فلز تیتانیوم یکی از انواع فلزات رایج در صنایع مختلف است و کاربردهای بسیار زیادی دارد. این فلز علاوه بر وزن بسیار سبکی که دارد، در برابر حرارت نیز مقاوت مناسبی از خود نشان می‌دهد، به گونه ای که در صنایع هوا و فضا حدود ۸۰ درصد از فلز تیتانیوم استفاده می شود.
با توجه به ساختار فلز تیتانیوم، می توان گفت این فلز در برابر نیروهای خارجی مقاومت بسیار زیادی دارد. بنابراین آلیاژهای تیتانیوم استحکام بالایی داشته و در برابر نیروهای خارجی مقاوم هستند.
در ادامه این مقاله از بازار فلز با پاسخ به این سوال که تیتانیوم چیست و چه کاربردی دارد، همراه ما باشید.
تیتانیوم چیست؟
فلز تیتانیوم پس از آلومینیوم، آهن و منیزیم، چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. اما روند تولید این فلز با سایر فلزات بسیار متفاوت است. چرا که تیتانیوم به محض تماس با اکسیژن واکنش داده و اکسید می شود. به همین دلیل این فلز باید در شرایط خاص تولید شود که نتیجه آن هزینه بالای تولید تیتانیوم خالص است.
نحوه تولید فلز تیتانیوم
به طور کلی فرآیند تولید تیتانیوم به کمک فرایند کلرال انجام می شود. در این فرآیند، فلز تیتانیوم از سنگ معدن جدا شده و به مراحل بعدی تولید منتقل منتقل می‌شود.
از آنجایی که تیتانیوم در برابر اکسیژن بسیار واکنش پذیر است، باید تماس این فلز را با اکسیژن قطع کرد. به همین دلیل تمام عملیات هایی که در فرایند کلرال انجام می پذیرد، در فضای سرشار از گاز کلر است.
در این فرآیند به جهت تولید تیتانیوم، سنگ معدن تیتانیوم با زغال سنگ کک خرد می شود. از آنجایی که این عملیات در حضور گاز کلر انجام می شود، در پایان عملیات خرد کردن، تتراکلرید تیتانیوم تولید می شود.
سپس با عبور این ماده در منیزیم مذاب، کلر از تیتانیوم جدا شده و در نهایت فلز تیتانیوم تولید می گردد.
مشخصات فلز تیتانیوم
به طور کلی فلز تیتانیوم مقاومت بسیار زیادی در برابر رطوبت داشته و دوام و پایداری بالایی دارد. این فلز به شدت سبک است به گونه ای که ۴۰ درصد از فولادی با مشخصات یکسان سبک تر است.
به طور کلی افزایش سرعت تغییرات فشار باعث فرسایش و خستگی در فلزات شده و استحکام آن ها را کاهش می دهد. اما ساختار و خواص فلز تیتانیوم به گونه‌ای است که در برابر نرخ بالای تغییرات فشارT مقاومت نشان داده و دیرتر آسیب خواهد دید.
به همین دلیل این فلز در صنایع هوا و فضا بسیار کاربرد دارد. از آنجایی که مدول یانگ فلز تیتانیوم بسیار پایین است، این فلز رفتار نرم از خود نشان می دهد. در صورتی که این فلز با نیکل به نسبت معین ترکیب شود و آلیاژ های حافظه دار را تشکیل دهد، با تغییر شکل می تواند به حالت اولیه خود بازگردد.
فلز تیتانیوم در مقایسه با استیل و بسیاری از فلزها استحکام بسیاری بالایی دارد که اغلب کاربردهای آن نیز به دلیل همین خاصیت تیتانیوم است؛ ویدئو زیر مقایسه استحکام تیتانیوم و استیل را نمایش می‌دهد که می‌توانید میزان مقاوت آن‌ها در برابر دستگاه پرس را مشاهده کنید:
کاربرد تیتانیوم در صنایع مختلف
تیتاتیوم و آلیاژهای آن به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فردی که دارند در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ از مهم‌ترین صنایع مصرف کننده تیتانیوم می‌توانیم به صنعت پزشکی، صنعت تجارت و بازرگانی، کارخانه‌ها و تولیدی‌های صنعتی و غیره اشاره کنیم.
همانطور که در بخش قبلی به آن اشاره کردیم، خواص تیتانیوم باعث ارزشمندی بسیار گسترده این فلز شده تا در صنایع مهم امروزی مورد استفاده قرار بگیرد. در ادامه، کاربرد تیتانیوم در صنایع مختلف را بررسی کرده‌ایم
کاربرد های پزشکی فلز تیتانیوم
خواص تیتانیوم از نظر سبک بودن، استحکام و مقاومت دربرابر رطوبت باعث شده تا کاربرد تیتانیوم در صنایع پزشکی بسیار افزایش یابد.
دندانپزشکی
با توجه به ساختار فلز تیتانیوم و مقاومت آن در برابر رطوبت، این فلز مدت زمان بسیار طولانی در بدن انسان دوام خواهد آورد. به همین دلیل از این فلز در ایمپلنت های دندان استفاده می شود.
یکی دیگر از دلایلی که باعث می شود تا این فلز در مصارف دندانپزشکی کاربرد بسیار زیادی داشته باشد، خاصیت دیامغناطیس بودن آن است. به این ترتیب در هنگام عکس برداری و MRI اختلالی در عملکرد دستگاه ایجاد نکرده و کیفیت تصاویر حفظ می شوند.
