تنگستن در مقابل تیتانیوم

معرفی:

تنگستن و تیتانیوم دو فلز محبوب هستند که به دلیل خواص منحصر به فردشان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. در حالی که هر دو فلز کاربردهای مشابهی دارند، از نظر وزن، قیمت، استحکام، سختی و سازگاری با پوست های حساس تفاوت های مشخصی دارند. در این مقاله، مقایسه ای جامع بین تنگستن و تیتانیوم ارائه خواهیم داد و به خوانندگان کمک می کند تا تصمیم بگیرند که کدام فلز به بهترین وجه نیازهای آنها را برآورده می کند.

وزن تنگستن در مقابل تیتانیوم

تنگستنچگالی آن 19.3 گرم بر سانتی متر مکعب است که به طور قابل توجهی سنگین تر از تیتانیوم است که چگالی آن 4.54 گرم بر سانتی متر مکعب است. این بدان معناست که هنگام استفاده از همان حجم فلز، وزن تنگستن بیشتر از تیتانیوم خواهد بود. برای مثال، یک مکعب تنگستن 1-اینچی تقریباً 19 برابر بیشتر از یک مکعب 1-اینچی تیتانیوم وزن خواهد داشت.

قیمت تنگستن در مقابل تیتانیوم:

هزینه تنگستن و تیتانیوم بسته به شرایط بازار متفاوت است. با این حال، به طور کلی، تیتانیوم نسبت به تنگستن ارزان‌تر است. قیمت فعلی تنگستن خالص حدود 37 دلار در هر پوند است، در حالی که تیتانیوم خالص را می توان با حدود 28 دلار در هر پوند خریداری کرد. توجه به این نکته ضروری است که قیمت ها ممکن است بر اساس سطح خلوص و سایر عوامل مانند قیمت تامین کننده و مکان متفاوت باشد.

استحکام تنگستن در مقابل تیتانیوم

هنگام مقایسه استحکام این دو فلز، تنگستن حرف اول را می زند. مدول یانگ آن تقریباً 562 گیگا پاسکال است، در حالی که مدول یانگ تیتانیوم تقریباً 165 گیگا پاسکال است. به بیان ساده، تنگستن در برابر تنش یا کشیدگی قبل از شکستن، مقاومت کششی بیشتری نسبت به تیتانیوم نشان می دهد. با این وجود، تیتانیوم دارای مقاومت خستگی عالی است، به این معنی که ساختار آن حتی در هنگام بارگذاری مداوم قابل اعتماد باقی می ماند. علاوه بر این، تیتانیوم کیفیت خود را در طیف وسیعی از دماها به خوبی حفظ می‌کند، برخلاف تنگستن که پس از گرم شدن از 200 درجه (392 درجه سانتیگراد) مقداری استحکام از خود نشان می‌دهد.

سختی تنگستن در مقابل تیتانیوم:

تنگستن دارای یکی از بالاترین نقاط ذوب در بین تمام فلزات است که در دمای 3422 درجه (6192 ℉) به اوج خود می رسد، در حالی که تیتانیوم دارای نقطه ذوب نسبتاً پایین - 1668 درجه (3304 ℉) است. در نتیجه، سخت شدن تنگستن به فرآیندهای گسترده ای مانند آلیاژسازی یا سخت کاری به جای عملیات حرارتی، همانطور که در آلیاژهای آهنی خاص و نیکل دیده می شود، نیاز دارد.

از سوی دیگر، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی طبیعی و واکنش پذیری کمتر در مقایسه با فولاد، به ویژه انواع ضد زنگ، بسیاری معتقدند که تیتانیوم خالص هرگز نباید مانند فولادهای کربنی نیاز به عملیات حرارتی داشته باشد. با این حال، هم کاربیدهای سیمانی کاربید تنگستن و هم قطعات تیتانیوم ریخته‌شده اغلب از روش‌های سخت‌سازی اضافی مانند نیترید کردن استفاده می‌کنند. پوشش‌های نیترید عمر سایش را بدون تأثیر بیش از حد بر ویژگی‌های ذاتی هر یک از مواد افزایش می‌دهند.

