پودر تیتانیوم ( تیتانیوم پودری )

پودر تیتانیوم چیست ؟

تیتانیوم خالص فلزی نقره‌ای سفید، درخشان با چگالی پایین و استحکام خوب است. تیتانیوم پودری، خاکستری تیره است، تیتانیوم با تنها 45٪ وزن خود به اندازه فولاد سخت است، بنابراین در صورت ترکیب با سایر فلزات، قدرت و توانایی مقاومت در برابر دماهای بسیار بالا را تا حد زیادی بهبود می بخشد. .

تیتانیوم یک فلز واسطه سبک با رنگ سفید-نقره‌ای فلزی است. مستحکم، درخشنده، مقاوم در برابر خوردگی است. تیتانیوم خالص در آب محلول نیست اما در اسیدهای غلیظ محلول است.

این فلز وقتی در معرض دمای بالا در هوا قرار می‌گیرد پوشش اکسید غیرفعال اما محافظت‌کننده (که منجر به مقاومت در برابر خوردگی) تشکیل می‌دهد اما در دمای اتاق در برابر تیره‌شدن مقاومت می کند.

اسفنج تیتانیوم یک نوع متخلخل و شکننده تیتانیوم است، یک فلز بسیار منعطف و از نسبت مقاومت به وزن بالایی برخوردار است. پودر تیتانیوم از هدایت حرارتی و الکتریکی پایین برخوردار است و یکی از مقاوم‌ترین ساختارها در برابر خوردگی فلزات است.

اسفنج یک محصول حد‌واسط است که برای تولید شمش تیتانیوم به‌کار می‌رود، که به نوبه خود از آن برای تهیه ورقه، شمش، میله، صفحه و سایر محصولات آسیاب تیتانیوم استفاده می‌شود. رفتار شیمیایی آن شباهت‌های زیادی با سیلیس و زیرکونیوم ، به‌عنوان عنصر متعلق به اولین گروه واسطه نشان می‌دهد.

پودر تیتانیوم معمولاً به اندازه تقریبی یا کمتر از 350 میکرومتر تولید می‌شود و به عنوان مواد اولیه برای تولید قطعات مختلف تیتانیوم با اشکال پیچیده با فرآیند به‌هم‌فشردگی مانند زینترکردن، فشار دادن ایزواستاتیک داغ (HIP) و قالب‌گیری تزریق فلز (MIM) استفاده می شود.

انواع پودر تیتانیوم کدامند ؟

پودرهای تیتانیوم با توجه به خلوصی که وجود دارد تقسیم بندی می‌شود . از طرفی با توجه به مش مورد نظر کاربردهای متفاوتی پیدا می‌کند. همچنین در اصطلاحات مختلفی بکار می‌رود ، بعنوان مثال :

ویژگی های پودر تیتانیم چیست ؟

پودر تیتانیوم پودری خاکستری و پودر تیتانیوم اسفنجی آمورف است، در دمای اتاق در آب و حلال‌های آلی نامحلول است. یک فلز غیر مغناطیسی است .  غیر سمی و بدون مزه است. و سازگاری خوبی با خون و بافت انسانی دارد.

پودر تیتانیوم اسفنجی خلوص 95-4/99 درصد دارد و در درجه حرارت بالا یا شرایط جرقه قابل اشتعال است. پودرهای تیتانیوم یکی از مقاوم‌ترین فلزات در برابر خوردگی است.

تیتانیوم دارای هدایت الکتریکی و حرارتی پایین است. چگالی کم، استحکام زیاد، مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون و سازگاری بیولوژیکی عالی.

• استحکام دمای بالا
• انعطاف پذیری مناسب
• چگالی کم
• مقاومت در برابر خوردگی

پودر فلز تیتانیوم چگونه تولید می‌شود ؟

پودر فلز تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم از دو منبع مجزا سرچشمه می‌گیرند ” پودر تیتانیم با خلوص تجاری به‌طور کلی از تولید اسفنج تیتانیوم اولیه با صاف‌کردن ریزه‌های اسفنجی با مش 100 به‌دست می‌آید.

