دانش در مورد سری Elements: Titanium - Blog

تیتانیوم: به محکمی فولاد، به سبک آلومینیوم-و در بدن شما نیز هست
یک استخوان آلیاژ تیتانیوم می تواند برای تمام عمر در بدن شما باقی بماند و یک هواپیمای تمام{0}}تیتانیوم می تواند با سرعت سه برابر سرعت صوت پرواز کند. این فلز-سبک‌تر از فولاد و محکم‌تر از آلومینیوم-در خمیر دندان، کرم ضد آفتاب و زانوهای شما پنهان شده است.
این فلز تیتانیوم است. این بسیار گران نیست. این فقط ظالمانه نادر است.

I. نصف وزن فولاد، دو برابر سختی آلومینیوم
چگالی تیتانیوم 4.51 g/cm³ است که 56 درصد چگالی فولاد و 1.6 برابر آلومینیوم است. استحکام تیتانیوم خالص با فولاد کربن متوسط برابری می‌کند، در حالی که آلیاژهای تیتانیوم (کلاسیک‌ترین آنها Ti-6Al-4V است که در صنعت به نام «تیتانیوم 64» شناخته می‌شود) استحکام را به 900–1170 مگاپاسکال می‌رساند و همه آنها را در همان لیگ{14} فولادهای بالا قرار می‌دهد. از نظر استحکام خاص - یعنی باری که می تواند در واحد وزن تحمل کند - تیتانیوم از همه فلزات پیشی می گیرد.

نکته قابل توجه تر این است که این استحکام بالا به قیمت از دست دادن چقرمگی تمام نمی شود. در حالی که بسیاری از فولادهای{1}} با استحکام بالا قوی هستند، اغلب شکننده هستند. با این حال، آلیاژهای تیتانیوم چقرمگی و مقاومت در برابر شکست را حتی در نیتروژن مایع در دمای 200- درجه حفظ می کنند و برخلاف آلیاژهای آلومینیوم در دماهای بالای 400 درجه به سرعت نرم نمی شوند. از دمای پایین هلیوم مایع نزدیک به 4 کلوین تا دمای بالای توربین‌های موتور هواپیما در حدود 500 درجه، آلیاژهای تیتانیوم هیچ شکاف عملکردی قابل توجهی را در کل محدوده دما نشان نمی‌دهند.
اکنون مقاومت در برابر خوردگی را در نظر بگیرید. یک لایه غیرفعال سازی متراکم TiO2 به طور خود به خود روی سطح تیتانیوم تشکیل می شود. اگرچه تنها چند نانومتر ضخامت دارد، اما مانند یک زره محافظ عمل می کند که محکم به بستر چسبیده است. حتی اگر این لایه خراشیده شود، به سرعت دوباره-خود را اکسیده و ترمیم می‌کند- چنان سریع که نشانه‌های خوردگی عملاً نامرئی می‌شوند. یک آلیاژ تیتانیوم که به مدت بیست سال در آب دریا باقی مانده است، پس از پاک شدن، همچنان می درخشد. رسانه هایی مانند اسید سولفوریک غلیظ، اسید نیتریک، گاز کلر، و اسیدهای آلی نیز برای ایجاد خوردگی قابل توجه تلاش می کنند. تنها نقطه ضعف آن اسید هیدروفلوئوریک (HF) است: یون های فلوراید به طور مستقیم لایه اکسیدی روی سطح تیتانیوم را حل می کنند، بستر تیتانیوم را در معرض دید قرار می دهند و باعث خوردگی می شوند.

با در نظر گرفتن همه اینها، ممکن است فکر کنید که تیتانیوم باید بسیار گران باشد. با این حال، تیتانیوم از نظر فراوانی رتبه نهم را در پوسته زمین دارد و از مس، روی و سرب فراوان‌تر است. پس چرا هنوز پنج تا ده برابر گرانتر از فولاد ضد زنگ است؟ از آنجایی که فرآیند کرول یک روش-گروهی، انرژی{3}} فشرده است که برای تولید یک تن متریک تیتانیوم اسفنجی به حدوداً 36000 کیلووات-ساعت الکتریسیته نیاز دارد-که برای تأمین انرژی یک خانوار متوسط به مدت سه سال کافی است. علاوه بر این، تیتانیوم هنگام ماشینکاری رسانایی حرارتی بسیار ضعیفی دارد، که باعث می شود گرما به طور کامل در لبه برش متمرکز شود، که چندین برابر سریعتر از برش فولاد، ابزار را فرسوده می کند. هزینه بالای تیتانیوم نه از خود ماده خام، بلکه از هزینه بالای فرآوری آن ناشی می شود.

