Titanfolie hat aufgrund ihrer hohen Festigkeit, ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer ausgezeichneten Biokompatibilität unersetzliche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Medizin.Im Folgenden werden die spezifischen Anwendungsszenarien erläutert., technische Anforderungen und typische Fälle in den beiden Hauptbereichen:
一Luft- und Raumfahrt: Schlüsselmaterialien in extremen Umgebungen
mit einer Breite von nicht mehr als 15 mmist hauptsächlich im Luft- und Raumfahrtbereich für die Reduzierung des Baugrundgewichts, hochtemperatur-/korrosionsbeständige Bauteile, Abschirmung elektronischer Geräte und andere Szenarien verwendet,und muss strengen Anforderungen an mechanische Eigenschaften und Umweltausfallfähigkeit entsprechen.
1- Strukturelle Komponenten und thermischer Schutz
Anwendungsszenarien:
Leichtgewichtige Bauteile wie Flugzeughülsen, Flügelrahmen und Trennwände des Motorraumsmit einer Breite von nicht mehr als 20 mm,hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, um das Gewicht der gesamten Maschine zu reduzieren (wie bei der Boeing 787 ist die Titallegierung für den Rumpf 15%).
Düsen für Raketenmotoren, Wärmeschutzschichten für Raumfahrzeugemit einer Breite von mehr als 20 mm,.
Technische Anforderungen:
Zugfestigkeit ≥ 800 MPa, Dehnung ≥ 10% und müssen die Müdigkeitstests bestehen (die Zehntausende von Start- und Landungs-/Flugzyklen simulieren).
Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit: Langlebigkeit bei 500°C, Oberflächen-Oxid-Schichtdicke < 5 μm.
2. Elektronische Ausrüstung und elektromagnetische Abschirmung
Anwendungsszenarien:
Electromagnetic shielding covers of satellite communication equipment and radar systems use the conductivity of titanium foil (electrical conductivity is about 18% of copper) to block external interference.
Das Wärmeabbau-Substrat von Avionikgeräten kombiniertTitanschichtmit keramischen/metallischen Verbundwerkstoffen, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeit ≈15 W/m・K) und Isolationskompatibilität zu erreichen.
Technische Anforderungen:
Die Prüfungen sind auf der Grundlage der in Absatz 1 Buchstabe a genannten Verfahren durchgeführt.
3- Versiegelung und Verbindung in extremen Umgebungen
Anwendungsszenarien:
Versiegelungsdichtungen von Kraftstoffsystemen für Luftfahrtmotoren, widerstandsfähig gegen Kerosinkorrosion und -vibrationen; Versiegelungsfolienstreifen von Vakuumlocken von Raumfahrzeugen zur Verhinderung von Gaslecks.
Die Schraubschleifen an verschraubten Gelenken nutzen den Speichereffekt vonTitanschicht(Erhaltung der Vorbelastung nach leichter plastischer Verformung).
Ein typischer Fall:
Die Titallegierungsfolie des Airbus A350 XWB reduziert die Leckage des Kraftstoffsystems um mehr als 90%.
二Medizinischer Bereich: doppelte Benchmarks für Sicherheit und Leistung
Im medizinischen Bereich konzentriert sich Titanfolie auf implantierbare Geräte, präzise chirurgische Werkzeuge und In-vitro-Geräte.Beständigkeit gegen Korrosion durch Körperflüssigkeiten, und Verarbeitungsgenauigkeit.
1. Implantierbare medizinische Geräte
Anwendungsszenarien:
Orthopädische Implantate: z. B. Titan-Gitter für Schädelreparatur- und Spinalfusionsgeräte (Titanfolie wird in eine poröse Struktur gestempelt, um das Wachstum von Knochenzellen zu fördern),mit der Osteokonduktivität von Titan (die Bindungsfestigkeit an menschliche Knochen beträgt mehr als 30 MPa).
Herzstent: Eine ultradünne Titanschicht (Stärke 0,05-0,1 mm) wird mit einem Laser in eine Maschenstruktur geschnitten, um die Blutgefäße zu stützen und die Flexibilität zu erhalten (radial unterstützende Kraft ≥5N/mm).
Technische Normen:
Es muss der Norm ISO 5832-2 (Titan und Titanlegierungen für chirurgische Implantate) entsprechen, Reinheit ≥ 99,5%, Verunreinigungsanteil (wie Fe, C, N) ≤ 0,3%.