از طرف دیگر، پودرهای آلیاژ تیتانیوم معمولاً به‌وسیله اتمیزه‌کردن گاز یا از آلیاژ تشکیل‌شده جامد توسط فرآیندهای “غیرتماسی” مانند فرآیند الکترود چرخشی پلاسما (PREP) تولید می‌شود.

تیتانیوم نهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. تقریباً در تمام سنگهای آذرین، در خاکستر زغال سنگ، در گیاهان و در بدن انسان یافت می شود،

اگرچه در طبیعت به‌صورت غیرقابل اتصال با عناصر دیگر یافت نمی‌شود ، تیتانیوم نهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است (63/0 درصد از جرم) و در بیشتر صخره‌های آذرین و رسوبات حاصل از آنها وجود دارد.

مواد معدنی مهم تیتانیوم روتیل، بروکیت، آناتاز، ایلمنیت و تیتانیت هستند. پودر تیتانیوم را می‌توان با خرد‌کردن با فرآیند‌های تصفیه هیدرید – دهیدروید (HDH) و اتمی سازی گاز تولید کرد، از این میان محصول HDH به دلیل ارزان بودن هزینه این فرایند، بیش از 90٪ از مصرف جهانی را در اختیار دارد.

به منظور استفاده از پودر تیتانیم در زمینه های کاربردی وسیع ، کنترل خلوص پودر یک فناوری مهم است. اخیراً چندین پروژه توسعه‌ای با هدف تولید پودر تیتانیوم با کیفیت بالا و با هزینه بسیار کمتر از محصولات رایج انجام شده‌است.

فرآیند FFC، از دی اکسید تیتانیوم درجه رنگدانه برای تشکیل کاتد در یک سلول الکترولیتی با کلرید کلسیم مذاب در 800 ~ استفاده می‌کند، کاتدها را می‌توان پس از احیا به تیتانیوم فلزی خرد کرد تا پودر 12 میکرون با خلوص حداکثر 8/99٪ حاصل شود.

کاربردهای پودرهای تیتانیوم در کجاست ؟

هوافضا، کشتی ها، سلاح ها، مواد جدید کاربردی، مواد شیمیایی، نفت، برق، صنعت نور، متالورژی، نساجی، ساخت و ساز، پزشکی، ورزشی و بسیاری دیگر.

الف) سازنده فیوزهای پیروتکنیک و ترکیبات قابل احتراق، چسب‌های عکاسی/ احتراق، مواد اتصال‌دهنده شیشه به فلز یا سرامیک به فلز، موتورهای توربین گازی، ترکیبات بین فلزی، سازه کشتی، پمپ.

زیر دریایی‌های عمیق، کندانسورها، بدنه هواپیما‌ها، سیستم‌های پیشران جت آب، سلاح ها، سیستم‌ها، سولفور زدایی گاز دودکش‌ها، توربین‌های بخار، پره‌های فن، سیستم‌های لوله کشی، دیسک‌های کمپرسور، مبدل‌های حرارتی، سازه‌های بال، کشتی ها، مخازن، همزن‌ها، قاب‌های عینک، ایمپلنت پزشکی، ذخیره‌سازی زباله‌های هسته‌ای، دریچه‌ها، چشمه‌ها، میله‌های اتصال‌دهنده، جواهرات و تجهیزات ورزشی.

ب) به دلیل نسبت مقاومت به وزن زیاد، تیتانیوم و آلیاژهای آن به‌طور گسترده در کاربرد‌های هوافضا و غیر هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

1) کاربردهای هوافضا شامل موارد زیر است: استفاده در موتورهای توربین گازی برای هواپیماها (در مواردی که استفاده از تیتانیوم منجر به کاهش وزن موتور در ضمن حفظ قدرت می‌شود) ، بدنه هواپیماها و کاربردهای مختلف در موشک‌ها و وسایل نقلیه فضایی می‌شود. در اکثر موتورهای هواپیما ، قطعات آلیاژ مبتنی بر تیتانیوم 20 تا 30 درصد از وزن موتور را تشکیل می‌دهند.

