التيتانيوم هو معدن متعدد الاستخدامات وقيم معروف بقوته ومقاومته للتآكل وخصائصه الفيزيائية الفريدة. ويستخدم في تطبيقات مختلفة تتراوح من الفضاء إلى الزرع الطبي.فهم الاختلافات بين التيتانيوم النقي والصفائح التيتانيوم أمر حاسم لاختيار المواد المناسبة للتطبيقات المحددةتستكشف هذه المقالة الاختلافات بين التيتانيوم النقي والصفائح التيتانيومية ، بما في ذلك تصنيفاتها وخصائصها واستخداماتها النموذجية.
من بين معادن التيتانيوم، بما في ذلك لوحات التيتانيوم، قضبان التيتانيوم، أنابيب التيتانيوم، وما شابه ذلك، يتم تضمين كل من التيتانيوم النقي والسبائك التيتانيوم.الاختلاف الأكثر وضوحا بين التيتانيوم النقي و سبيكة التيتانيوم هو أن سبيكة التيتانيوم تضاف مع المواد الكيميائية مثل، Mo، Cr، Sn، الخ على أساس التيتانيوم النقي، وهذا هو بالضبط لأن هذه المواد الكيميائية تسبب اثنين من معادن التيتانيوم إلى الفرق في الأداء.ما يلي يسلط الضوء على تحليل التصنيفأداء واستخدام التيتانيوم النقي
تصنيف التيتانيوم النقي
يتم تصنيف التيتانيوم بناءً على نقائه وتكوينه. يمكن تقسيم المعدن إلى فئتين رئيسيتين: التيتانيوم عالي النقاء والتيتانيوم الصناعي النقي.
التيتانيوم عالي النقاء:هذا النوع له مستوى نقاء يصل إلى 99.9 ٪ ، وغالبا ما يستخدم في التطبيقات التي تتطلب مقاومة استثنائية للتآكل والتوافق البيولوجي ،مثل الزرع الطبي وبعض المكونات الفضائية عالية التقنية.
التيتانيوم الصناعي النقي:تشمل هذه الفئة التيتانيوم بمستوى نقاء يصل إلى 99.5 ٪. يتم تصنيفها إلى درجات TA1 و TA2 و TA3 ، مع ارتفاع الأرقام التي تشير إلى انخفاض النقاء. على سبيل المثال:
TA1:هذه الدرجة لديها أعلى نقاء داخل الفئة الصناعية وتقدم مقاومة ممتازة للتآكل.
الدرجة الثانيةهذه هي الدرجة الأكثر استخداما من التيتانيوم الصناعي، وتوازن النقاء مع التطبيقات العملية.
TA3:مع أدنى نقاء في هذه المجموعة ، يتم استخدام TA3 في التطبيقات الأكثر تطلبًا حيث يتطلب الأمر قوة أعلى.
خصائص التيتانيوم النقي
التيتانيوم له كثافة تبلغ حوالي 4.507 غرام / سم 3 ونقطة انصهار عالية تبلغ 1688 درجة مئوية. وهو يظهر تحولاً فريدًا في المرحلة عند 882.5 درجة مئوية:
مرحلة ألفا:في درجات حرارة أقل من 882.5 درجة مئوية ، يوجد التيتانيوم في بنية بلورية هيكساجونالية كثيفة. توفر هذه المرحلة قوة ومرونة جيدة.
مرحلة بيتا:فوق 882.5 درجة مئوية، يتحول التيتانيوم إلى بنية مكعبة مركزة على الجسم. هذه المرحلة تعزز قدرة المعدن على تحمل التشوه وتحسين خصائصه الميكانيكية عند درجات الحرارة العالية.
على الرغم من أن التيتانيوم النقي يحتوي على قوة منخفضة نسبيا مقارنة ببعض المعادن الأخرى ، إلا أنه يُقدّر للغاية لمقاومته الممتازة للتآكل ، والبلاستيكية الجيدة ، وصلابة درجة الحرارة المنخفضة.لديها أداء قطع ضعيف وتتطلب معالجة خاصة أثناء اللحام والتسخين بسبب ميلها إلى الحرق في الغلاف الجوي للنيتروجينغالبًا ما تكون محمية بأرجون عند تعرضها لدرجات حرارة عالية لمنع الأكسدة.
تعريف لوحة التيتانيوم
لوح التيتانيوم يشير إلى شكل معين من مواد التيتانيوم التي يتم معالجتها إلى أوراق أو ألواح مسطحة. عادة ما يستخدم هذا الشكل في تطبيقات صناعية وهيكلية مختلفة حيثرقيقة، أو ورقة متوسطة السماكة من التيتانيوم. يمكن تصنيع الألواح من مختلف فئات التيتانيوم ، بما في ذلك كل من التيتانيوم النقي والسبائك التيتانيوم.
التصنيع والمعالجة
يتم إنتاج لوحات التيتانيوم من خلال عدة عمليات تصنيع ، بما في ذلك:
التدحرجيتم تسخين التيتانيوم ومروره عبر الأطواق لتحقيق السماكة والسطح المطلوبين. هذه العملية مناسبة لإنتاج كميات كبيرة من لوحات التيتانيوم ذات سمك موحد.
صناعة النحاس:في بعض الحالات، يتم صياغة التيتانيوم إلى ألواح، والتي تنطوي على تسخين المعدن وتطبيق قوى ضغط لتشكيله.الصفائح المصقولة قد توفر خصائص ميكانيكية أفضل مقارنة بالصفائح المطاطية.
القطع والمعالجة:غالبًا ما يتم قطع ألواح التيتانيوم إلى حجمها وتصنيعها لتلبية متطلبات التصميم المحددة. تشمل هذه العمليات معدات متخصصة بسبب صلابة التيتانيوم وصعوبات القطع.
