टाइटेनियम मिश्र धातु

टाइटेनियम मिश्र धातु टाइटेनियम और अन्य धातुओं से बने मिश्र धातुओं की एक किस्म को संदर्भित करता है। टाइटेनियम 1950 के दशक में विकसित एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक धातु है। टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और उच्च गर्मी प्रतिरोध है। 1950 और 1960 के दशक में, मुख्य ध्यान विमान इंजन के लिए उच्च तापमान टाइटेनियम मिश्र धातु और विमान निकायों के लिए संरचनात्मक टाइटेनियम मिश्र धातु के विकास पर था।

1970 के दशक में कई संक्षारण प्रतिरोधी टाइटेनियम मिश्र धातु विकसित किए गए थे। 1980 के दशक से, संक्षारण प्रतिरोधी टाइटेनियम मिश्र धातु और उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातुओं को और विकसित किया गया है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग मुख्य रूप से विमान इंजन कंप्रेसर भागों, उसके बाद रॉकेट, मिसाइल और उच्च गति वाले विमान संरचनात्मक भागों को बनाने के लिए किया जाता है।

टाइटेनियम एक नए प्रकार की धातु है। इसके गुण कार्बन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन आदि की अशुद्धता सामग्री से संबंधित हैं। सबसे शुद्ध टाइटेनियम आयोडाइड में अशुद्धता सामग्री 0.1% से अधिक नहीं होती है, लेकिन इसकी ताकत कम होती है और इसकी प्लास्टिसिटी अधिक होती है। 99.5% औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम के गुण हैं: घनत्वρ =4.5g/सेमी 3, गलनांक 1725 डिग्री, तापीय चालकताλ =15.24W/(mK), तन्य शक्ति σb=539MPa, बढ़ाव δ=25%, अनुभाग संकोचन ψ=25%, प्रत्यास्थ मापांक E=1.078×105MPa, कठोरता HB195.

अधिक शक्ति

कई धातु सामग्रियों की प्रदर्शन तुलना तालिका

टाइटेनियम मिश्र धातु का घनत्व आम तौर पर 4.51g/cm3 के आसपास होता है, जो स्टील के घनत्व का केवल 60% है। कुछ उच्च शक्ति वाले टाइटेनियम मिश्र धातु कई मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील की ताकत से अधिक होते हैं। इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु की विशिष्ट शक्ति (शक्ति/घनत्व) अन्य धातु संरचनात्मक सामग्रियों की तुलना में बहुत अधिक है, और उच्च इकाई शक्ति, अच्छी कठोरता और हल्के वजन वाले भागों को बनाया जा सकता है। विमान इंजन के पुर्जे, फ्रेम, खाल, फास्टनर और लैंडिंग गियर सभी टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं।

उच्च तापीय शक्ति

उपयोग तापमान एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना में कई सौ डिग्री अधिक है। यह अभी भी मध्यम तापमान पर आवश्यक शक्ति बनाए रख सकता है और 450-500 डिग्री पर लंबे समय तक काम कर सकता है। इन दो प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातुओं में अभी भी 150 डिग्री से 500 डिग्री की सीमा में उच्च विशिष्ट शक्ति है, जबकि एल्यूमीनियम मिश्र धातु की विशिष्ट शक्ति 150 डिग्री पर काफी कम हो जाती है। टाइटेनियम मिश्र धातु का कार्य तापमान 500 डिग्री तक पहुंच सकता है, जबकि एल्यूमीनियम मिश्र धातु का 200 डिग्री से कम है।

अच्छा संक्षारण प्रतिरोध

टाइटेनियम मिश्र धातु आर्द्र वातावरण और समुद्री जल में काम करते हैं, और उनका संक्षारण प्रतिरोध स्टेनलेस स्टील की तुलना में बहुत बेहतर है। वे विशेष रूप से पिटिंग, एसिड संक्षारण और तनाव संक्षारण के लिए प्रतिरोधी हैं। उनके पास क्षार, क्लोराइड, क्लोरीन कार्बनिक पदार्थ, नाइट्रिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड आदि के लिए उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है। हालांकि, टाइटेनियम में ऑक्सीजन और क्रोमियम नमक मीडिया को कम करने के लिए खराब संक्षारण प्रतिरोध है।