2) به دلیل مقاومت کششی زیاد به نسبت چگالی، مقاومت در برابر خوردگی بالا و همچنین توانایی تحمل درجه حرارت متوسط و بالا بدون خزش، از پودر تیتانیوم در هواپیماها، آبکاری زره‌ها، کشتی‌های دریایی، فضاپیماها و موشک‌ها استفاده می‌شود.

3) هواپیمای “بلک برد SR-71 ” نخستین هواپیمایی بود که از تیتانیوم درون ساختار خود استفاده گسترده‌ای کرد و راه را برای استفاده در هواپیماهای مدرن هموار کرد.

ج) کاربردهای غیر هوافضا شامل موارد زیر است: استفاده در مواد شیمیایی ویژه، خمیر و کاغذ، نفت و گاز، دریایی ، پزشکی و صنایع کالاهای مصرفی.

کاربردهای پزشکی پودر تیتانیوم

الف) پودر تیتانیم و آلیاژهای آن برای پوشش سطح وسیله‌های پزشکی قابل کاشت برای تسریع در رشد استخوان و روند بهبودی بطور گسترده استفاده می‌شود.

ب) تیتانیوم پودری و آلیاژهای آن به دلیل چگالی پایین ، مقاومت در برابر خوردگی بالا و خواص مکانیکی عالی ، به مواد بسیار محبوب تبدیل شده‌اند. امروزه همچنین سودمندی تیتانیوم برای ایمپلنت‌های پزشکی ، برای لوازم ورزشی اختصاصی و همچنین برای جواهرات شناخته می‌شود.

قطعات تیتانیوم نه تنها به دلیل قیمت بالای مواد اولیه بلکه به دلیل مشکل در شکل‌گیری ، ماشین‌کاری و جوشکاری گران هستند. به همین دلیل شکل‌گیری خالص تقریباً تیتانیوم بسیار سودمند است. قالب‌گیری تزریق فلز (MIM) به عنوان یک فرآیند شکل‌دهی تقریباً خالص برای تعداد بالای تولید قطعات کوچک پیچیده جایگزین مطلوب است.

مواد هوافضا. به دلیل مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، اصطکاک کم، مقاومت در برابر سایش ، مقاومت عمومی و سایر خواص ، نانوپودر تیتانیوم به عنوان یک ماده بسیار با ارزش در تولید مواد هوافضا عمل می کند.

مواد زیست سازگار

برخی تنظیمات خاص از نانوذرات تیتانیوم زیست سازگاری قابل ملاحظه و بالایی را نشان می دهد ، و این باعث می شود منبع تحقیقات گسترده ای برای کاربردهایی از جمله تولید ایمپلنت، دارورسانی ، تصویربرداری زیست محیطی و سایر علوم پزشکی باشد.

میکروسنسورها خواص بی نظیر نانوذرات تیتانیوم ، آنها را برای تولید میکروسنسورهای مختلف از جمله حسگرهای اکسیژن ، سنسور رطوبت و بسیاری از میکروسنسورهای نانوتکنولوژیکی ایده آل می کند.

فیلترهای نوری. نانوذرات تیتانیوم به عنوان بخشی از پراکندگی پایدار پتانسیل بسیار خوبی برای فیلترهای نوری و سایر فناوریهای مرتبط نشان می دهد.

کاربردهای از پودر تیتانیم که خاصیت منحصر به فردی دارند، در تولید فلزات و آلیاژهای موجود در متالورژی آهنی و غیر آهنی به عنوان آلیاژ دهنده ، پالایش و اصلاح اجزای مورد استفاده قرار می گیرند.

آنها در برابر بسیاری از مواد خورنده آلی و معدنی در دماهای معمولی و بالا مقاومت شیمیایی بالایی دارند. استحکام دمای بالا ، انعطاف پذیری مناسب در تراکم کم و مقاومت در برابر خوردگی بالای تیتانیوم از بسیاری از مصالح ساختاری و کامپوزیتی فراتر می رود.