حقایق اساسی در مورد تیتانیوم

تیتانیوم یک فلز گذار سبک وزن، قوی و مقاوم در برابر خوردگی با شماره اتمی 22 و علامت شیمیایی Ti است. این فلز دو نوع دارد: نوع α، که دارای یک سیستم کریستالی شش گوشه ای است،و تیتانیوم βتیتانیوم دارای یک سیستم کریستالی مکعب است. رایج ترین ترکیب تیتانیوم دی اکسید است که برای تولید رنگدانه های سفید استفاده می شود. تیتانیوم نسبتا فراوان است و در میان تمام عناصر دهم است.در تقریبا همه موجودات زنده وجود دارهتیتانیوم نیاز بهفرآیند Kroll یا Hunterبرای استخراج آن از سنگ معدنی اولیه، به طور عمده ایلمنیت و روتیل.

خواصتیتان

تیتانیوم فلزی است که درخشش و انعطاف پذیری فلزی دارد. این فلز دارای تراکم کم، قدرت مکانیکی بالا و پردازش آسان است.یک آلیاژ تیتانیوم مقاوم در برابر حرارت جدید که می تواند در برابر دمای 600 درجه سانتیگراد یا بالاتر مقاومت کند، توسعه یافته است.

آلیاژ های تیتانیوم مقاومت خوبی در برابر دمای پایین دارند که آنها را برای تجهیزات دمای پایین مانند مخازن ذخیره سازی ایده آل می کند. تیتانیوم به خاطر عملکرد ضد خنک کننده خود شناخته شده است.که باعث می شود آن را مفید برای شکننده های فوق صوتی پزشکی و بلندگوهای صوتی بالا.

تیتانیوم غیر سمی و سازگار با بافت های انسانی است، که آن را درصنعت پزشکیشباهت بین مقاومت کششی تیتانیوم و مقاومت کششی نشان دهنده تغییر شکل پلاستیکی ضعیف در طول شکل گیری است. مقاومت حرارتی تیتانیوم کم است.اجازه کاهش ضخامت دیوار در حالی که عملکرد انتقال گرما را حفظ می کند.

ماژول انعطاف پذیری تیتانیوم 106.4 GPa است که 57 درصد از فولاد است.

در زیر داده های انرژی یونیزاسیون تیتانیوم (در kJ/mol) ارائه شده است.

M-M+ 658

M+ M2+ 1310

M2+ M3+ 2652

M3+ M4+ 4175

M4+ M5+ 9573

M5+ M6+ 11516

M6+ M7+ 13590

M7+ M8+ 16260

M8+ M9+ 18640

M9+ M10+ 20830

شماره کریستال:

a = 295.08 pm

b = 295.08 pm

c = 468.55 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

نقطه ذوب تیتانیوم چیست؟

نقطه ذوب تیتانیوم خالص از نظر نظری بالاتر از اکثر فلزات است. برای دقیق تر بودن، نقطه ذوب تیتانیوم 1725 درجه سانتیگراد است.

تیتانیوم با توجه به پیوندهای شیمیایی قوی بین اتم های آن، نقطه ذوب بالایی دارد.این پیوندهای قوی باعث می شود که تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی داشته باشد و به آن اجازه می دهد بدون تغییر شکل یا شکستن به ترکیبات دیگر در برابر دمای بالا مقاومت کند.

چرا دانستن نقاط ذوب شدنتیتان?

برای درک ویژگی های تیتانیوم، دانستن نقطه ذوب فلزات مختلف ضروری است. این عامل بر کاربرد و عملکرد فلز در کاربردهای مختلف تأثیر می گذارد.همچنین بر فرآیند تولید فلز تاثیر می گذاردساختتوانایی.

عوامل تاثیرگذار بر دمای ذوب تیتانیوم

هنگامی که شما دمای ذوب شدن تیتانیوم را بررسی می کنید، خواهید دید که این فلز در شکل خالص خود در 1725 درجه سانتیگراد ذوب می شود. با این حال، ممکن است برخی از تغییرات را بسته به سطح خلوص مشاهده کنید.برای مثال، اگر تحرک پخش اتم های تیتانیوم تغییر کند، نقطه ذوب ممکن است 450 °C تغییر کند. بنابراین، برخی از آلیاژ های تیتانیوم ممکن است نقاط ذوب بالاتر داشته باشند.

در اینجا چند مثال از رایج ترین نقاط ذوب آلیاژ تیتانیوم وجود دارد:

Ti 6AL-4V: ۱۸۷۸ ️ ۱۹۳۳°C

Ti 6AL ELI: 1604 ′′ 1660°C

Ti 3Al 25: ≤1700°C

Ti 5Al-2.5S: ≤1590°C

مهم است که به یاد داشته باشید که فرآیندهایی مانند تقویت پراکندگی می تواند به طور قابل توجهی نقطه ذوب تیتانیوم را بهبود بخشد.

