lực. Các chiếc xe bằng titanium lại còn nguyên, sức ép được dồn vào người ngồi trong xe. Ở các ống có phần lõi bằng titanium, một khi ống này bị lõm. Hầu như không có phương pháp để kéo nó phẳng lại chỉ có cách thay thế.

Kim loại tổng hợp của titanium

Ở dạng thuần chất titanium chỉ bền bằng thép thấp cấp, bền gấp đôi nhôm. Tuy nhiên ở dạng kim loại tổng hợp thì lại tạo ra nhiều ứng dụng mạnh mẽ.

• Titanium Beta C: một kim loại tổng hợp siêu bền trước hết chứa 70% titanium, 3% aluminum, 8% vanadium, 6% chromium, 4% molybdenum, 4% zirconium… Độ bền kéo 200000 psi, công thức hóa học là Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr. ứng dụng làm van trục máy, chốt trên xe hơi, thiết bị hạ cánh phi cơ.
• Ti6Al4V: gồm 6% nhôm, 4% vanadium, 0,25% (tối đa) sắt, 0,2% (tối đa) oxy, và phần còn sót lại là titan. Là việc phối hợp sức mạnh, khả năng chống ăn mòn, mối hàn và tính bền được sử dụng phổ thông nhất.
• Ti-6Al-4V-ELI: 6% nhôm, 4% vanadi, 0,13% (tối đa) oxy còn sót lại là titan tăng độ dẻo ở tại mức tốt nhất có thể, chống đứt gãy. Được cấp phép sử dụng trong y tế.

Tổng số có tới 38 loại kim loại tổng hợp của titanium được ghi chép. Mỗi loại có ưu điểm riêng được ứng dụng trong từng ngành. Điều này cho thấy sự phối hợp mạnh mẽ của Titanium tốt đến đâu.

Đặc tính của titanium

Là kim loại nổi tiếng, yếu tố thứ 22 trong bảng tuần hoàn. Nó là yếu tố phổ thông thứ 9 thế giới, có nhiều trong lớp vỏ trái đất.

Titanium có độ cứng hơn thép, Tỷ Lệ carbon thấp, nhưng nhẹ hơn 45%. Mạnh gấp đôi các kim loại tổng hợp nhôm nhưng chỉ nặng hơn 60%. Vì thế nó có tính ứng dụng mạnh mẽ, có nhu cầu cần khai thác.

Tuy nhiên chủ yếu ở dạng không khai thác được. Việc tổng hợp Titanium chủ yếu dựa theo phương pháp Kroll.

• Phương trình phản ứng: TiCl4 + 2Mg -> Ti + 2MgCl2

Được thực hiện ở nhiệt độ 800 độ C trong nồi thép, chất xúc tác là magie. Tạo ra TiCl3, TiCl2 nồng độ titanium cao hơn nữa.

Sau đó nó được đưa qua quá trình chưng cất chân không trong lò hồ quang đãng chân. Nấu lại để loại bỏ tạp chất, đảm bảo tính đồng nhất.

Qúa trình nóng chảy, chưng cất khá phức tạp khiến giá thành của nó đắt gấp 6 lần thép không gỉ loại tốt nhất.

Hiện nay có tầm khoảng 3 quy trình có thể tạo ta titan tinh khiết, nhưng sản lượng lớn vẫn từ quy trình Kroll.

Ở nước ta có trữ lượng Titanium khoảng tầm 5% thế giới. Tuy nhiên đều được xuất khẩu do công nghệ lọc titanium thuần chất còn kém. Khai thác titanium gây ô nhiễm đáng kể ở nước ta, sản lượng chủ yếu ở các mỏ Cây Châm(Thái Nguyên) và ở Bình Thuận

Ứng dụng của thép titanium

• Trong ngành phương tiện, dụng cụ: được dùng để làm chế tạo các phòng ban quan trọng của dụng cụ. Ví dụ lưỡi của kìm, ngàm của những loại thước hoặc lớp phủ bên phía ngoài phương tiện.
• Làm gọng kính: vì nó nhẹ, khó bị bẻ gãy, đẹp nên rất được ứng dụng nhiều.
• Trong y tế, thực phẩm: trơ về mặt sinh vật học, hầu như không hấp thụ vào thân thể, không độc dù lượng lớn nên được làm khớp giả, ống đựng thuốc…
• Trong xe hơi: các dòng xe thượng hạng làm bằng titania được bán rất chạy vì nó đẹp, không bị xước, không móp méo kể cả khi va chạm.
• Hàng không, vũ trụ: kết phù hợp với vanadium để làm vỏ phi cơ. Hồ hết các mẫu Boeing đều chứa tỷ lệ titanium nhất định, mẫu càng mới tỷ lệ càng lớn. Nó cứng, bền, nhẹ nên được làm vỏ tàu, vệ tinh, bạn hãy tưởng tượng đang ở ngoài vũ trụ mà vỏ tàu bị lủng một lỗ sẽ ra sao chứ.
• Thường được kết phù hợp với vanadium(dẻo), nhôm(nhẹ), đồng(dẫn điện) hay sắt, mangan để tạo thành kim loại tổng hợp.

Kết luận: titanium là kim loại tổng hợp quý có tính ứng dụng mạnh mẽ. Có khả năng phối hợp mạnh mẽ với những kim loại khác.Giá thành khá đắt nhưng vẫn được ứng dụng rất nhiều.

Giá bán của Titanium là bao nhiêu?

Titanium có mức giá gấp 6-7 lần thép kim loại tổng hợp không gỉ. Rơi vào tầm 30$ cho 1kg, titanium ở dạng tinh thể thường chỉ cứng hơn thép thấp cấp một tý. Để trộn ra kim loại tổng hợp Titanium siêu cứng, siêu bền, siêu đẹp thì hãy phối trộn với những yếu tố khác, với phụ gia, chất xúc tác và nhiệt độ phù hợp. Vì thế giá 30$ trên chỉ là vật liệu nguồn vào cho những nhà máy sản xuất có công nghệ đáp ứng.

Giá titanium ngày nay niêm yết trên sàn thanh toán kim loại tháng 11/2021 là 18,522$/tấn.

Xem thêm:

• Chrome vanadium là gì?
• Thép không gỉ là gì? Nguồn gốc ra đời thép không gỉ