Чжиган Зак Фанг получил премию Гумбольдта

Перепечатка из Научного колледжа.

Металлический титан (Ti), ценимый за высокое соотношение прочности и веса, коррозионную стойкость и биосовместимость, является важнейшим материалом в аэрокосмической, оборонной и медицинской промышленности, но его более широкое использование сдерживается чрезмерно высокой стоимостью.

Именно здесь в игру вступает профессор материаловедения и металлургического машиностроения Чжиган Зак Фанг. Недавно получивший престижную премию Гумбольдта за исследования, Фанг разработал революционную технологию, которая позволяет производить высококачественный титановый порошок с низким уровнем выбросов углерода при значительно сниженных затратах. Технология, разработанная Фангом, известная как процесс металлотермического восстановления с водородом (HAMR), основана на открытии новой науки о влиянии водорода на стабильность твердых растворов Ti с высоким содержанием кислорода (до 14 мас.%).

«Металлический титан трудно производить из-за его сильного сродства к кислороду», — сказал Фанг, которого ранее в этом месяце уведомили о проекте Гумбольдта, который способствует научному сотрудничеству между исследовательскими институтами в США и Германии. Он обнаружил, что связь между титаном и кислородом может быть дестабилизирована путем внедрения атомов водорода в решетки твердого раствора оксида титана (II) (Ti-O), что привело к совершенно новому подходу к устойчивому производству титана с низким содержанием кислорода с минимальными затратами энергии и затрат.

«За счет значительного снижения затрат и выбросов углекислого газа при производстве титанового порошка процесс HAMR может фундаментально разрушить и преобразовать мировую металлургическую индустрию титана», — продолжил Фанг.

Сегодня США импортируют почти 100% «титановой губки», которую они потребляют каждый год, произведенной по старому процессу, который неэффективен, дорог и энергоемок. Китай и Россия контролируют около 70% мирового рынка губчатого титана, что создает значительную уязвимость цепочки поставок металла, имеющего решающее значение для национальной обороны Америки. Текущий рыночный процесс создания металлического титана нагревает титановую руду до 1800 градусов по Фаренгейту и вступает в реакцию с газообразным хлором и нефтяным коксом с образованием тетрахлорида титана. Это химическое соединение очищается, восстанавливается расплавленным магнием в атмосфере аргона в течение четырех дней, а затем перегоняется в вакууме до пористой, хрупкой формы титана, известной как «губка». Затем его измельчают и плавят для изготовления слитков и других видов титана. результаты проката, которые отправляются производителям титановой продукции.

ФОТОГРАФИЯ: Университет Юты.

Чжиган Зак Фанг, профессор металлургического машиностроения (справа) и Пей Сунь, научный сотрудник исследовательской лаборатории порошковой металлургии (слева), описывают процесс восстановления коммерческого диоксида титана в конечный чистый титановый порошок.

Исследования Фанга, которые привели к созданию технологии HAMR, обещают радикально повысить энергоэффективность. Процесс HAMR может производить первичный металлический титан из минералов или титанового лома. В результате титановый лом с высоким содержанием кислорода превращается в титановые порошки с низким содержанием кислорода, которые соответствуют или превосходят строгие стандарты аэрокосмической и биомедицинской промышленности.

Титановый порошок может использоваться для аддитивного производства или порошковой металлургии для производства продукции в широком спектре требовательных применений, включая аэрокосмическую, оборонную, биомедицинскую и другие гражданские применения, с существенно повышенным уровнем устойчивости.

Ежегодно Фонд Александра фон Гумбольдта вручает до 100 премий Гумбольдта за исследования ведущим исследователям всех дисциплин из-за границы в знак признания их академической успеваемости на сегодняшний день. Премия Гумбольдта, также известная как Премия Гумбольдта за исследования, с денежной премией в размере 60 000 евро, ежегодно вручается всемирно известным ученым и ученым и названа в честь покойного прусского натуралиста и исследователя Александра фон Гумбольдта.

Изобретатель ряда технологических процессов, Фанг является всемирно признанным новатором в области цементированного карбида вольфрама, тугоплавких металлов, титана, порошковой металлургии и гидрида металла для хранения водорода и тепловой энергии. До прихода в U Фанг более десяти лет успешно занимался исследованиями и разработками в сфере промышленности. Он является автором или соавтором более 180 рецензируемых публикаций. Он является единственным или соавтором более чем 60 выданных патентов США. Он основал/соучредил две начинающие компании и успешно коммерциализировал несколько технологий карбида вольфрама и титана.