کاربردهای تیتانیوم

به منظور کاهش بار ناشی از هزینه بالای کاربرد تیتانیوم، از یک سو فناوری درمان تیتانیوم باقی مانده توسعه یافته است، از سوی دیگر، شکل دهی خالص نزدیک، شکل دهی سوپرپلاستیک، ریخته گری دقیق و متالورژی پودر، و فشار ایزواستاتیک داغ و اتصال انتشار توسعه می یابد. به عنوان مثال، محصولات متالورژی پودر فرآوری شده توسط پودرسازی، شکل دهی، رنگ بندی یا تحکیم فشار ایزواستاتیک داغ تقریباً قطعات تشکیل خالص هستند، با نرخ بهره برداری مواد تا ۸۰٪، که نه تنها مصرف مواد را کاهش می دهد، بلکه کمیت برش را نیز کاهش می دهد. به عنوان مثال، استفاده از فناوری ریخته گری دقیق با دیواره نازک بزرگ در آلیاژهای تیتانیوم، خواص ریخته گری تیتانیوم را به خواص سنگفرش تیتانیوم نزدیک می کند، و هزینه حدود ۵۰٪ کاهش می یابد.

زمینه های اصلی مصرف تیتانیوم و تیتانیوم در ابتدا صنعت هوانوردی هستند. در دهه ۱۹۸۰ تیتانیوم مورد استفاده در صنعت هوانوردی آمریکا ۷۴٫۸٪ از کل مصرف تیتانیوم را به خود گرفت. روسیه، بریتانیا و دیگر مواد تیتانیوم عمدتاً در صنعت هوانوردی مورد استفاده قرار می گرفت و ۹۰٪ تیتانیوم در ژاپن در صنعت مدنی مورد استفاده قرار می گرفت. در سال های اخیر تیتانیوم به طور گسترده ای در صنعت غیر هوافضا مورد استفاده قرار گرفته است و هوافضا هنوز «جایگاه اصلی» را اشغال می کند. از سال ۱۹۵۲ تیتانیوم به عنوان کابین موتور و دیوار آتش بر روی داگلاس دی سی-۷ مورد استفاده قرار گرفت، بسیاری از هواپیماها از آلومینیوم ساخته شده اند. قطعات تیتانیوم نقش کلیدی در بوئینگ ۷۵۷، پرنده سیاه مافوق صوت اس آر-۷۱، جت اف-۲۲، ماهواره های فضایی و موشک ها دارند. به عنوان مثال فن دیسک و تیغه موتور در هواپیما از ریخته گری تیتانیوم و جعل ساخته شده است.

میدان کاربرد دوم تیتانیوم مربوط به استفاده از مقاومت در برابر خوردگی آن است. مهم ترین مقدار، ماده الکترودی است که برای تولید کلر آلکالی استفاده می شود. عمر خدماتی آند تیتانیوم ۱۰ برابر آند گرافیت است که باعث می شود ظرفیت نزدیک به ۱ برابر افزایش یابد و صرفه جویی در قدرت ۱۵٪ است. خروجی سالانه سودای سوستیک ۱۰ تن است، و حدود ۵ تن تیتانیوم مورد نیاز است.

تیتانیوم یکی از درخشان در کشتی سازی صنعت ناوبری بوده است. مصرف تیتانیوم هر یک از زیردریایی های هسته ای ۶ تا ۷ ۳۰ تنی ساخت اتحاد جماهیر شوروی سابق ۵۶۰ تن است (مصرف تیتانیوم زیردریایی های کلاس آلفا بیش از ۹۰۸ تن است). در سال های اخیر تیتانیوم قدرت زیادی در اکتشاف و توسعه نفت و گاز دریایی از خود نشان داده است. تنها در سال های ۱۹۹۷ تا ۱۹ اروپا ۱۵ میلیارد دلار در توسعه نفت و گاز دریای شمال سرمایه گذاری کرد که برای ساخت ۲۱ کشتی تولید معلق و ۶۴ سکو مورد استفاده قرار گرفت. سیستم ایمنی عمر یک سکوی جدید به ۵۰ تا ۵۰۰ تن تیتانیوم نیاز دارد، مفاصل استرسی به شکل وج به ۵۰ تا ۱۰۰ تن تیتانیوم نیاز دارند، آسانسورهای جمع شدنی به ۴۰۰ تا ۱۲۰۰ تن تیتانیوم نیاز دارند و بالابرهای ثابت به ۱۴۰۰ تا ۴۲۰۰ تن تیتانیوم نیاز دارند.

