پایان نامه تیتانیوم
قسمتی از متن:
تیتانیوم در سال 1938 توسط W.J. kroll در آمریکا کشف شد. تیتانیوم فلزیست به رنگ سفید نقره‌ای و بسیار سبک است و پس از پولیش نمودن، رنگ فولادی پیدا می‌نماید. تیتانیوم و آلیاژهای آن به علت داشتن خواص خوب و مقاومت در مقابل خوردگی و فرسایش موارد استفاده زیادی در صنایع نظامی و هوافضا و نیروگاههای هسته‌ای و کشتی‌سازی و صنایع دریائی و پتروشیمی کاربرد دارد. از جمله در ساخت بدنه و اجزای هواپیماها، وسایل حمل و نقل، لوازم جراحی، ظروف مورد استفاده در آزمایشگاه‌های شیمی و دیگر وسایل مقاوم به خوردگی کاربرد دارد. مهمترین ویژگی تیتانیوم، نسبت استحکام به وزن آن است که نسبت به سایر فلزات سبک بسیار عالیست. تیتانیوم استحکامی معادل فولادهای زنگ نزن دارد در حالی که وزن آن، 3/1 این فولادها است. خاصیت مهم دیگر تیتانیوم مقاومت به خوردگی و سایش بالای آن به ویژه در محیطهای دریایی است. هیچ یک از نمک‌های فلزی، کلرورها، هیدروکسیدها، اسیدهای نیتریک و کرمیک، و نیز اسیدهای آلی مانند اسید استیک و آب‌های شور، قادر به خوردگی تیتانیوم نیستند. به علت مقاومت در مقابل آب دریا امروزه جایگزین آلیاژهای نیکل و مس از نوع 70% نیکل و 30% مس شده است.
محصولات تولیدی فلز مزبور و آلیاژهای آن بصورت لوله (Pipe) و ورق (Plate) میباشد که پلیت یا ورق جهت ساخت و تولید مخازن مواد شیمیایی و لوله در داخل دریا جهت انتقال مواد شیمیائی مورد استفاده قرا می‌گیرد. جهت اتصال لوله‌ها به هم دیگر و همچنین ساخت مخازن نیاز به جوشکاری میباشد.
تیتانیوم از احیا تتراکلرید تیتانیوم در درجه حرارت 800 تا 900 درجه سانتی‌گراد بوسیله منیزیم یا سدیم در محیط آرگون بدست می‌آید. تیتانیوم احیا شده، بصورت فلز خالص تیتانیوم، مجدداً در خلا ذوب شده و سپس مورد استفاده قرار می‌گیرد. فلز تیتانیوم خالص جز مواد آلتروپ میباشد.
تیتانیوم خالص دارای استحکام کمی بوده که استحکام آن برابر 216 نیوتن بر میلی‌مترمربع و درصد ازدیاد نسبی طول آن برابر 50 میباشد. تیتانیوم تجارتی بعلت داشتن عناصر آلیاژی استحکامی برابر 700 نیوتن بر میلی‌متر مربع را دارا میباشد و نقطه ذوب آن 1725 درجه سانتی‌گراد و مقاومت به خوردگی آن نیز عالی است. وقتی تیتانیوم خالص از مذاب تبدیل به جامد می‌گردد از 1725 درجه سانتی‌گراد دارای ساختار کریستالی از نوع مکعب مرکزدار B.C.C میباشد که آنرا تیتانیوم یا فاز می‌نامند و از 882 درجه سانتی‌گراد تا درجه حرارت محیط که سرد می‌شود دارای ساختار کریستالی از نوع H.C.P بوده که بنام فاز یا تیتانیوم میباشد. در هنگام گرم شدن از درجه حرارت محیط تا C O 882 تیتانیوم دارای فاز و از C O 882 تا C O 1725 فاز بوده، به این جهت این فلز را آلتروپ می‌نامند.تیتانیوم فلزیست غیرمغناطیسی با قابلیت کشش بسیار عالی و ساختار B.C.C. دیگر خواص فیزیکی- مکانیکی و متالورژیکی تیتانیوم به قرار زیر است.
| نقطه ذوب: | C O1725 | جرم اتمی: | گرم 448 |
| وزن مخصوص: | gr/cm3 5/4 | علامت اختصاری: |
|
| ساختار کریستالی: | BCC,CPH | سختی: | برنیل 90-70 |
حضور عناصر آلیاژی از قبیل اکسیژن، نیتروژن، آلومینیوم و کربن، به همراه تغییر درجه حرارت، در تیتانیوم تغییر ساختار کریستالی ایجاد می‌کند. ساختار کریستالی تیتانیوم در دمای اتاق تا حدود C O 882 به صورت (C.P.H) H.C.P است اما از این درجه حرارت به بالا، ساختار BCC تغییر شکل می‌دهد. همان‌طوری که گفته شد، وجود عناصری مثل اکسیژن، نیتروژن، آلومینیوم و کربن، درجه حرارت این استحالة فازی را افزایش می‌دهد و همچنین سختی و استحکام آلیاژ تیتانیوم را افزایش و انعطاف‌پذیری آن را کاهش می‌دهد.
1-1- آلیاژهای تیتانیوم:
برحسب ساختار کریستالی که هر آلیاژ تیتانیوم در دمای محیط پیدا می‌کند، این آلیاژها را به چهار گروه تقسیم می‌کند:
1) آلیاژهای ، 2) ، 3) - و 4) تیتانیوم خالص تجاری با ساختمان کریستالی H.C.P
آلیاژهای تیتانیوم قابلیت ماشین‌کاری و چکش کاری خوبی دارد و در برابر حرارت عکس‌العمل نشان داده و در مقابل زنگ‌زدگی مقاوم میباشد. البته این وضعیت در درجه حرارت معمولی فوق‌العاده بالاست و حقیقتاً آنها در برابر هوازدگی محفوظ هستند و همچنین در محیطهای دریائی و صنعتی جدول شماره 1-1 نشان‌دهندة چندین نوع از آلیاژها با مشخصات و بکارگیری خاص آنها میباشد.