Titanyum: Çelik kadar güçlü, alüminyum kadar hafif-ve bu sizin de vücudunuzda
Titanyum alaşımlı bir kemik ömür boyu vücudunuzda kalabilir ve tamamen-titanyumdan yapılmış bir uçak ses hızının üç katı hızla uçabilir. Bu metal-çelikten daha hafif ve alüminyumdan daha güçlü-diş macununuzda, güneş kreminizde ve dizlerinizde gizlidir.
Bu metal titanyumdur. Aşırı derecede pahalı değil; aşırı derecede nadirdir.
I. Çeliğin Yarı Ağırlığında, Alüminyumun İki Katı Sert
Titanyumun yoğunluğu 4,51 g/cm³ olup çeliğin %56'sı, alüminyumun ise 1,6 katıdır. Saf titanyumun gücü, orta-karbonlu çeliğinkiyle aynı seviyedeyken titanyum alaşımları (en klasik olanı, sektörde "Titanyum 64" olarak bilinen Ti-6Al-4V'dir) gücü 900–1.170 MPa'ya çıkararak onları yüksek-mukavemetli alaşımlı çeliklerle aynı lige yerleştirir. Spesifik dayanıklılık (yani birim ağırlık başına taşıyabileceği yük) açısından titanyum diğer tüm metalleri geride bırakır.
Daha da dikkat çekici olan şey ise bu yüksek mukavemetin, dayanıklılığın pahasına olmamasıdır. Yüksek-mukavemetli çeliklerin çoğu güçlü olsa da genellikle kırılgandır; Ancak titanyum alaşımları -200 derecedeki sıvı nitrojende bile iyi tokluk ve kırılma direncini korur ve alüminyum alaşımlarının aksine 400 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda hızla yumuşamaz. Sıvı helyumun 4 K civarındaki düşük sıcaklıklarından, uçak motoru türbinlerinin 500 derece civarındaki yüksek sıcaklıklarına kadar, titanyum alaşımları tüm sıcaklık aralığı boyunca önemli bir performans farkı göstermez.
Şimdi korozyon direncini düşünün. Titanyumun yüzeyinde kendiliğinden yoğun bir TiO₂ pasivasyon tabakası oluşur; Yalnızca birkaç nanometre kalınlığında olmasına rağmen, alt tabakaya sıkı bir şekilde bağlanmış koruyucu bir zırh gibi davranır. Bu katman çizilse bile, hızla yeniden-oksitlenir ve kendini onarır-o kadar hızlıdır ki, korozyon belirtileri neredeyse görünmez. Yirmi yıl boyunca deniz suyuna batırılmış bir titanyum alaşımı, çıkarıldıktan sonra silindiğinde hala parlamaya devam edecektir. Konsantre sülfürik asit, nitrik asit, klor gazı ve organik asitler gibi ortamlar da önemli korozyona neden olmakta zorlanır. Tek zayıf noktası hidroflorik asittir (HF): florür iyonları titanyum yüzeyindeki oksit filmini doğrudan çözer, titanyum alt katmanını açığa çıkarır ve korozyona neden olur.
Tüm bunları hesaba kattığınızda titanyumun aşırı derecede pahalı olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak titanyum yerkabuğunda dokuzuncu sırada yer alır ve bu da onu bakır, çinko ve kurşundan daha bol yapar. Peki neden hala paslanmaz çelikten beş ila on kat daha pahalı? Çünkü Kroll işlemi, toplu-tipte, enerji-yoğun bir yöntemdir ve ortalama bir evin üç yıl boyunca ihtiyacını karşılamaya yetecek bir metrik ton sünger titanyum- üretmek için yaklaşık 36.000 kilowatt-saat elektrik gerektirir. Ayrıca, titanyum işlendiğinde son derece zayıf bir ısı iletkenliğine sahiptir, bu da ısının tamamen kesici kenarda yoğunlaşmasına neden olur ve bu da aletin çeliğin kesilmesine göre birkaç kat daha hızlı aşındırılmasına neden olur. Titanyumun yüksek maliyeti, hammaddenin kendisinden değil, onu işlemenin yüksek maliyetinden kaynaklanmaktadır.