Die Oberfläche muss elektropoliert (Rohheit Ra ≤ 0,2 μm) und mit Plasma behandelt werden, um die Zelladhäsion zu verbessern.
2Präzisionschirurgische Instrumente
Anwendungsszenarien:
Mikrochirurgische Klingen (Stärke ≤ 0,02 mm), endoskopische Biopsie-Griffeln, mit der hohen Härte (HV ≥ 200) und Ermüdungsbeständigkeit von Titanfolie (wiederholtes Öffnen und Schließen von000 mal ohne Verformung).
Zähneimplantat-Basisanschlussteile, Titanschicht ist in Mikron-Grad-Fäden mit einer Genauigkeit von ± 5 μm gestempelt.
Verarbeitungsprobleme:
Die Mikro-Stempeltechnologie (Genauigkeit der Form ± 1μm) und die Elektrosparkbearbeitung sind erforderlich, um eine Leistungszerstörung durch Überhitzung des Materials zu vermeiden.
3In vitro-Medizingeräte
Anwendungsszenarien:
Elektrodenfolie eines tragbaren Blutzuckermessers, Platin/Iridium-Beschichtung auf der Oberfläche von Titanfolie,Verbesserung der elektrochemischen Stabilität (Stromverfall < 5% nach 500 Zyklen von Zyklusvoltmetrieprüfungen).
Die Titallegierung des Dialysators kann einer Desinfektion mit Natriumhypochloritlösung standhalten (Korrosionsrate < 0,001 mm/Jahr bei einer Konzentration von 2000 ppm).
Ein typischer Fall:
Das Herzventil mit dem Medtronic CoreValve Transkatheter verwendetTitanschichtDie Durchlässigkeit beträgt mehr als 95% 10 Jahre nach der Operation.
三Kerntechnologische Herausforderungen und Entwicklungstrends
1Luft- und Raumfahrt
Herausforderungen:
Einheitliche Walzung von ultradünner Titanschicht (< 0,05 mm): Ein Schmierungsprozess auf Nanoniveau (z. B. ionische Flüssigkeitsschmierung) muss entwickelt werden, um die Dickenfluktuationen zu reduzieren.
Antioxidationsbeschichtung bei hohen Temperaturen: Forschung an einer Verbundbeschichtung aus Titannitrid (TiN) /Aluminiumoxid (Al2O3) zur Erhöhung der Temperaturwiderstandsgrenze auf mehr als 800°C.
Der Trend:
3D-Druck von laminierten Strukturen aus Titanfolie (z. B. Elektronenstrahlschmelztechnologie) zur Herstellung von Komponenten für die thermische Steuerung komplexer Hohlräume.
2- Medizinisches Gebiet.
Herausforderungen:
Antibakterielle Modifikation von Titanfolie: Durch Oberflächeneinpflanzung von Silberionen/Nanozinkoxid beträgt die antibakterielle Wirksamkeit innerhalb von 24 Stunden > 99%.
Entwicklung von abbaubarer Titanfolie: Forschung an einer Titan-Magnesium-Kalzium-Legierung, Kontrolle der Abbaustrate bei 0,01-0,1 mm/Jahr, geeignet für vorübergehende Stützvorrichtungen.
Der Trend:
Titanfolie besteht aus bioaktiven Materialien (wie Hydroxyapatit), um eine bionische Knochenoberfläche zu konstruieren und den Heilungsprozess von Implantaten zu verkürzen.
Zusammenfassung
Der Einsatz von Titanfolie in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin ist im Wesentlichen eine exakte Übereinstimmung zwischen der Materialleistung und den Anforderungen des Szenarios:Der Luftfahrtbereich konzentriert sich auf die Zuverlässigkeit in extremen UmgebungenDie Entwicklung der Nanotechnologie und der Oberflächentechnik hat dazu geführt, dass die Forschung in den Bereichen Biosicherheit und funktionelle Anpassung zunehmend in den Mittelpunkt gerückt ist.Titanfolie eröffnet neue Möglichkeiten in modernsten Bereichen wie wiederverwendbaren Raumfahrzeugen und abbaubaren medizinischen Implantaten.