خصائص صفيحة التيتانيوم
تمتلك ألواح التيتانيوم خصائص سبيكة التيتانيوم أو الصف الذي صنعت منه. وهي تحتفظ بالخصائص الرئيسية للتيتانيوم ، بما في ذلك:
نسبة القوة إلى الوزن العالية:توفر لوحات التيتانيوم نسبة عالية من القوة إلى الوزن ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون فيها وفورات الوزن حاسمة ، مثل في صناعات الطيران والفضاء والسيارات.
مقاومة التآكل:توفر الألواح مقاومة استثنائية للتآكل ، وخاصة في البيئات القاسية. هذه الخصائص تجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات البحرية والكيميائية والصناعية.
التوافق الحيوي:عندما تكون مصنوعة من التيتانيوم النقي أو بعض سبائك التيتانيوم ، تكون الألواح متوافقة بيولوجيا ويمكن استخدامها في الزرع الطبي والأدوات الجراحية.
التركيب والنقاء
الفرق الرئيسي بين التيتانيوم النقي والصفائح التيتانيوم تكمن في تكوينها وشكلها. التيتانيوم النقي يشير إلى المعدن نفسه، والذي يمكن أن يكون في درجات مختلفة اعتمادا على نقائته.على النقيضالصفائح من التيتانيوم هي شكل معين من التيتانيوم تم معالجته إلى صفائح مسطحة. يمكن تصنيع صفائح التيتانيوم من التيتانيوم النقي أو سبائك التيتانيوم ، اعتمادًا على متطلبات التطبيق.
التطبيقات
التيتانيوم النقي:غالبًا ما يستخدم التيتانيوم النقي في التطبيقات التي تكون فيها خصائصه المحددة، مثل مقاومة التآكل العالية والتوافق البيولوجي، أمرًا حاسمًا. الاستخدامات الشائعة تشمل الزرع الطبي ،مكونات طيران عالية الأداء، وبعض معدات المعالجة الكيميائية.
صفيحة التيتانيوم:تستخدم لوحات التيتانيوم في التطبيقات التي تتطلب مادة مسطحة وصلبة. يتم استخدامها عادة في الهياكل الفضائية ومكونات السيارات وخزانات المعالجة الكيميائية والبيئات البحرية.اختيار نوع التيتانيوم لللوحة يعتمد على التطبيق المحدد والظروف البيئية.
المعالجة والتصنيع
التيتانيوم النقي:يمكن تصنيع المعدن إلى أشكال مختلفة، بما في ذلك قضبان وعصي ورقائق. قد تؤثر خصائصه على كيفية التعامل معه وتصنيعه.تحتاج إلى اعتبارات خاصة لللحام والمعالجة بسبب ميلها إلى الحرق في ظروف معينة.
صفيحة التيتانيوم:غالبًا ما يكون شكل الصفيحة أكثر ملاءمة للتطبيقات على نطاق واسع والمكونات الهيكلية.يتم إنتاجه عادة من خلال التدحرج أو التزوير ويمكن قطعها أو معالجتها لتلبية مواصفات دقيقة.
4تصنيف التيتانيوم النقي:
وفقًا لمحتوى الشوائب ، يتم تصنيف التيتانيوم إلى التيتانيوم عالي النقاء (نقاء 99.9٪) والتيتانيوم الصناعي النقي (نقاء 99.5٪).والتي تمثل بأرقام تسلسل TA + 1، 2 و 3 على التوالي كلما كان العدد أكبر كلما انخفضت النقاء
5أداء التيتانيوم النقي:
Ti: 4.507 g/cm3، Tm: 1688 °C. لديها نفس تحويل الإيزومرية، ≤882.5 °C هي مرحلة α من بنية هيكساجونال مقيدة، مرحلة β من ≥882.5 °C بنية مكعبة مركزة على الجسم.
التيتانيوم النقي لديه قوة منخفضة، ولكن قوة محددة عالية، ومرونة جيدة، صلابة جيدة في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة عالية للتآكل.التيتانيوم له خصائص جيدة في معالجة الضغط وأداء قطع ضعيفيمكن حرق التيتانيوم عن طريق التسخين في النيتروجين ، لذلك يجب حماية التيتانيوم من قبل الأرجون أثناء التسخين واللحام.
6. استخدام التيتانيوم النقي:
تحتوي نسبة الشوائب على تأثير كبير على أداء التيتانيوم. يمكن أن تزيد كمية صغيرة من الشوائب بشكل كبير من قوة التيتانيوم. لذلك،قوة التيتانيوم الصناعي النقي مرتفعة، قريب من مستوى سبيكة الألومنيوم عالية القوة ، ويستخدم أساسا لتبادل الحرارة من البتروكيماويات التي تعمل في درجات حرارة أقل من 350 درجة مئوية. ، المفاعلات، أجزاء السفن، جلود الطائرات، الخ
باختصار، الفرق بين التيتانيوم النقي والصفائح التيتانيوم تكمن في المقام الأول في تكوينها وشكلها. التيتانيوم النقي يشير إلى المعدن نفسه،تصنف حسب مستويات النقاء وتستخدم في التطبيقات التي تتطلب خصائص محددةلوح التيتانيوم، من ناحية أخرى، هو شكل معالج من التيتانيوم يستخدم في مختلف التطبيقات الصناعية والهيكلية.كلاهما له خصائص و تطبيقات فريدة من نوعها وفهم هذه الاختلافات أمر ضروري لاختيار المواد المناسبة لغرض معينسواء كنت بحاجة إلى نقاء عال من التيتانيوم للتطبيقات المتخصصة أو شكل عملي من صفائح التيتانيوم للاحتياجات الهيكلية،كل من أشكال التيتانيوم تقدم فوائد قيمة في سياقاتها.
