التيتانيوم عنصر برقم ذري 22 في الجدول الدوري. إنه عنصر مجموعة فرعية من الفترة الرابعة ، أي علم IVB. بالإضافة إلى التيتانيوم ، تشتمل هذه المجموعة من العناصر أيضًا على الزركونيوم والهافنيوم. السمة المشتركة لها هي أن لديها نقطة انصهار عالية وتوجد على سطحها في درجة حرارة الغرفة. يتكون فيلم أكسيد مستقر.
عشر خصائص من التيتانيوم
(1) كثافة منخفضة وقوة عالية وقوة نوعية عالية
(2) مقاومة ممتازة للتآكل
يعتمد تخميل التيتانيوم على وجود فيلم أكسيد ، ومقاومته للتآكل في وسط مؤكسد أفضل بكثير من تلك الموجودة في وسط مختزل.
(3) مقاومة جيدة للحرارة
يتمتع التيتانيوم بمقاومة جيدة للحرارة ويستخدم في أقراص وشفرات ضواغط المحرك الهوائي وجلد الجزء الخلفي من جسم الطائرة.
(4) أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة
يمكن استخدامه في محركات صواريخ الهيدروجين السائل والأكسجين السائل الجاف ، أو كحاويات ذات درجة حرارة منخفضة للغاية وخزانات تخزين في المركبات الفضائية المأهولة.
(5) غير مغناطيسية
التيتانيوم غير مغناطيسي ، ويستخدم في هياكل الغواصات ولن يتسبب في انفجار الألغام.
(6) الموصلية الحرارية الصغيرة
الموصلية الحرارية للتيتانيوم صغيرة ، مع 1/5 فقط من الفولاذ ، و 1/13 من الألومنيوم ، و 1/25 من النحاس. تعتبر الموصلية الحرارية السيئة من عيوب التيتانيوم ، ولكن يمكن استغلال ميزة التيتانيوم في بعض التطبيقات.
(7) معامل مرونة منخفض
معامل مرونة التيتانيوم هو 55٪ فقط من الفولاذ. عند استخدامه كمادة هيكلية ، فإن معامل المرونة المنخفض يعتبر عيبًا.
(8) قوة الشد قريبة جدا من قوة الخضوع
(9) يتأكسد التيتانيوم بسهولة عند درجة حرارة عالية
التيتانيوم له قوة ربط قوية مع الهيدروجين والأكسجين ، لذلك يجب الانتباه إلى منع الأكسدة وامتصاص الهيدروجين. يجب إجراء لحام التيتانيوم تحت حماية الأرجون لمنع التلوث. يجب معالجة أنابيب وصفائح التيتانيوم بالحرارة تحت التفريغ ، ويجب التحكم في جو مؤكسد دقيق أثناء المعالجة الحرارية لمطروقات التيتانيوم.
(10) أداء منخفض لمكافحة التخميد
الأجراس مصنوعة من التيتانيوم والمواد المعدنية الأخرى (النحاس والصلب) بنفس الشكل والحجم بالضبط. إذا قمت بضرب كل جرس بنفس القوة ، فستجد أن الجرس المصنوع من التيتانيوم يتأرجح لفترة طويلة ، أي من خلال الطاقة المعطاة للجرس لا يتم تبديدها بسهولة عن طريق الضرب ، لذلك نقول أن أداء التخميد من التيتانيوم منخفض.
ثلاث وظائف خاصة من التيتانيوم
(1) وظيفة ذاكرة الشكل
يشير إلى قدرة سبيكة Ti-50٪ Ni (الذرية) على استعادة شكلها الأصلي في ظل ظروف درجة حرارة معينة ، وهو ما يسمى سبيكة ذاكرة الشكل.
(2) وظيفة التوصيل الفائق
يشير إلى سبيكة NbTi. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما يقارب الصفر المطلق ، يفقد السلك المصنوع من سبيكة NbTi مقاومته. عندما يمر أي تيار كبير ، لن يسخن السلك ولا يستهلك أي طاقة. يسمى NbTi مادة فائقة التوصيل.
(3) وظيفة تخزين الهيدروجين
يشير إلى سبيكة Ti-50٪ Fe (ذرية) ، والتي لها القدرة على امتصاص كمية كبيرة من الهيدروجين. باستخدام هذه الخاصية من TiFe ، يمكن تخزين الهيدروجين بأمان ، أي أنه ليس من الضروري استخدام أسطوانات غاز عالية الضغط من الصلب لتخزين الهيدروجين. في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يطلق TiFe أيضًا الهيدروجين ، ويسمى TiFe مادة تخزين الطاقة.