Titanfolie hat aufgrund ihrer hohen Festigkeit, ihres geringen Gewichts, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer ausgezeichneten Biokompatibilität unersetzliche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und in der Medizin.Im Folgenden werden die spezifischen Anwendungsszenarien erläutert., technische Anforderungen und typische Fälle in den beiden Hauptbereichen:
一Luft- und Raumfahrt: Schlüsselmaterialien in extremen Umgebungen
mit einer Breite von nicht mehr als 15 mmist hauptsächlich im Luft- und Raumfahrtbereich für die Reduzierung des Baugrundgewichts, hochtemperatur-/korrosionsbeständige Bauteile, Abschirmung elektronischer Geräte und andere Szenarien verwendet,und muss strengen Anforderungen an mechanische Eigenschaften und Umweltausfallfähigkeit entsprechen.
1- Strukturelle Komponenten und thermischer Schutz
Anwendungsszenarien:
Leichtgewichtige Bauteile wie Flugzeughülsen, Flügelrahmen und Trennwände des Motorraumsmit einer Breite von nicht mehr als 20 mm,hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, um das Gewicht der gesamten Maschine zu reduzieren (wie bei der Boeing 787 ist die Titallegierung für den Rumpf 15%).
Düsen für Raketenmotoren, Wärmeschutzschichten für Raumfahrzeugemit einer Breite von mehr als 20 mm,.
Technische Anforderungen:
Zugfestigkeit ≥ 800 MPa, Dehnung ≥ 10% und müssen die Müdigkeitstests bestehen (die Zehntausende von Start- und Landungs-/Flugzyklen simulieren).
Hochtemperatur-Oxidationsbeständigkeit: Langlebigkeit bei 500°C, Oberflächen-Oxid-Schichtdicke < 5 μm.
2. Elektronische Ausrüstung und elektromagnetische Abschirmung
Anwendungsszenarien:
Electromagnetic shielding covers of satellite communication equipment and radar systems use the conductivity of titanium foil (electrical conductivity is about 18% of copper) to block external interference.
Das Wärmeabbau-Substrat von Avionikgeräten kombiniertTitanschichtmit keramischen/metallischen Verbundwerkstoffen, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit (Wärmeleitfähigkeit ≈15 W/m・K) und Isolationskompatibilität zu erreichen.
Technische Anforderungen:
Die Prüfungen sind auf der Grundlage der in Absatz 1 Buchstabe a genannten Verfahren durchgeführt.
3- Versiegelung und Verbindung in extremen Umgebungen
Anwendungsszenarien:
Versiegelungsdichtungen von Kraftstoffsystemen für Luftfahrtmotoren, widerstandsfähig gegen Kerosinkorrosion und -vibrationen; Versiegelungsfolienstreifen von Vakuumlocken von Raumfahrzeugen zur Verhinderung von Gaslecks.
Die Schraubschleifen an verschraubten Gelenken nutzen den Speichereffekt vonTitanschicht(Erhaltung der Vorbelastung nach leichter plastischer Verformung).
Ein typischer Fall:
Die Titallegierungsfolie des Airbus A350 XWB reduziert die Leckage des Kraftstoffsystems um mehr als 90%.
二Medizinischer Bereich: doppelte Benchmarks für Sicherheit und Leistung
Im medizinischen Bereich konzentriert sich Titanfolie auf implantierbare Geräte, präzise chirurgische Werkzeuge und In-vitro-Geräte.Beständigkeit gegen Korrosion durch Körperflüssigkeiten, und Verarbeitungsgenauigkeit.
1. Implantierbare medizinische Geräte
Anwendungsszenarien:
Orthopädische Implantate: z. B. Titan-Gitter für Schädelreparatur- und Spinalfusionsgeräte (Titanfolie wird in eine poröse Struktur gestempelt, um das Wachstum von Knochenzellen zu fördern),mit der Osteokonduktivität von Titan (die Bindungsfestigkeit an menschliche Knochen beträgt mehr als 30 MPa).
Herzstent: Eine ultradünne Titanschicht (Stärke 0,05-0,1 mm) wird mit einem Laser in eine Maschenstruktur geschnitten, um die Blutgefäße zu stützen und die Flexibilität zu erhalten (radial unterstützende Kraft ≥5N/mm).