II. Sovyetler Birliği'nden Kaçırılan Titanyum, Sesin Üç Katı Hızda Uçabilen ABD Casus Uçağının Yapımında Kullanıldı
İlk uçuşunu 1964 yılında yapan SR-71 "Blackbird" keşif uçağı, ABD Hava Kuvvetleri tarafından işletilen uzun-menzilli, yüksek{-irtifalı, yüksek- hızlı bir stratejik keşif jetiydi. Titanyum alaşımlı yapı ve turbojet/ramjet değişken{14}}döngülü motor da dahil olmak üzere, zamanın en ileri teknoloji zenginliğini bünyesinde barındırıyordu ve ısı bariyerini başarıyla aşan ilk operasyonel jet uçağıydı. 24.000 metre yükseklikte ses hızının 3,2 katı bir hızla-o kadar hızlı uçma kapasitesine sahipti ki, o sırada fırlatılan Sovyet hava savunma füzeleri buna yetişemiyordu. Operasyonel geçmişi boyunca hiçbir zaman düşman uçakları veya uçaksavar füzeleri tarafından düşürülmedi. Uçağın en yakından korunan sırlarından biri malzemelerinde yatıyor: Gövdesinin yüzde 93'ü titanyum alaşımından yapılmış.
III. Her Gün Titanyum Tüketiyor ve Uyguluyorsunuz Ama Farkında Olmayabilirsiniz
Dünya çapında çıkarılan titanyum cevherinin yalnızca %5'i metalik titanyuma indirgenir; kalan %95'i titanyum beyazı olarak da bilinen titanyum dioksite (TiO₂) dönüştürülür.
Titanyum dioksit dünyadaki en önemli beyaz pigmenttir. Görünür spektrumda beyaz ışığın saçılma verimliliğini en üst düzeye çıkaran son derece yüksek bir kırılma indisine sahiptir. Bir kilogram titanyum dioksit yaklaşık 8 ila 10 metrekarelik yüzey alanını kaplayabilir ve ona opak, saf beyaz bir renk verir. Titanyum dioksit olmasaydı odanızdaki beyaz duvarlar griye dönerdi, diş macunu şeffaflaşırdı, plastik borular doğal sarımsı-kahverengi rengini ortaya çıkarırdı ve yüzünüze sürülen güneş kremi yağlı, şeffaf bir film gibi görünürdü.
Yediğiniz M&M şekerlerinin üzerindeki pürüzsüz beyaz kaplama titanyum dioksit içeriyor. Yağsız süt, beyazlatmak için titanyum dioksit kullanır ve bu da daha çok tam yağlı süte benzemesini sağlar. Hapların üzerindeki beyaz kaplama da titanyum dioksitten yapılıyor. Tuvalete gittikten sonra kullandığınız tuvalet kağıdının beyaz rengi bile-yüksek-beyazlığa sahip bir marka-kullanıyorsanız büyük olasılıkla titanyum dioksit sayesindedir.
IV. İnsan Vücuduna İmplante Edildiğinde Kemikleriniz Aktif Olarak Onunla Kaynaşacak
Titanyum alaşımı insan vücuduna implante edilirse sıradan metaller gibi reddedilmez; bunun yerine yavaş yavaş çevredeki kemikle "kaynaşır". Bu olay tıpta osseointegrasyon olarak bilinir.
Titanyumun bunu yapabilmesinin anahtarı, yüzeyinde çok yoğun bir oksit tabakasının oluşmasında yatmaktadır. Bu katman stabildir ve insan dokusunu tahriş etmez, kemik hücrelerinin yüzeye güvenli bir şekilde tutunmasını ve çoğalmasını sağlayarak yavaş yavaş yeni kemik dokusu oluşmasını sağlar.
Bunun tersine, birçok metal implantasyon sonrasında gevşemeye, korozyona veya reddedilme reaksiyonlarına eğilimliyken titanyum alaşımları daha iyi biyouyumluluk ve daha uzun-vadeli stabilite sunar. Bu nedenle yapay eklemler, kemik plakaları, vidalar ve diş implantları gibi tıbbi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Basitçe söylemek gerekirse, titanyum kemiğe "zorla" yerleştirilmez; daha ziyade kemik bunu isteyerek kabul eder.
E-posta:garychen3215@hotmail.com
Adres: No.35, Baoti Rd, Baoji şehri, Shaanxi Eyaleti, Çin
İletişim: Bay Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
