تیتانیوم چیست؟

تیتانیوم در ۱۷۹۰ کشف شد اما تا اوایل دهه ۱۹۰۰ مورد خالص ­سازی قرار نگرفت. بعلاوه، از این فلز تا نیمه دوم قرن بیستم بطور گسترده استفاده نشد. اما اکنون تیتانیوم دارای تجربه حدودا ۵۰ ساله­ ای از استفاده صنعتی مدرن و طراحی برای پشتیبانی از کاربرد خود است. بیشتر این کاربرد در امور نظامی در هواپیما نظیر SR71 یا موتورهای توربین­ های گازی بوده است.

تازه­ ترین موارد استفاده آن شامل مواردی نظیر چوب گلف و دوچرخه می ­شود. بدلیل چگالی منحصربفرد، مقاومت به خوردگی و استحکام مناسب آن نسبت به مواد رقیب نظیر آلومینیوم، فولادها و سوپرآلیاژها، تیتانیوم جایگاه ویژه خود را در بسیاری از صنایع پیدا کرده است. برخی واقعیت­ های مهم و یا مزایای مهم آلیاژهای تیتانیوم، مبنای استفاده گسترده امروزه از تیتانیوم را نشان می ­دهند.

فلزتیتانیوم در چه مواردی استفاده می‌شود؟

از مهمترین کاربردهای رایج تیتانیوم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنعت هوافضا: 

یکی از رایج‌ترین موارد استفاده از این فلز در صنعت هوافضا است. استحکام زیاد و چگالی نسبتاً کم، آن را به فلز مطلوبی برای استفاده در قطعات هواپیما و موشک تبدیل کرده است. از فلزتیتانیوم به طور معمول برای ایجاد بال هواپیما، تیغه‌ها، قاب‌های هوا و دیسک‌های توربین استفاده می‌شود.

• صنعت دریایی: 

صنعت دریایی حوزه دیگری است که اغلب برای کاربردهای خود به تیتانیوم متکی است. این به دلیل مقاومت در برابر خوردگی این آلیاژ است، به ویژه در محیط‌های آب شور که خوردگی ناشی از کلر نگران‌کننده است.

• فرآوری شیمیایی: 

مقاومت شیمیایی عالی تیتانیوم باعث شده که در کارخانه‌های فرآوری شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.

• دستگاه پزشکی: 

به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، در ساخت بسیاری از دستگاه‌های پزشکی نیز از تیتانیوم استفاده می‌شود.

• تعویض مفصل:

 احتمالاً شنیده‌اید که تیتانیوم فلزی است که می‌تواند برای تعویض مفصل استفاده شود، خواه جای مفصل ران باشد یا زانو. با این حال، از ورق تیتانیوم نه تنها برای تعویض مفصل بلکه برای ایمپلنت‌های دندانی نیز استفاده می‌شود!

• استفاده روزمره: 

صفحه تیتانیوم یکی از متنوع‌ترین فلزات موجود در بازار امروز است. از رنگدانه این فلز می‌توان برای افزایش روشنایی محصولات استفاده کرد و باعث افزایش بصری آن‌ها می شود. همچنین میزان تیرگی جوهرها، رنگ‍‌‌ها، پلاستیک‌ها و کاغذها را افزایش می‌دهند.

مشخصات این فلز:

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 فلز تیتانیوم به گونه ای است که در برابر نرخ بالای تغییرات فشار از خود 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.

عوارض و خطرات فلز تیتانیوم:

هیچ نقش بیولوژیکی شناخته شده ای برای تیتانیوم وجود ندارد. مقدار قابل توجهی از این فلز  در بدن انسان وجود دارد و تخمین زده شده است که ما روزانه حدود ۰.۸ میلی گرم Ti مصرف می کنیم اما بیشتر آن بدون اینکه جذب شود دفع خواهند شد. این فلز سمی نیست و بدن انسان می تواند دوز زیاد آن را تحمل کند.

فلزتیتانیوم و ترکیبات آن سمیت کمی دارند. حیوانات آزمایشگاهی (موش های صحرایی) که از طریق استنشاق در معرض TiO2  قرار دارند، مناطق کوچک و موضعی رسوبات گرد و غبار به رنگ تیره در ریه آن ها ایجاد شده است. قرار گرفتن در معرض بیش از حد این فلز در انسان ممکن است منجر به تغییرات جزئی در ریه ها شود.

اثرات بیش از حد در قرار گرفتن در معرض پودر تیتانیوم و استنشاق گرد و غبار آن ممکن است باعث سفتی و درد در قفسه سینه، سرفه و مشکل در تنفس شود. تماس با پوست یا چشم نیز ممکن است باعث تحریک شود با اینحال آژانس بین المللی تحقیقات سرطان (IARC) دی اکسید تیتانیوم را در گروه غیر سرطانزا طبقه بندی کرده است.

برای دریافت مشاوره بیشتر می توانید با ما در تهران ابزار در تماس باشید.