II. از تیتانیوم قاچاق شده از اتحاد جماهیر شوروی برای ساخت هواپیمای جاسوسی آمریکا با قابلیت پرواز سه برابر سرعت صوت استفاده شد.
هواپیمای شناسایی SR-71 «Blackbird» که اولین پرواز خود را در سال 1964 انجام داد، جت شناسایی استراتژیک-بلند، بلند{4}}ارتفاع- با سرعت بالا بود که توسط نیروی هوایی ایالات متحده اداره می شد. این هواپیما دارای انبوهی از فناوری‌های پیشرفته آن زمان بود، از جمله ساختار آلیاژ تیتانیوم و موتور چرخه متغیر توربوجت/رمجت{14}، و اولین هواپیمای جت عملیاتی بود که با موفقیت از سد حرارتی عبور کرد. این موشک قادر بود با سرعت 3.2 برابر سرعت صوت در ارتفاع 24000 متری بپیماید{16}}چنان سریع که موشک‌های دفاع هوایی شوروی که در آن زمان پرتاب می‌شدند به سادگی نمی‌توانستند با آن حرکت کنند. در طول تاریخ عملیاتی خود هرگز توسط هواپیماهای دشمن یا موشک های ضد هوایی ساقط نشد. یکی از محرمانه ترین اسرار هواپیما در مواد آن نهفته است: 93 درصد از بدنه هواپیما از آلیاژ تیتانیوم ساخته شده است.

III. شما هر روز تیتانیوم مصرف می کنید و استفاده می کنید، اما ممکن است متوجه آن نباشید
از سنگ معدن تیتانیوم استخراج شده در سراسر جهان، تنها حدود 5٪ به تیتانیوم فلزی کاهش می یابد. 95% باقیمانده به دی اکسید تیتانیوم (TiO2) تبدیل می شود که به عنوان سفید تیتانیوم نیز شناخته می شود.
دی اکسید تیتانیوم مهمترین رنگدانه سفید روی زمین است. دارای ضریب شکست بسیار بالایی است که بازده پراکندگی نور سفید را در طیف مرئی به حداکثر می رساند. یک کیلوگرم دی اکسید تیتانیوم می تواند تقریباً 8 تا 10 متر مربع از سطح را پوشش دهد و رنگ سفید خالص و مات به آن بدهد. بدون دی اکسید تیتانیوم، دیوارهای سفید اتاق شما خاکستری می‌شوند، خمیر دندان شفاف می‌شود، لوله‌های پلاستیکی رنگ زرد مایل به قهوه‌ای طبیعی خود را نشان می‌دهند، و ضدآفتابی که روی صورت شما اعمال می‌شود مانند یک لایه چرب و شفاف به نظر می‌رسد.
روکش سفید صاف روی آب نبات های M&M که می خورید حاوی دی اکسید تیتانیوم است. شیر بدون چربی از دی اکسید تیتانیوم برای سفید کردن آن استفاده می کند و آن را بیشتر شبیه شیر کامل می کند. پوشش سفید روی قرص ها نیز از دی اکسید تیتانیوم ساخته شده است. حتی رنگ سفید دستمال توالتی که بعد از رفتن به حمام استفاده می‌کنید-اگر از مارک‌های-سفیدی بالا- استفاده می‌کنید به احتمال زیاد به لطف دی اکسید تیتانیوم است.

IV. هنگامی که در بدن انسان کاشته می شود، استخوان های شما به طور فعال با آن ترکیب می شوند
اگر آلیاژ تیتانیوم در بدن انسان کاشته شود، مانند فلزات معمولی رد نمی شود. در عوض، به تدریج با استخوان اطراف "جوش می یابد". این پدیده در پزشکی با نام osseointegration شناخته می شود.
کلید توانایی تیتانیوم برای انجام این کار در تشکیل یک لایه اکسید بسیار متراکم بر روی سطح آن نهفته است. این لایه پایدار است و بافت انسان را تحریک نمی کند و به سلول های استخوانی اجازه می دهد تا به طور ایمن به سطح آن بچسبند و روی آن تکثیر شوند و به تدریج بافت استخوانی جدید را تشکیل دهند.
در مقابل، بسیاری از فلزات مستعد واکنش‌های شل شدن، خوردگی یا پس زدن پس از کاشت هستند، در حالی که آلیاژهای تیتانیوم زیست سازگاری بهتر و پایداری طولانی‌مدت- بیشتری دارند. به همین دلیل، آنها به طور گسترده در کاربردهای پزشکی مانند مفاصل مصنوعی، صفحات استخوانی، پیچ ها و ایمپلنت های دندانی استفاده می شوند.
به عبارت ساده، تیتانیوم "به زور" وارد استخوان نمی شود. بلکه استخوان با کمال میل آن را می پذیرد.

Medical Grade Titanium Discs For Dental Use best Orthopedic Implant Eli Titanium Bar manufacturers