در صنعت انرژی، تیتانیوم به عنوان کندانسور و تبادل کننده حرارتی دستگاه تولید برق شناخته می شود، مانند نیروگاه تایژو، نیروگاه حرارتی شانگهای جینشان و نیروگاه ژانهای که همگی دارای کندانسور لوله تیتانیوم هستند، با مصرف تیتانیوم حدود ۷۰۰ تن. تمام کندانسورهای تیتانیوم در نیروگاه های هسته ای کینشان و دیاوان مورد استفاده قرار می گیرند. در سال های اخیر نیز تیتانیوم به طور گسترده ای در توسعه زمین گرمایی چاه های زمین گرمایی مورد استفاده قرار گرفته است که مقاومت خوردگی خود را به طور کامل نشان می دهد. در محیط خورنده دمای بالا آب نمک زمین گرمایی، مواد دیگر به دلیل کوتاه بودن عمر باید جایگزین تیتانیوم شوند. مزیت تیتانیوم این است که می تواند بهره وری تولید گرما و زندگی چاه های زمین گرمایی را بهبود بخشد. از دهه ۱۹۹۰ آمریکا شروع به ضربه زدن به یک چاه زمین گرمایی با دمای تا ۳۰۰ درجه سانتی گراد در منطقه دریای سالتون، کالیفرنیای جنوبی کرد تا اینکه از ۲۲۷ تن لوله بدون درز نورد داغ از لوله تی-۶ال-۴v-۰٫۱ru استفاده شده است. تخمین زده می شود که میزان تیتانیوم مورد استفاده در توسعه زمین گرمایی در سراسر جهان تا ده سال آینده به ۲۴۰۰ تن برسد. اگر از تیتانیوم در ایستگاه برق یانگباجینگ در تبت استفاده شود، ظاهر آن تا حد زیادی بهبود خواهد یافت.

از جمله اصلی ترین آليزين های حفاری نفت و گاز فراساحلی و توسعه زمين گرمایی، ti-6al-4veli، Ti-3Al-2.5V, ti-6al-4v-0.1ru, ti-3al-2.5v-0.1ru and molybdenum containing ti-38644 (ti-3al-8v-6cr-4zr-4mo). چفت های دریایی از نوع ti-5111 (ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8mo) ساخته شده اند. به منظور پاسخگویی به نیازهای مهندسی دریایی، به توسعه آليهای مانند Ti75، Ti31 و ti631 اقدام کردهيم.

بر اساس آمار، مصرف تیتانیوم یک نیروگاه حرارتی ۲۰ کیلو وات ۹۰ تن، و یک ایستگاه برق هسته ای ۸۰ تا ۱۰۰ تن است. دیده می شود که نمی توان مقدار تیتانیوم مورد استفاده در انرژی و خوردگی را نادیده گرفت.

گلف، مواد زیستی و تولید خودرو سه برنامه های کاربردی جدید امیدوار کننده از تیتانیوم است.

در زمینه ورزش و اوقات فراغت، افزایش مصرف تجهیزات گلف کاملا چشمگیر است. تیتانیوم در سال ۱۹۹۳ وارد این میدان نشده است و میزان تیتانیوم مورد استفاده در سال ۱۹۹۷ به ۴۰ تن افزایش یافت. دلیل آن این است که تیتانیوم به عنوان باشگاه توپ با قدرت بالا، بافت نور، و افزایش متوسط 20-30 یارد (1 یارد = 0.9144 متر) و یا 15٪ از فاصله ضربه استفاده می شود. حضور باشگاه های تیتانیوم در سال ۱۹۹۸ در آمریکا ۴۴۸ ورزشگاه جدید اضافه کرد. تعداد بازیکنان ۲۵ میلیون نفر (نزدیک به نیمی از جهان) است. در سال ۱۹۹۴ تنها ۵۰۰ باشگاه فروخته شد که تا سال ۱۹۹۵ تا ۱۹۰ و در سال ۱۹۹۷ ۱٫۷۲ میلیون باشگاه بود. تیتانیوم در ورزش های اوقات فراغت از جمله اسکی، سورتمه، تبر یخ، پنجه یخ و دیگر امکانات کوهنوردی جای بسیار خوبی دارد.

تیتانیوم دارای قابلیت زیست پذیری عالی، ضریب انبساط پایین، دوام بالا و غیر مغناطیس است، و یک ماده پشتیبانی استخوان عالی است. وزن مفصل ران کاشته شده حدود نیمی از فولاد ضد زنگ است، و بافت استخوان را می توان به طور مستقیم به ایمپلنت تیتانیوم در هنگام رشد چسبید. در بازسازی مفصل زانو و دندانه دار کردن نیز از تیتانیوم استفاده می شود. بر اساس آمار، میزان تیتانیوم مورد استفاده در کاشت پزشکی هر ساله بین ۶۰۰ تا ۱۰ تن است. علاوه بر ti-6al-4veli (اکسیژن ترخیص فوق العاده کم)، آلومینیوم تیتانیوم مانند آلومینیوم آزاد (عاری از سمیت به کلیه و ریه) توسعه یافت، مانند آلومینیوم تیتانیوم (ti-2.75nb-15.2mo-0.34fe-0.18si-0.250), and total 21s (ti-2.9nb-14-9mo-0.09fe-2.9al-0.22si-0.140), Ti-6Al-7Nb.

تولید تیتانیوم کم هزینه و توسعه فناوری فرآوری پودر تیتانیوم امکان گسترش کاربرد تیتانیوم به صنعت خودروسازی وجود داشته است. فنر های ساخته شده تیتانیوم شروع به در مسابقه فرمول یک، موتور سیکلت مسابقه و پیشرفته ترین اتومبیل فراری