التيتانيوم، مثل جميع المواد، لديه مجموعة محددة من الخصائص الفيزيائية، وأحد أهمها هو نقطة انصهارها.نقطة انصهار التيتانيوم حوالي 1،668 درجة مئوية (3.034 درجة فهرنهايت). هذه نقطة الذوبان العالية نسبيا هي سمة هامة للتيتانيوم ولديها آثار مهمة على معالجتها وتطبيقاتها.
نقطة الذوبان فيما يتعلق بالربط
1. الارتباط المعدني
يمكن أن يعزى نقطة انصهار التيتانيوم العالية إلى ارتباطها المعدني. في التيتانيوم، يتم الاحتفاظ بالذرات معا بواسطة روابط معدنية قوية.هذه الروابط ناتجة عن نقل الإلكترونات بين ذرات المعادنتتأثر نواة التيتانيوم المشحونة إيجابياً بمياه الإلكترونات المنقرضة مما يخلق قوة متماسكة قويةوهذا هو السبب في ارتفاع درجة الحرارة، مثل 1668 درجة مئوية، مطلوبة لذوبان التيتانيوم.
2مقارنة مع المعادن الأخرى
- بالمقارنة مع بعض المعادن الشائعة الأخرى ، فإن نقطة انصهار التيتانيوم مرتفعة جداً. على سبيل المثال ، يبلغ نقطة انصهار الألومنيوم حوالي 660 درجة مئوية (1,220 درجة فهرنهايت) ،والذي هو أقل بكثير من التيتانيومالحديد له نقطة انصهار حوالي 1538 درجة مئوية (2800 درجة فهرنهايت) ، وهو أقل أيضا.نقطة انصهار التيتانيوم العالية تعطي لها بعض المزايا في التطبيقات التي تتطلب مقاومة درجات الحرارة العالية.
ذوبان وتجهيز التيتانيوم
1أساليب الصهر الصناعية
- في البيئات الصناعية، هناك طرق محددة تستخدم لذوبان التيتانيوم. واحدة من أكثر الطرق شيوعًا هي استخدام فرن قوس كهربائي.يتم استخدام قوس كهربائي لتوليد درجات الحرارة العالية المطلوبة لذوبان التيتانيومطريقة أخرى هي ذوبان شعاع الإلكترون حيث يتم تركيز شعاع إلكترون عالي الطاقة على التيتانيوم لتسخينه وإذابته.يتم التحكم بهذه الطرق بعناية لضمان نقاء التيتانيوم المنصهر وتجنب التلوث.
2التحديات في الذوبان
ذوبان التيتانيوم ليس من دون تحديات. واحدة من القضايا الرئيسية هي تفاعله. التيتانيوم لديه صلة عالية للأكسجين والنيتروجين والهيدروجين في درجات الحرارة العالية.هذه العناصر يمكن أن تلوث التيتانيوم الذوبان وتتدهور خصائصهلمنع ذلك، تستخدم تقنيات صهارة خاصة وأجواء واقية. على سبيل المثال، غالباً ما يتم التصهير في الفراغ أو في غلاف جوي غاز غير فعال، مثل الأرجون،لتقليل امتصاص هذه العناصر التفاعلية.
التطبيقات المتعلقة بالذوبان ومقاومة درجات الحرارة العالية
1صناعة الطيران والفضاء
- قدرة التيتانيوم على تحمل درجات الحرارة العالية دون الذوبان أمر حاسم في صناعة الطيران والفضاء.المكونات مثل أجزاء محركات الطائرات تتعرض لدرجات حرارة عالية للغاية أثناء التشغيلنقطة الذوبان العالية للتيتانيوم، جنبا إلى جنب مع خصائصها الأخرى مثل نسبة القوة إلى الوزن العالية ومقاومة التآكل، تجعلها مادة مثالية لهذه التطبيقات.شفرات التوربين في محركات الطائرات يمكن أن تكون مصنوعة من سبائك تتنيوم، والتي يمكن أن تعمل في درجات حرارة عالية دون تشوه أو ذوبان.
2العمليات الصناعية عالية الحرارة
- في بعض العمليات الصناعية عالية درجة الحرارة، مقاومة التيتانيوم للذوبان هي أيضا قيمة. على سبيل المثال في بعض التفاعلات الكيميائية التي تحدث في درجات حرارة مرتفعة،يمكن استخدام مفاعلات التيتانيوم أو حاوياتيمكن أن تحافظ هذه على سلامتها ولا تذوب أو تتآكل أثناء العملية ، مما يضمن سلامة وكفاءة العملية الصناعية.
في الختام ، يمكن أن يذوب التيتانيوم عند درجة حرارة عالية نسبياً تبلغ 1668 درجة مئوية. نقطة انصهارها مرتبطة بالربط المعدني ،والذوبان في البيئات الصناعية يتطلب طرق وقيود خاصة بسبب تفاعلهاإن نقطة انصهار التيتانيوم العالية تجعلها مناسبة أيضاً للتطبيقات في الصناعات حيث مقاومة درجات الحرارة العالية أمر ضروري.
