مزایا و معایب مواد تیتانیوم

مزایا و معایب مواد تیتانیوم

مواد آلیاژ تیتانیوم خواص بسیار خوبی دارند و به طور گسترده در هوافضا و سایر زمینه های مهم و زمینه های عمرانی استفاده می شوند، ترویج و کاربرد مواد آلیاژ تیتانیوم و تیتانیوم بسیار مهم است. در همین زمینه کاربرد، فولاد ضد زنگ، مواد آلیاژ مس و مواد آلیاژی مبتنی بر نیکل نیز در حال حاضر استفاده می شود. با این حال، مواد آلیاژ تیتانیوم از نظر استحکام خاص، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا، مواد عالی هستند. در عین حال، مواد آلیاژ تیتانیوم دارای مزایای کاربرد مطلق در مقایسه با سایر مواد از نظر قیمت مواد خام، خروجی مواد خام، هزینه پردازش و حجم پردازش تیتانیوم هستند.

1. خواص عالی آلیاژهای تیتانیوم

1.1 استحکام ویژه بالا

مقایسه چگالی و استحکام ویژه بین تیتانیوم و سایر مواد فلزی

مقایسه مقاومت کششی و استحکام تسلیم تیتانیوم و سایر فلزات

1.2 مقاومت در برابر خوردگی عالی

تست خوردگی فرسایش آب دریا با سرعت بالا

1.3 غیر مغناطیسی

خاصیت غیر مغناطیسی مواد آلیاژ تیتانیوم می تواند عملکرد تداخل ضد مغناطیسی تجهیزات را بهبود بخشد، پنهان سازی را افزایش دهد و اطمینان حاصل کند که می تواند روی پوسته های زیردریایی و پوسته های کشتی اعمال شود.

1.4 زیست سازگاری عالی و مدول الاستیک کم

مقایسه مدول الاستیک تیتانیوم و سایر مواد فلزی

در مقایسه با فولاد ضد زنگ و سایر مواد، آلیاژ تیتانیوم دارای مدول الاستیک پایین، زیست سازگاری عالی و شکل پذیری پردازش است. در سال های اخیر، به یک ماده ساختاری کاربردی ایده آل برای ایمپلنت های جراحی تبدیل شده است. با پیشرفت علم و فناوری و عمیق‌تر شدن کاربردهای بالینی، دستگاه‌های پزشکی به سمت عمر طولانی، چند منظوره، سبک وزن و کم‌هزینه در حال توسعه هستند، بنابراین آلیاژ تیتانیوم ایده‌آل‌ترین ماده است.

1.5 مقاومت در برابر ضربه و خستگی بالا

مقاومت در برابر ضربه و خستگی بالا می تواند توانایی تجهیزات را در مقاومت در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی و توانایی مقاومت در برابر ضربه دوره ای آب دریا را بهبود بخشد.

2. معایب و کاستی های کاربرد تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم

2.1 مقاومت در برابر سایش ضعیف و سختی سطح پایین آلیاژ تیتانیوم

برای قطعات با حرکت نسبی، مقاومت ضعیف در برابر سایش و سختی سطح پایین آلیاژ تیتانیوم به گلوگاهی تبدیل شده است که کاربرد را محدود می کند. سختی سطح و مقاومت در برابر سایش را می توان با سخت شدن سطح بهبود بخشید. مانند پاشش حرارتی، نیتروژن پلاسما، رسوب بخار، نیتروژن حمام نمک و روش های دیگر. به عنوان مثال، با استفاده از روش رسوب بخار، ضخامت پوشش به 2~3um می رسد، سختی بیشتر از 2{3}}00hv، و زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 0.8 است که سختی و مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشد.

آلیاژ تیتانیوم 2.2 زیست سازگاری خوبی دارد و میکروارگانیسم ها به راحتی به آن متصل می شوند

مواد آلیاژی تیتانیوم دارای زیست سازگاری خوب، غیر سمی و بی ضرر هستند که منجر به اتصال آسان میکروارگانیسم ها در دمای بالای محیط می شود. می توان از پوشش های ضد چسبندگی (رنگ ضد خوردگی، رنگ ضد رسوب و ...) استفاده کرد. به عنوان مثال، قدرت چسبندگی لایه زیرین را می توان از 5 ~ 6 MPa به بیش از 10MPa پس از استفاده از برخی پوشش های ضد چسبندگی افزایش داد.

2.3 تفاوت پتانسیل بین آلیاژ تیتانیوم و سایر فلزات

هنگامی که آلیاژ تیتانیوم با مواد ساختاری دیگر جفت می شود، پتانسیل خوردگی طبیعی آلیاژ تیتانیوم در آب دریا بیشتر از تمام مواد ساختاری رایج است، بنابراین سایر مواد ساختاری مستعد خوردگی هستند، که مشکلی است که باید در انتخاب مواد مورد توجه قرار گیرد. اجزای آلیاژ تیتانیوم در سازه های دریایی درمان عایق را می توان اتخاذ کرد، مانند رنگ عایق پوشش، اکسیداسیون آندی، اکسیداسیون میکرو قوس یا پوشش رسوب بخار. برای مثال، روش اکسیداسیون میکرو قوس می‌تواند فیلم اکسیدی با ضخامت 10-20 میلی‌متر تولید کند و مقاومت سطح را بهبود بخشد.