अच्छा निम्न तापमान प्रदर्शन

कम और अति-कम तापमान पर यांत्रिक गुण। अच्छे कम तापमान गुणों और बेहद कम अंतरालीय तत्वों जैसे कि TA7 के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुएं -253 डिग्री पर भी एक निश्चित प्लास्टिसिटी बनाए रख सकती हैं। इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु भी एक महत्वपूर्ण कम तापमान संरचनात्मक सामग्री है।

उच्च रासायनिक गतिविधि

टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पाद

टाइटेनियम में उच्च रासायनिक गतिविधि होती है और यह वायुमंडल में O 2, N 2, H 2, CO, CO 2, जल वाष्प, अमोनिया, आदि के साथ दृढ़ता से प्रतिक्रिया करता है। जब कार्बन सामग्री 0.2% से अधिक होती है, तो टाइटेनियम मिश्र धातु में कठोर TiC का निर्माण होगा; जब तापमान अधिक होता है, तो यह N के साथ प्रतिक्रिया करके TiN कठोर सतह परत भी बनाएगा; 6 00 डिग्री से ऊपर, टाइटेनियम उच्च कठोरता के साथ एक कठोर परत बनाने के लिए ऑक्सीजन को अवशोषित करता है; जब हाइड्रोजन सामग्री बढ़ जाती है, तो एक भंगुर परत भी बन जाएगी। गैस को अवशोषित करने से उत्पन्न कठोर और भंगुर सतह परत 0.1 से 0.15 मिमी की गहराई तक पहुँच सकती है, और सख्त होने की डिग्री 20% से 30% है। टाइटेनियम में एक उच्च रासायनिक आत्मीयता भी है और घर्षण सतह पर आसंजन के लिए प्रवण है।

कम तापीय चालकता

उपयोग

टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च शक्ति और कम घनत्व, अच्छे यांत्रिक गुण, अच्छी क्रूरता और संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातु में खराब प्रक्रिया प्रदर्शन, कठिन कटाई होती है, और गर्म प्रसंस्करण के दौरान हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और कार्बन जैसी अशुद्धियों को अवशोषित करना बहुत आसान होता है। इसमें खराब पहनने का प्रतिरोध और जटिल उत्पादन प्रक्रिया भी होती है। टाइटेनियम का औद्योगिक उत्पादन 1948 में शुरू हुआ। विमानन उद्योग के विकास की जरूरतों ने टाइटेनियम उद्योग के विकास को लगभग 8% की औसत वार्षिक वृद्धि दर पर ले जाया है। दुनिया में टाइटेनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण सामग्री का वार्षिक उत्पादन 40,000 टन से अधिक हो गया है, और लगभग 30 टाइटेनियम मिश्र धातु ग्रेड हैं। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र धातु Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) और औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम (TA1, TA2 और TA3) हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग मुख्य रूप से विमान इंजन कंप्रेसर भागों, उसके बाद रॉकेट, मिसाइल और उच्च गति वाले विमान संरचनात्मक भागों को बनाने के लिए किया जाता है। मध्य-1960 के दशक में, टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग सामान्य उद्योग में इलेक्ट्रोलाइटिक उद्योग के लिए इलेक्ट्रोड, बिजली स्टेशनों के लिए कंडेनसर, तेल शोधन और समुद्री जल विलवणीकरण के लिए हीटर और पर्यावरण प्रदूषण नियंत्रण उपकरणों को बनाने के लिए किया गया है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु एक संक्षारण प्रतिरोधी संरचनात्मक सामग्री बन गए हैं। इसका उपयोग हाइड्रोजन भंडारण सामग्री और आकार स्मृति मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए भी किया जाता है।