جایگزین استخوان
به طور کلی چهار نوع تیتانیوم خالص و ۲۵ نوع آلیاژ از این فلز وجود دارد. با توجه به ساختار تیتانیوم و سازگاری آن با بدن می توان گفت که تیتانیوم خالص، ماده بهتری برای مصارف پزشکی است. چرا که علاوه بر مقاومت و استحکام بالا با بدن انسان سازگار بوده و به این ترتیب گلبول های سفید آن را به عنوان مهاجم تلقی نمی کنند.
به همین دلیل در زمان شکستگی استخوان می توان فلز تیتانیوم خالص را به استخوان های بدن پیوند داد تا به این ترتیب امکان رشد و گسترش استخوان را در بدن افزایش دهد. در اکثر موارد برای آنکه تیتانیوم در بدن، وزن بسیار کمتری داشته باشد، به صورت متخلخل با استخوان ها پیوند داده می شود.
کاربردهای تجاری
یک نمونه دیگر از خواص تیتانیوم که باعث افزایش کاربرد آن می‌شود، قیمت تیتانیوم و ارزش آن در بازاریابی است؛ درواقع به دلیل کاربرد تیتانیوم در ساخت محصولات مصرفی، این فلز در نقش مهمی در تجارت ایفا می‌کند.
موتور سیکلت ها و دوچرخه ها
اکثر قسمت های موتور سیکلت ها و دوچرخه از تیتانیوم ساخته می شود. چرا که این فلز مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربات خارجی داشته و بسیار سبک است.
ساخت عینک و ساعت
همانطور که گفته شد، فلز تیتانیومدر بدن و پوست انسان حساسیت ایجاد نمی‌کند و سازگاری خوبی دارد، همچنین وزن بسیار سبک آن باعث شده تا ساعت و فریم های عینک که از این فلز تولید شوند، چراکه حساسیتی را برای بدن به وجود نمی آورند و به راحتی تحت عوامل و نیروهای خارجی، آسیب نمی بینند.
ساخت جواهرات زینتی
یکی دیگر از کاربردهای تجاری فلز تیتانیوم، مصارف زینتی است. این فلز، ظرافت بسیار زیاد و وزن بسیار کمی دارد. به علاوه حساسیت پوستی برای بدن به وجود نمی آورد؛ به همین دلیل در ساخت جواهرات زینتی ازجمله، گوشواره، گردنبند، پین کراوات و دکمه سر دست استفاده می شود.
ساخت چاقوهای آشپزخانه
از آنجایی که ویژگی های تیتانیوم زیست سازگاری بسیار خوبی دارند، در ساخت چاقوهای آشپزخانه نیز مناسب هستند. به طور کلی چاقوهایی که از این فلز تولید می شوند، تا شش برابر چاقوهای فولادی عمر می کنند.
کاربردهای صنعتی
استفاده از تیتانیوم در صنعت با سرعت بیشتری نسبت به گذشته در حال افزایش است. چرا که طول عمر کوتاه فلزات به کار رفته در صنایع باعث افزایش هزینه ها می شود. به همین منظور برای کاهش این هزینه ها، فلز تیتانیوم به وفور در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
مبدل های حرارتی
از آنجایی که فلز تیتانیوم مقاومت بسیار زیادی در برابر درجه حرارت های بالا دارد، در ساخت مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تیتانیوم در نیروگاه های تولید برق
اکثر نیروگاه‌های تولید برق در آب شور، با مشکلی از جمله خوردگی قطعات فلزی و لوله های کندانسور مواجه هستند. استفاده از فلز تیتانیوم به عنوان پوشش بر روی لوله های کندانسور، می تواند تا حد زیادی طول عمر قطعات را تا ۴۰ سال افزایش دهد.
تولید و اکتشاف نفت
از دیگر کاربرد های فلز تیتانیوم، می توان به اکتشاف و تولید نفت در دکل های نفتی موجود در دریاها اشاره کرد. ویژگی ساختاری موجود در این فلز، باعث می شود تا طول عمر قطعات و تجهیزات استفاده شده در دکل های نفتی افزایش پیدا کند.
قیمت تیتانیوم در مقایسه با سایر فلزات
قیمت تیتانیوم با توجه به خصوصیاتی که دارد بسیار ارزشمند است، درواقع این فلز کمیاب نیست اما به دلیل تقاضای نسبتا زیادی که دارید، جزء فلزات ارزشمند محسوب می‌شود.
خرید و فروش مس به دلیل رسانای الکتریکی بودن آن بسیار کاربردی است و در صایع مختلفی ازجمله الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرد اما قیمت تیتانیوم به دلیل فراوانی نسبتا بیشتر و کاربردهای متمایز، با فلز مس متفاوت است.
سوالات متداول
فلز تیتانیوم چیست؟
تیتانیوم پس از آلومینیوم، آهن و منیزیم، چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. این فلز بسیار سبک، مقاوم در برابر رطوب و مستحکم است و کاربردهایی فراوانی دارد.
در چه صنایعی از تیتانیوم استفاده می‌شود؟
به‌طور کلی در بسیار از صنایع مهم و امروزی ازجمله پزشکی، تجارت، تولید محصولات مصرفی، زیورآلات و غیره از فلز تیتانیوم استفاده می‌شود.
نحوه تشخیص تیتانیوم چگونه است؟
فلز تیتانیوم خالص، خاصیت مغناطیسی ندارد، پس برای تشخیص تیتانیوم می‌توانید از آهن‌ربا استفاده کنید و اگر به آن چسبید فلز مورد نظر خالص نیست یا شاید کلا تیتانیوم نیست.
برای کسب اطلاعات بیشتر از کاربرد فلز مس و آلیاژهای آن، سایر مقالات وب‌سایت را مطالعه کنید:
