Titanyum ne tür bir metaldir?

Titanyum, periyodik tablodaki atom numarası 22 ve sembolü Ti olan bir geçiş metal elementidir. Refrakter metal olarak sınıflandırılır, yani yüksek erime noktasına sahiptir ve ısıya ve aşınmaya karşı dayanıklıdır.TitanyumOnu önemli bir yapısal metal yapan benzersiz bir güç, düşük yoğunluk ve korozyon direnci kombinasyonuna sahiptir.

Periyodik tabloda titanyum, zirkonyum, hafniyum ve renyum gibi diğer geçiş metalleriyle birlikte Grup 4'e aittir. Doğal olarak oluşan dört izotopu vardır. Elektronik konfigürasyon [Ar] 4s2 3d2'dir. Titanyumun atom yarıçapı 176 pm, atom ağırlığı 47,9 g/mol ve yoğunluğu 4,5 g/cm3'tür.

Titanyum metalik bir metal midir?

Evet, titanyum kesin metalik özelliklere sahip parlak bir geçiş metalidir:

Diğer metalik elementler gibi mükemmel bir ısı ve elektrik iletkenidir. Elektrik iletkenliği yaklaşık yüzde 2 IACS'dir (Uluslararası Tavlanmış Bakır Standardı).

Cilalandığında tipik gümüşi gri metalik bir görünüme sahiptir, ancak yüzey oksidasyonuna bağlı olarak koyu griden siyaha kadar olabilir.

Titanyum dövülebilir ve sünektir; dövülmesine, haddelenmesine, tel haline getirilmesine ve çeşitli şekillerde işlenmesine olanak tanır.

Kaynak yapıldığında veya lehimlendiğinde diğer metallere iyi yapışır. Oksit tabakasının birleştirmeden önce çıkarılması gerekebilir.

Titanyum alaşımları, diğer metalik malzemelere benzer şekilde, sac şekillendirme gibi soğuk deformasyon işlemleri sırasında önemli ölçüde sertleşir.

Toz halinde,titanyum metaliSıcak izostatik presleme gibi toz metalurjisi teknikleri sırasında sinterlenebilirlik sergiler.

Yani titanyum, diğer geçiş metalleriyle karşılaştırıldığında bazı benzersiz niteliklere sahip olsa da, gerçek bir metalik elementin tüm özelliklerini sergiler. Periyodik tabloda reaktif metaller ile soy metaller arasında önemli bir yer tutar.

Titanyum sert mi yoksa yumuşak bir metal mi?

Mohs sertlik ölçeğinde ticari olarak saf titanyumun puanı 6 civarındadır ve bu da onu sert bir metal olarak nitelendirir. Alaşımlı formlarda titanyum, Vickers ölçeğine göre 400 HV'nin üzerinde bir sertliğe ulaşabilir ve çelik gibi çok daha ağır metallerin sertlik seviyelerine yaklaşabilir.

Titanyumun sertliği hakkında bazı önemli gerçekler:

Titanyumun altıgen sıkı paketlenmiş kristal yapısı, hafif bir metal için nispeten yüksek sertliğe katkıda bulunur.

Alüminyum, vanadyum ve molibden gibi alaşım ilaveleri, katı çözelti ve çökelme güçlendirmesi yoluyla sertliği daha da artırır.

Soğuk işleme sırasındaki iş sertleştirme etkileri, titanyum ürünlerinin yüzeyine yakın bir sertlik artışına neden olur.

Yaşlandırma gibi ısıl işlem süreçleri, faz dönüşümlerinin manipülasyonu yoluyla titanyum alaşımlarını seçici olarak sertleştirmek için kullanılabilir.

Ortalama olarak titanyum alaşımları, alüminyum alaşımlarından yaklaşık iki kat daha serttir ancak çelik gibi demir bazlı alaşımlardan biraz daha yumuşaktır.

Dolayısıyla, sertlik derecelerinin en üst noktasında olmasa da titanyum, yapısal mühendislik uygulamaları için yeterli sertliğe sahiptir ve aynı zamanda iyi süneklik ve tokluğu korur; bu da arzu edilen bir kombinasyondur.

Titanyum metali neyden yapılmıştır?

Titanyum metali yalnızca titanyum atomlarından oluşur. Atom ağırlığı 47,9 amu ve atom numarası 22'dir. Titanyum metalinin bileşimi hakkında bazı önemli gerçekler:

Saf formunda ticari titanyum, ağırlıkça yüzde 99.5-99.9 titanyum atomu içerir. Geri kalanını oksijen, nitrojen, karbon ve demir oluşturur.

Alaşım kaliteleri, özellikleri geliştirmek için eklenen alüminyum, vanadyum, molibden ve krom gibi başka elementler içerir.

Titanyumun doğal olarak oluşan beş izotopu vardır, ancak yalnızca Ti-48 ve Ti-50 ticari açıdan önemlidir. Ti-48 yüzde 73'ü, Ti-50 ise yüzde 5,5'i oluşturur.

Titanyumun beş allotropik kristal formu vardır, ancak altıgen sıkı paketli alfa fazı oda sıcaklığında stabildir.

Erime sırasında saf titanyum, HCP alfa yapısından 1668 derece F'de (825 derece) daha yüksek sıcaklıktaki BCC beta fazına dönüşür.

Molibden, vanadyum ve krom gibi alaşım elementleri beta fazını stabilize ederek oda sıcaklığında var olmasını sağlar.

Yani özünde ticari olarak saf titanyum metali ağırlıklı olarak altıgen düzende titanyum atomlarından oluşur. Alaşım kaliteleri, diğer metalik elementlerin eklenmesiyle mikro yapıyı ve özellikleri uyarlar.

Titanyum güçlü bir metal midir?

Evet, titanyum düşük yoğunluğuna göre son derece güçlü bir metaldir. Dayanım/ağırlık esasına göre titanyum alaşımları, orta karbonlu çeliklerle karşılaştırılabilir dayanımlara ulaşır ancak neredeyse yüzde 50 daha hafiftir.

Titanyumun gücüyle ilgili bazı önemli gerçekler:

Ticari olarak saf titanyumun çekme mukavemeti seviyeleri 63,000 psi civarındadır. Alaşımlar bunu önemli ölçüde 160,000 psi veya daha fazlasına çıkarır.

Titanyum alaşımlarının nihai çekme mukavemeti alüminyum alaşımlarından, magnezyum alaşımlarından ve bakır alaşımlarından daha yüksektir.

Titanyum yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemetini alüminyum gibi diğer hafif alaşımlara göre çok daha iyi korur.

Yapısal parçalar için kullanıldığında titanyum, daha ağır metalik alternatiflere kıyasla daha fazla taşıma kapasitesi ve yakıt tasarrufu sağlar.

Titanyum alaşımlarının mukavemeti, ısıl işlem prosesleriyle ayarlanabilir ve malzeme mühendisinin optimum dengeyi tasarlamasına olanak tanır.

Dolayısıyla titanyum, hafif yapısal metaller sınıfında açıkça en güçlüler arasında yer almaktadır. Benzersiz özellikleri, uçaklar, füzeler ve enerji üretim türbinleri gibi kritik uygulamalarda performans artışı sağlar.

Referanslar:

C. Leyens ve M. Peters, eds. (2003). Titanyum ve Titanyum Alaşımları. Wiley-VCH.

M. Niinomi, ed. (2008). Biyomedikal Cihazlar için Metaller. Woodhead Yayıncılık.

M. Donachie Jr. (2000). Titanyum: Teknik Kılavuz. ASM Uluslararası.

G. Lütjering ve J. Williams (2007). Titanyum. Springer Bilim ve İşletme Medyası.

ASM Handbook, Cilt 2 - Özellikler ve Seçim: Demir Dışı Alaşımlar ve Özel Amaçlı Malzemeler (1990). ASM Uluslararası.