20 鈦生產複雜、成本高且不可持續 3,000 美元至 15,000 美元/噸 $50,000-$200,000 +/t 75,000-$200,000+/t 鈦海綿鈦錠鍛造和軋製/擠壓鈦磨機產品鈦製品真空電弧重熔鈦礦物 Kroll 工藝鈦
粉末鈦廢料傳統加工近淨成型產品添加劑 Mftg/3D 打印減少加工 $10,000-$15,000 /t 1,500 美元-1,500 美元-2,500 美元/噸 25,000-30,000 美元/噸氣體或等離子體霧化 $200,000 +/t Kroll
工藝高温 (1,300Co) 緩慢批處理那個需要高質量的鈦礦物原料(金紅石)使用氯氣和焦炭通過熔融的
鎂金屬減少四氯化鈦(TiCl4)和碳排放 TiCl4,由此產生的鎂Cl2在高温下蒸餾真空電弧重熔高温工藝(1,850Co),其中鈦海綿與低氧鈦廢料和合金元素混合在一起,焊接成
電極,然後在電極下熔化真空工藝重複兩到三次以確保化學成分均勻鑄錠重量為 6-11 噸經濟學需要鍛造和軋製/擠壓 6 到 11 公噸鑄錠
通過高温鍛造分解成方坯(或板)然後將方坯加熱和軋製或擠壓成板材、板材、棒材、線材等。每個重新加熱步驟都需要多次再加熱 Ti-O “alpha case”
層磨機產品產量很低,例如,鑄錠的產量為 55-60%” 英制板材傳統加工廠產品通常需要加工成最終的鈦金屬產品,因此與最終產品相比,廢料生成量很高(即,
“買入飛行” 比率)“買入飛行” 比率通常會導致
*IperionX 擁有 HAMR 和 HSPT
技術的專有權。21 鈦廢料 HAMR “提煉” 3,000 美元至 15,000 美元/噸 50,000 美元至 200,000 美元/噸鈦粉末 75,000 美元至 200,000 美元+/t HSPT “鍛造” 少量加工傳統加工添加劑 Mftg/3D
打印接近淨形狀的鈦磨機產品 $200,000+/t HSPT “鍛造” 少量加工傳統加工添加劑 Mftg/3D
打印鈦磨機產品接近淨形狀的產品 $200,000+/t “精製” 技術氫氣輔助金屬熱還原(“HAMR”)工藝以猶他大學
冶金工程教授方扎克·方博士的科學突破為基礎 HAMR 著作通過破壞鈦氧鍵的穩定性並允許簡單的還原過程(類似於鐵礦石轉鐵),HAMR 過程是一種低温 (
HAMR — 革命過程背後的突破性科學最常見的
金屬可以通過碳(或氫氣)從氧化物中還原為金屬 —— 由於鈦氧鍵的穩定性,二氧化鈦(“TiO2”)的情況並非如此。1940 年,威廉·克羅爾發明了一種工藝來克服這一挑戰,它
依靠碳熱反應對二氧化鈦進行氯化來產生 TiCl4,然後將其還原通過在真空中熔融鎂並蒸餾製成海綿鈦(原生金屬)然後將海綿鈦多次真空熔化成
製造一種鈦錠,然後可以熱加工成軋機產品 Zak Fang 博士在 2016 年發現,固體鎂可以在氫氣環境下還原二氧化鈦,因為氫氣會破壞鈦氧鍵的穩定 — 氫輔助
金屬熱還原 (“HAMR”) 該原理也適用於再生鈦廢料的脱氧,因為最難 “清潔” 的雜質是表面吸收氧氣——尤其普遍加工廢料 HAMR
徹底改變了用礦物或廢料製造鈦金屬的能力以前認為氫不可能對鈦氧鍵產生影響 Ti-O 鍵在不同的重量百分比(實線)下的 Ti-O-H 鍵與 Ti-O-H 鍵在
不同的重量百分比(虛線)下不穩定 @ 700 Co -255 -245 -245 -235 -225 -225 -220 0.0 0.1 0.5 0.3 摩爾比 H /Ti 氧勢能,kcal/mole O2 Ti-2.0WT% O2 Ti-2.0WT% O-220 0.1 0.4 0.5 0.3 摩爾比 H Ti-1.0WT% O-H Ti-0.5wt% O-H Ti-0.166WT%
O-H Ti-2.0WT% O Ti-0.166WT% O 氧化鎂 Ti-1.0WT% O Ti-0.5WT% O Ti-0.5WT% O * IperionX 擁有收購 HAMR 技術和其他相關技術的獨家選擇權方博士的歷史:
https://powder.metallurgy.utah.edu/research/hamr.php HAMR 原創發現文章 “利用升級後的鈦渣高效生產鈦金屬的新化學途徑”:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894715015016 22
300 200 100 600 500 400 700 900 1000 1200 1000 000 100,000 100,000 個數字
燒結時最大應力 (MPa) HSPT HSPT GIFED HSPT+GIF+HT(球狀)HSPT+GIF+HT(雙模態)磨機退火預合金混合元素真空燒結微觀結構 HSPT 燒結時的
微觀結構 HSPT — 鍛造優質鈦,未經鍛造工藝 IperionX 擁有 HSPT 技術的專有權。23 專有的氫燒結和相變(“HSPT”)技術是一種
粉末冶金生產鍛造優質鈦近淨形狀零件和組件的途徑 HSPT 具有可與鍛造工藝競爭的機械性能,但避免了與
相關的高成本和高排放。該工藝接受通過 HAMR 生產的角粉作為原料 HSPT 技術與 HAMR 相結合,為最具挑戰性的
應用提供了低成本和可持續生產高質量鈦零件的明確途徑 HSPT = 氫燒結和相變;GIF = 氣態等靜壓鍛造;HT = 熱處理
IPERIONX 限量版 ABN 84 618 935 372