مقایسه نقاط ذوب تیتانیوم و فلزات دیگر

در اینجا نقاط ذوب تیتانیوم و برخی از فلزات رایج دیگر برای مقایسه وجود دارد:

تیتانیوم: 1670°C

آلومینیوم: 660°C

آلومینیوم برنز: 1027-1038°C

مس: 930°C

مس: ۱۰۸۴ درجه سانتیگراد

آهن ریخته 1127 تا 1204

فولاد کربن 1371 تا 1593

کروم: 1860°C

طلا: 1063 درجه سانتیگراد

انکونل: 1390-1425°C

ترکیب: 1390 تا 1425°C

سرب: 328°C

مولیبدن: 2620°C

منیزیم: 349 تا 649 درجه سانتیگراد

نیکل: 1453°C

پلاتین: 1770°C

روتنیوم: 2482°C

نقره: 961 درجه سانتیگراد

فولاد ضد زنگ: ۱۳۷۵ ۰۱۵۳۰°C

وولفستم: 3400 درجه سانتیگراد

وانادیوم: 1900°C

زرکونیوم: 1854°C

زنک: 420 درجه سانتیگراد

تاثیر نقطه ذوب تیتانیوم بر خواص و کاربرد آن

نقطه ذوب تیتانیوم یک خاصیت فیزیکی حیاتی است که تا حد زیادی بر خواص و کاربردهای مواد تیتانیوم تأثیر می گذارد. این عمدتا در جنبه های زیر منعکس می شود:

فرآیند آماده سازی

درجه ذوب تیتانیوم بالا باعث می شود که فرآیند آماده سازی آن بسیار پیچیده باشد.فرآیند های آماده سازی ویژه ای مانند ذوب دمای بالا یا فلزات سازی پودر به طور کلی برای به دست آوردن مواد تیتانیوم با خلوص بالا مورد نیاز است..

خواص مکانیکی

نقطه ذوب بالای تیتانیوم ثبات حرارتی بالا و مقاومت در برابر گسترش حرارتی را تضمین می کند و باعث می شود که کمتر در معرض تغییر شکل و تغییر شکل پلاستیکی باشد.خواص مکانیکی تیتانیوم معمولا نسبتا پایدار است، با مقاومت کششی خوب و ماژول انعطاف پذیری.

درمان گرما

مواد تیتانیومی با نقطه ذوب بالا در طول درمان حرارتی کمتر به تحول فاز مبتلا هستند و عملکرد درمان حرارتی عالی و میکروساخت پایدار دارند.می تواند خواص جامع مواد را بهبود بخشد، مانند سختی، قدرت و سختی.

دامنه کاربرد

درجه ذوب تیتانیوم نیز محدوده کاربرد آن را محدود می کند، عمدتا درهوافضا، انرژی هسته ای و دیگر محیط های با دمای بالا، قدرت بالا و مقاوم در برابر خوردگی استفاده می شود. در تجهیزات و دستگاه های دقیق مانند موتورهای هواپیمایی، اسکلت های بدنه،اجزای ساختاری کشتی، ایمپلنت های پزشکی و غیره

چگونه می توان درجه ذوب تیتانیوم را افزایش داد؟

ساختار جامد و خواص فیزیکی آن نقطه ذوب تیتانیوم را تعیین می کند. جنبه های مختلفی باید برای بهبود نقطه ذوب آن در نظر گرفته شوند، مانند خلوص، شکل کریستالی، عناصر آلیاژ،و فرایندهای ویژه.

مواد تیتانیومی با خلوص بالاتر به طور کلی دارای نقطه ذوب بالاتر هستند. برای دستیابی به این هدف، باید از مواد خام با خلوص بالا استفاده شود و ناخالصی ها باید در طول آماده سازی به حداقل برسد.

شکل کریستالی تیتانیوم همچنین بر نقطه ذوب آن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، نقطه ذوب یک آلیاژ نیمه تیتانیوم بالاتر از آلیاژ نیمه تیتانیوم است. بنابراین،مطالعه اثرات مواد تيتانيوم با اشکال مختلف بلور ضروری است.

عناصر اضافه شده به آلیاژ های تیتانیوم نیز به طور قابل توجهی بر نقطه ذوب آنها تأثیر می گذارد. با تنظیم نوع و محتوای عناصر آلیاژ، نقطه ذوب تیتانیوم می تواند بهبود یابد. به عنوان مثال،برخی از آلیاژ های تیتانیوم ساختاری با دمای بالا از عناصر ویژه ای مانند عناصر زمین های نادر و فلزات انتقالی برای افزایش نقطه ذوب خود استفاده می کنند.

تکنیک های ویژه پردازش و درمان حرارتی نیز می توانند نقطه ذوب مواد تیتانیوم را بهبود بخشند.فرآیندهای جدید مانند ذوب قوس پلاسما و پوشش لیزر می تواند به طور موثر نقطه ذوب مواد تیتانیوم را بهبود بخشد.

نقطه ذوب تیتانیوم یکی از خواص فیزیکی ضروری آن است که به طور قابل توجهی بر خواص و کاربردهای مواد تیتانیوم تأثیر می گذارد.نقطه ذوب تیتانیوم تقریباً 1660 °C است، و ارزش خاص آن به عواملی مانند خلوص تیتانیوم، عناصر آلیاژ و ساختار کریستالی بستگی دارد. بنابراین، برای بهبود نقطه ذوب آن، لازم است جنبه های متعددی را در نظر بگیرید،از جمله کنترل خلوص، انتخاب مناسب آلیاژ، تنظیم ساختار کریستال و تکنیک های ویژه.