کاربرد آلیاژ تیتانیوم

تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم فلزات ساختاری مهمی هستند که در دهه 1950 توسعه یافتند. تیتانیوم به دلیل چگالی کم، استحکام ویژه بالا، هدایت حرارتی کم، مقاومت خوب در دمای بالا و دمای پایین، مقاومت در برابر خوردگی قوی و منابع غنی، به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شود. بسیاری از کشورهای جهان به اهمیت مواد آلیاژ تیتانیوم پی برده اند، تحقیق و توسعه انجام داده اند و کاربردهای عملی در بسیاری از صنایع به دست آورده اند.

 

خواص تیتانیوم خالص تجاری:

تیتانیوم خالص دارای پلاستیسیته خوب، استحکام کم است و به راحتی شکل می گیرد. پس از تبلور، یک تبدیل آلوتروپیک وجود دارد. هنگامی که تا 882 درجه حرارت داده می شود، تیتانیوم شبکه شش ضلعی نزدیک به تیتانیوم شبکه مکعبی در مرکز بدنه تبدیل می شود. در بسیاری از رسانه ها، مقاومت به خوردگی تیتانیوم بهتر از فولاد ضد زنگ است، به ویژه توانایی مقاومت در برابر خوردگی آب دریا بسیار برجسته است. گریدهای تیتانیوم خالص تجاری GR1، GR2، GR3 و GR4 هستند. هر چه عدد عیار بزرگتر باشد، کسر جرمی ناخالصی ها بیشتر می شود.

 

ویژگی های آلیاژ تیتانیوم:

Titanium alloy (α+β) has better strength, heat resistance, and plasticity, and can be strengthened by heat treatment, so it has a wide range of applications. The grades of (α+β) titanium alloys include Gr5, Gr7, Gr9, Gr11, Gr23, etc. Among them, Ti-6Al-4V is the most widely used. After quenching (heating at 930 ℃) and aging treatment (540 ℃, 2 h), its R m can reach 1 274 MPa, A>13 درصد، و دارای مقاومت در برابر خزش، چقرمگی در دمای پایین و مقاومت در برابر خوردگی خوب است. آلیاژ Gr5 برای ساخت قطعات زیر 400 درجه و در دماهای پایین مانند پوسته موتور موشک، ظروف سوخت هیدروژن مایع برای راکت و موشک و غیره مناسب است.

 

ارجاع به تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم:

1. زمینه های کاربردی هوانوردی:

⑴موتور، عمدتاً اجزای کمپرسور، از جمله تیغه ها، توپی ها، دریچه های راهنمای ورودی و محفظه ها.

⑵ ارابه فرود / قاب پشتیبانی و غیره

⑶ اسکلت هواپیما

⑷قطعات پرچین برای پوست بال و تثبیت داخلی

2. میدان هوافضا

⑴می توان از آن در ظروف پرفشار، مخازن ذخیره سوخت، موتورهای موشک، و محفظه موشک در صنایع موشک، موشک و فضاپیما استفاده کرد.

⑵ پوسته و اسکلت ساختاری کابین فضایی، ارابه فرود اصلی، ماژول قمری و غیره.

3. میدان نظامی

⑴بدنه تحت فشار زیردریایی. سکان، براکت شفت، شیر توپی، پمپ آتش نشانی، مبدل حرارتی، کولر، گنبد سونار بدنه، سیستم رانش جت آب نیروگاه

پروانه و شفت پروانه.

⑵ سیستم لوله کشی کشتی، ریخته گری و غیره. کندانسور، مولد بخار، شیر، فلنج بزرگ، پرتاب کننده اژدر، آنتن شلاقی، بدنه پمپ و غیره روی کشتی همه از تیتانیوم ساخته شده اند.

(3) برخی از وسایل مانند لوله تفنگ، وسایل نقلیه زرهی، تجهیزات مهندسی و تانک های جدید نیز از مواد تیتانیوم ساخته شده اند.

4. سیستم شیمیایی

⑴آلیاژهای تیتانیوم و تیتانیوم را می توان برای ساخت مبدل های حرارتی، برج های واکنش، تقطیرها، اسکرابرها، سینت سایزرها، اتوکلاوها، شیرها، مجراها، پمپ ها، لوله ها و غیره استفاده کرد.

(2) کاربرد مواد تیتانیوم در صنایع شیمیایی عمدتاً کلرآلکالی، خاکستر سودا، ساخت نمک خلاء، فیبر پتروشیمی، صنایع شیمیایی خوب و غیره است.

5. کاربرد تجهیزات تیتانیوم در صنعت نفت (مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم)

(1) نفت خام حاوی سولفیدها و کلریدها است که برای تجهیزات بسیار خورنده هستند و تیتانیوم اساساً مشکل خوردگی تجهیزات را حل می کند.

(2) تجهیزات تیتانیوم به طور گسترده در فرآیند تولید پالایشگاه ها استفاده می شود.

6. کاربرد تجهیزات تیتانیوم در صنعت متالورژی

⑴در تولید نیکل الکترولیتی، تجهیزات در معرض محلول‌هایی با محتوای اسید بالا و یون‌های فعال قرار می‌گیرند و تیتانیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد، بنابراین به یک ماده ایده‌آل برای ساخت تجهیزات نیکل الکترولیتی تبدیل می‌شود.

⑵کاربرد تجهیزات تیتانیوم در تولید مس الکترولیتی: اکثر هیترها و صفحات مادر کاتدی در تولید مس الکترولیتی از تیتانیوم ساخته شده اند.

(3) هیدرومتالورژی سایر فلزات: تجهیزات تیتانیوم همچنین برای ذوب کبالت، روی، آلومینیوم، جیوه و غیره و تصفیه اسید تنگستیک و غیره استفاده می شود.

 

7. کاربرد تجهیزات تیتانیوم در مهندسی اقیانوس

⑴ توسعه نفت و گاز فراساحلی

(2) تیتانیوم دارای مقاومت در برابر خوردگی قوی و استحکام ویژه بالا است و در نمک زدایی آب دریا و کشتی سازی استفاده می شود.

 

8. کاربرد تیتانیوم در پزشکی

(1) ایمپلنت های انسانی: تیتانیوم مدول کم، استحکام بالا و زیست سازگاری عالی دارد. اغلب به عنوان ماده ای جایگزین برای استخوان های انسان در پزشکی استفاده می شود. از تیتانیوم برای ساخت مفاصل آرنج، پیچ های استخوانی، مفاصل لگن و زانو و صفحات استخوانی استفاده می شود.

⑵ایمپلنت های دندانی، روکش ها و بریج ها، استنت های داخل دندانی، سیم های دندان و ارتودنسی، ابزار تیتانیومی برای جراحی، داروها، جعبه های تنظیم کننده ضربان قلب و غیره.

 

9. کالاهای ورزشی

سر باشگاه گلف از آلیاژ تیتانیوم، دوچرخه تیتانیوم، راکت بدمینتون تیتانیومی، راکت تنیس، زین برای اسب سواران و غیره ساخته شده است.

 

10. صنعت خودروسازی:

استفاده از آلیاژ تیتانیوم تایجی در خودروها می تواند نقش جامعی در کاهش وزن، صرفه جویی در انرژی، جذب ضربه، کاهش نویز، کاهش آلودگی، افزایش عمر و بهبود ایمنی و راحتی خودرو داشته باشد.