مقدمة عن التيتانيوم
سبق شرح ماهية التيتانيوم وتاريخ تطوره في المقال السابق. وفي عام ١٩٤٨، أنتجت شركة دوبونت الأمريكية إسفنجات التيتانيوم باستخدام طريقة المغنيسيوم، مما شكّل بداية الإنتاج الصناعي لإسفنجات التيتانيوم. وتُستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في مختلف المجالات بفضل قوتها العالية ومقاومتها الجيدة للتآكل والحرارة.
التيتانيوم متوفر بكثرة في قشرة الأرض، ويحتل المرتبة التاسعة، متفوقًا بكثير على المعادن الشائعة كالنحاس والزنك والقصدير. ويوجد التيتانيوم بكثرة في العديد من الصخور، وخاصةً في الرمل والطين.
خصائص التيتانيوم
● كثافة منخفضة. تبلغ كثافة معدن التيتانيوم ٤٫٥١ جم/سم³.
● قوة عالية. أقوى بـ 1.3 مرة من سبائك الألومنيوم، وأقوى بـ 1.6 مرة من سبائك المغنيسيوم، وأقوى بـ 3.5 مرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يجعلها مادة معدنية رائدة.
● قوة حرارية عالية. درجة حرارة الاستخدام أعلى بمئات الدرجات من سبائك الألومنيوم، ويمكنها العمل لفترة طويلة عند درجة حرارة تتراوح بين 450 و500 درجة مئوية.
● مقاومة جيدة للتآكل. مقاومة للأحماض والقلويات والتآكل الجوي، مع مقاومة قوية بشكل خاص للتآكل النقطي والإجهادي.
أداء ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة. سبيكة التيتانيوم TA7 تحتوي على عدد قليل جدًا من العناصر البينية، وتحتفظ بدرجة معينة من اللدونة عند درجة حرارة -253 درجة مئوية.
● نشط كيميائيًا. يتفاعل بسهولة مع الهيدروجين والأكسجين والشوائب الغازية الأخرى في الهواء، مما يُكوّن طبقة صلبة.
● غير مغناطيسي وغير سام. التيتانيوم معدن غير مغناطيسي، لا ينجذب إلى المجالات المغناطيسية الكبيرة جدًا، وهو غير سام، ويتوافق جيدًا مع الأنسجة البشرية والدم، ولذلك يُستخدم في المجال الطبي.
● الموصلية الحرارية ومعامل المرونة صغيران. تبلغ الموصلية الحرارية حوالي ربع موصلية النيكل، وخُمس موصلية الحديد، وربع موصلية الألومنيوم، كما أن الموصلية الحرارية لمختلف سبائك التيتانيوم أقل بنحو 50% من موصلية التيتانيوم. معامل مرونة سبائك التيتانيوم حوالي نصف موصلية الفولاذ.
التطبيقات الصناعية للتيتانيوم وسبائك التيتانيوم
1. مواد التيتانيوم المستخدمة في صناعة الطيران
تتميز سبائك التيتانيوم بخصائص ممتازة، مثل انخفاض كثافتها وقوتها النوعية العالية، مما يجعلها مادة مثالية لهياكل الطائرات. في مجال الطيران، تُستخدم سبائك التيتانيوم في تصنيع ألواح عزل هياكل الطائرات، وقنوات الهواء، وزعانف الذيل، وأوعية الضغط، وخزانات الوقود، وأدوات التثبيت، وقذائف الصواريخ، وغيرها.
2. التطبيقات في القطاع البحري.
التيتانيوم عنصر كيميائي نشط ذو انجذاب قوي للأكسجين. عند وضعه في الهواء، يتفاعل مع الأكسجين مكونًا طبقة واقية كثيفة من ثاني أكسيد التيتانيوم على السطح، مما يحمي سبيكة التيتانيوم من العوامل الخارجية. تتميز سبائك التيتانيوم بمقاومة جيدة للتآكل، وهي مستقرة كيميائيًا في الأحماض والقلويات والأوساط المؤكسدة. تتفوق مقاومتها للتآكل على الفولاذ المقاوم للصدأ الحالي ومعظم المعادن غير الحديدية، بل تُضاهي البلاتين. تُستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في السفن، وخاصة في الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا، وهي متقدمة عالميًا بشكل واضح.
3. التطبيقات في الصناعة الكيميائية
استخدام التيتانيوم في الصناعة
يتميز التيتانيوم بمقاومة جيدة للتآكل، وهو من أهم المواد الإنشائية المستخدمة في المواد المسببة للتآكل، مثل المواد الكيميائية. إن استخدام سبائك التيتانيوم بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك القائمة على النيكل والمعادن النادرة الأخرى يُقلل بشكل فعال من تكاليف التشغيل، ويطيل عمر المعدات، ويحسن جودة المنتج، ويوفر الطاقة. تُستخدم مواد سبائك التيتانيوم في الصناعة الكيميائية الصينية بشكل رئيسي في أبراج التقطير، والمفاعلات، وأوعية الضغط، والمبادلات الحرارية، والمرشحات، وأجهزة القياس، وشفرات التوربينات، والمضخات، والصمامات، وخطوط الأنابيب، وأقطاب إنتاج الكلور القلوي، وغيرها.
تطبيقات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم في الحياة
1. التطبيقات في التسويق الطبي
مواد التيتانيوم المستخدمة في السوق الطبية
يُعد التيتانيوم مادة معدنية مثالية للتطبيقات الطبية، ويتميز بتوافق حيوي جيد. ويُستخدم على نطاق واسع في زراعة العظام الطبية، والأجهزة الطبية، والأطراف الاصطناعية، وغيرها. وفي الحياة اليومية، تكتسب أواني التيتانيوم، مثل المقالي، وأدوات المائدة، والترمس، شعبية متزايدة.
3. التطبيقات في صناعة المجوهرات
استخدام التيتانيوم في المجوهرات
وبالمقارنة بالمعادن الثمينة مثل الذهب والبلاتين، فإن التيتانيوم، باعتباره مادة جديدة للمجوهرات، لا يتمتع بميزة سعرية مطلقة فحسب، بل يتمتع أيضًا بمزايا أخرى.
①خفيف الوزن، كثافة سبائك التيتانيوم هي 27٪ من الذهب.
②يتمتع التيتانيوم بمقاومة جيدة للتآكل.
③التوافق الحيوي الجيد.
④يمكن تلوين التيتانيوم.
⑤ يتمتع التيتانيوم بصلابة عالية ولا يتشوه بسهولة.
في XINNUO Titanium، نركز على توفير مواد التيتانيوم للتطبيقات الطبية والعسكرية لتلبية جميع احتياجات مشاريعكم، الحاصلة على شهادات ISO 13485 و9001. سيزودكم فريقنا المحترف بمزيد من المعلومات حول هذا المعدن الرائع وكيف يُمكنه تعزيز مشروعكم. تواصلوا معنا اليوم أو اتصلوا بنا على الرقم 0086-029-6758792.
وقت النشر: ١٨ يوليو ٢٠٢٢