سازگاری با پوست حساس:

بر خلاف تنگستن،تیتانیومثابت می کند که ضد حساسیت و غیر سمی است. بنابراین، افراد مبتلا به حساسیت از افزایش راحتی در نزدیکی محصولات تیتانیوم لذت می برند. برخی از افراد نسبت به جواهرات ساخته شده از فلزات پایه خاص مانند نیکل که در قطعات طلای سفید یافت می شود واکنش های نامطلوبی نشان می دهند، اما اکثر آنها جایگزین های زیست سازگار معادلی را پیدا می کنند که تا حدی با استفاده از محتوای بازیافتی یا روش های آزمایشگاهی موجود امروزی تولید شده اند، از جمله اکسید کادمیوم نقره و رودیوم که روی بستر مس قرمز یا روکش شده اند. سایرین حاوی مقادیری تا چندین هزار قسمت در میلیون Pdmax هستند.

 Although the human body generally tolerates tungsten well enough so long as no exposure occurs through ingestion or skin irritation resulting from sharp edges/points over extended periods, those concerned about potentially sensitive skin would still benefit more from choosing items featuring primarily (>99 درصد).

برنامه های کاربردی:

به دلیل نسبت استحکام به چگالی بالا و مقاومت در برابر خوردگی زیاد،تیتانیومکاربرد گسترده ای در موتورهای هواپیما، کارخانه های فرآوری صنعتی، سخت افزارهای دریایی، ایمپلنت های جراحی، تجهیزات ورزشی (چوب گلف و راکت تنیس)، کیف های ساعت، اقلام جواهرات طراحان، قاب عینک، و اجزای خودرو - به ویژه سیستم های اگزوز دارد.

از طرف دیگر، تنگستن به دلیل سختی بسیار زیاد در برابر مواد ساینده، عمدتاً در جایی عمل می‌کند که دوام فوق‌العاده ضروری است: هسته‌های مهمات نظامی، اهداف اشعه ایکس در دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی، رشته‌های لامپ، ابزارهای برش و قطعات مقاوم در برابر سایش. سوپرآلیاژها همچنین از افزودن تنگستن سود می‌برند زیرا استحکام گرمایی آن‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. این کاربردهای سوپرآلیاژی شامل پره‌های توربین گاز برای تولید انرژی، اجزای موتور جت برای خطوط هوایی تجاری یا شاتل‌های فضایی، لوله‌های مبدل راکتورهای کارخانه‌های شیمیایی/هیترها در محیط‌های بسیار خورنده که مستقیماً در معرض بخارات اسید سولفوریک مذاب/قطرات مایع مذاب قرار می‌گیرند - همه مناطقی که به پایداری دمایی بالا نیاز دارند. با یکپارچگی ابعادی فوق العاده

نتیجه:

پس از تجزیه و تحلیل دقیق مقایسه های بالا، کارشناسان می توانند تعیین کنند که آیاتنگستن یا تیتانیومدر زمینه های مختلف بهتر عمل می کند. با این حال، در نهایت، تصمیم گیری بین آنها عمدتاً به هدف مورد نظر بستگی دارد نه اینکه بپرسیم چه چیزی به طور عینی برتر به نظر می رسد. عواملی مانند محدودیت های بودجه، قدرت مورد نیاز در مقابل اقدامات کاهش وزن مورد نظر در کنار شرایط محیطی و ترجیحات ظاهری فیزیکی در صورت وجود را در نظر بگیرید. روی هم رفته آنها باید انتخاب ما را به طور واضح به سمت یک ماده به جای مواد دیگر هدایت کنند، هر زمان که به طور خاص با این دو فلز و تقاضاهای متنوع ارائه شده توسط بخش های مختلف اقتصاد ما سروکار داریم.

منابع:

"پایگاه اطلاعاتی مواد". MatDB. برگرفته از https://www.matrix.auc.dk/materialdb/.

"اصطلاحات متالورژی". ASM International. برگرفته از http://www.asminternational.org/bookstore/prod_ detail.asp?productID=BK0114P.

HK DHALIWAL و RM Garrett (2008) JOM جلد 60(12): صفحه 24-28. DOI: 10.1007/s11837—008—0146–z

هر چیزی بپرس