Technische Normen:
Es muss der Norm ISO 5832-2 (Titan und Titanlegierungen für chirurgische Implantate) entsprechen, Reinheit ≥ 99,5%, Verunreinigungsanteil (wie Fe, C, N) ≤ 0,3%.
Die Oberfläche muss elektropoliert (Rohheit Ra ≤ 0,2 μm) und mit Plasma behandelt werden, um die Zelladhäsion zu verbessern.
2Präzisionschirurgische Instrumente
Anwendungsszenarien:
Mikrochirurgische Klingen (Stärke ≤ 0,02 mm), endoskopische Biopsie-Griffeln, mit der hohen Härte (HV ≥ 200) und Ermüdungsbeständigkeit von Titanfolie (wiederholtes Öffnen und Schließen von000 mal ohne Verformung).
Zähneimplantat-Basisanschlussteile, Titanschicht ist in Mikron-Grad-Fäden mit einer Genauigkeit von ± 5 μm gestempelt.
Verarbeitungsprobleme:
Die Mikro-Stempeltechnologie (Genauigkeit der Form ± 1μm) und die Elektrosparkbearbeitung sind erforderlich, um eine Leistungszerstörung durch Überhitzung des Materials zu vermeiden.
3In vitro-Medizingeräte
Anwendungsszenarien:
Elektrodenfolie eines tragbaren Blutzuckermessers, Platin/Iridium-Beschichtung auf der Oberfläche von Titanfolie,Verbesserung der elektrochemischen Stabilität (Stromverfall < 5% nach 500 Zyklen von Zyklusvoltmetrieprüfungen).
Die Titallegierung des Dialysators kann einer Desinfektion mit Natriumhypochloritlösung standhalten (Korrosionsrate < 0,001 mm/Jahr bei einer Konzentration von 2000 ppm).
Ein typischer Fall:
Das Herzventil mit dem Medtronic CoreValve Transkatheter verwendetTitanschichtDie Durchlässigkeit beträgt mehr als 95% 10 Jahre nach der Operation.
三Kerntechnologische Herausforderungen und Entwicklungstrends
1Luft- und Raumfahrt
Herausforderungen:
Einheitliche Walzung von ultradünner Titanschicht (< 0,05 mm): Ein Schmierungsprozess auf Nanoniveau (z. B. ionische Flüssigkeitsschmierung) muss entwickelt werden, um die Dickenfluktuationen zu reduzieren.
Antioxidationsbeschichtung bei hohen Temperaturen: Forschung an einer Verbundbeschichtung aus Titannitrid (TiN) /Aluminiumoxid (Al2O3) zur Erhöhung der Temperaturwiderstandsgrenze auf mehr als 800°C.
Der Trend:
3D-Druck von laminierten Strukturen aus Titanfolie (z. B. Elektronenstrahlschmelztechnologie) zur Herstellung von Komponenten für die thermische Steuerung komplexer Hohlräume.
2- Medizinisches Gebiet.
Herausforderungen:
Antibakterielle Modifikation von Titanfolie: Durch Oberflächeneinpflanzung von Silberionen/Nanozinkoxid beträgt die antibakterielle Wirksamkeit innerhalb von 24 Stunden > 99%.
Entwicklung von abbaubarer Titanfolie: Forschung an einer Titan-Magnesium-Kalzium-Legierung, Kontrolle der Abbaustrate bei 0,01-0,1 mm/Jahr, geeignet für vorübergehende Stützvorrichtungen.
Der Trend:
Titanfolie besteht aus bioaktiven Materialien (wie Hydroxyapatit), um eine bionische Knochenoberfläche zu konstruieren und den Heilungsprozess von Implantaten zu verkürzen.
Zusammenfassung
Der Einsatz von Titanfolie in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizin ist im Wesentlichen eine exakte Übereinstimmung zwischen der Materialleistung und den Anforderungen des Szenarios:Der Luftfahrtbereich konzentriert sich auf die Zuverlässigkeit in extremen UmgebungenDie Entwicklung der Nanotechnologie und der Oberflächentechnik hat dazu geführt, dass die Forschung in den Bereichen Biosicherheit und funktionelle Anpassung zunehmend in den Mittelpunkt gerückt ist.Titanfolie eröffnet neue Möglichkeiten in modernsten Bereichen wie wiederverwendbaren Raumfahrzeugen und abbaubaren medizinischen Implantaten.
