تبلیغات
بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی
قالب وب سایت
بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی
رشته مهندسی مواد و متالورژی ، پایه همه مهندسی ها . 
مدیر وب سایت
نظر سنجی
نظر شما راجع به وبلاگ چیست؟






لینک های مفید
biomaterial

From Wikipedia.com

biomaterial is any substance that has been engineered to interact with biological systems for a medical purpose - either a therapeutic (treat, augment, repair or replace a tissue function of the body) or a diagnostic one. As a science, biomaterials is about fifty years old. The study of biomaterials is called biomaterials science or biomaterials engineering. It has experienced steady and strong growth over its history, with many companies investing large amounts of money into the development of new products. Biomaterials science encompasses elements of medicinebiologychemistrytissue engineering and materials science.

Note that a biomaterial is different from a biological material, such as bone, that is produced by a biological system. Additionally, care should be exercised in defining a biomaterial as biocompatible, since it is application-specific. A biomaterial that is biocompatible or suitable for one application may not be biocompatible in another.

Biomaterials can be derived either from nature or synthesized in the laboratory using a variety of chemical approaches utilizing metallic components, polymersceramics or composite materials. They are often used and/or adapted for a medical application, and thus comprises whole or part of a living structure or biomedical device which performs, augments, or replaces a natural function. Such functions may be relatively passive, like being used for a heart valve, or may be bioactive with a more interactive functionality such as hydroxy-apatite coated hip implants. Biomaterials are also used every day in dental applications, surgery, and drug delivery. For example, a construct with impregnated pharmaceutical products can be placed into the body, which permits the prolonged release of a drug over an extended period of time. A biomaterial may also be an autograftallograft or xenograft used as a transplant material.

Biomineralization is the process by which living organisms produce minerals, often to harden or stiffen existing tissues. Such tissues are called mineralized tissues. It is an extremely widespread phenomenon; all six taxonomic kingdoms contain members that are able to form minerals, and over 60 different minerals have been identified in organisms. Examples include silicates in algae and diatomscarbonates in invertebrates, and calcium phosphates and carbonates in vertebrates. These minerals often form structural features such as sea shells and the bone in mammals and birdsOrganisms have been producing mineralised skeletons for the past 550 million years. Other examples include copperiron and gold deposits involving bacteria. Biologically-formed minerals often have special uses such as magnetic sensors in magnetotactic bacteria (Fe3O4), gravity sensing devices (CaCO3, CaSO4, BaSO4) and iron storage and mobilization (Fe2O3•H2O in the protein ferritin).




طبقه بندی: فلزات غیر آهنی، بیومواد و سرامیک، بیو مواد،
برچسب ها: biomaterial،
[ جمعه 18 اسفند 1396 ] [ 06:20 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
تیتانیوم چیست (TITANIUM)

تیتانیوم چیست (TITANIUM)

عنصری است سبک، مقاوم و دارای جلا به رنگ سفید- نقره ای با نماد Ti ، عدد اتمی ۲۲ ، وزن اتمی ۸۸/۴۷، وزن مخصوص ۵۴/۴ گرم بر سانتی متر مکعب ، سختی ۶ در مقیاس موس ، نرم ، نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۱۶۶۰ درجه سانتی گراد . این ماده كه دارای دو شكل الوتروپی به نام های روتیل و آناتازمی می باشد، بواسطه رنگ سفید، درجه دیر گدازی و توان بالا و توان زیاد در توزیع و انتشار یكنواخت در تركیبات دیگر، بعنوان عمده ترین ماده اولیه رنگ سفید در صنایع رنگ سازی، كاغذ سازی،پلاستیك، لاستیك و مواد مختلف دیگر شناخته می‌شود. حضور مقادیر كمی از ناخالصی ها مثل اكسیژن، نیتروژن، كربن وهیدروژن در كه در فلز محلول اند، سبب شكنندگی مینرال فلز شده و مانع بهره برداری تجاری از آن می شود. رنگ آن سفید خاكستری می باشد. سخت ترین فلز بوده و استحكام آن ۳ برابر فولاد است. اما در عین حال بسیار سبك است.به هیچ عنوان ایجاد حساسیت در پوست نمیكند. ضد خش نیز میباشد. با حرارت دادن آن و ایجاد اكسید در تیتانیوم میتوان آن را به رنگهای دلخواه در آورد.اما این رنگ كم عمق بوده و با خراشیدن از بین میرود. بنابراین باید از تیتانیوم رنگی بسیار مراقبت كرد.

در انگلستان به وسیلهa William Gregor در سال ۱۷۹۱ كشف شد. تیتانیوم فلزی، خالص (۹/۹۹%) اولین بار در سال ۱۹۱۰ توسط Matthew A. Hunter به وسیله حرارت TiCl4 با سدیم در یك بمب فلزی در ۸۰۰-۷۰۰ درجه سانتی گراد تهیه شد.

فلز تیتانیوم تا سال ۱۹۴۶ در خارج از آزمایشگاه استفاده نمی شد تا این که در سال ۱۹۳۷ كرول(Kroll) روشی برای كاهش تتراكلرید تیتانیوم به وسیله منیزیم مذاب كشف كرد، این روش منجر به تولید جسم متخلخلی از تیتانیوم می شد كه ما آنرا به اسم “اسفنج”  می شناسیم.اما روشU.K. برای استخراج تیتانیوم اندكی متفاوت از روش Kroll می باشد. در این روش سدیم به عنوان كاهنده متوسطی به جای منیزیم به كار می رود. در واقع تفاوت اصلی این دو روش در محصول می باشد، دانه های حاصل از فرآیند كاهش سدیم، نسبت به اسفنج تیتانیوم خالص ترند. تحقیقات و توسعه فرآیندهای ذوب و تولید در انگلستان از ۱۹۴۸ آغاز شد و بعد از یك مرحله كارخانه آزمایشی، یك كارخانه كامل (تمام عیار) تولید در میانه سال ۱۹۵۰ تاسیس شد. از آن زمان پیشرفت های قابل توجهی در این زمینه صورت گرفته است. البته در حال حاضر برای تولید تیتانیوم از روش Krollاستفاده می شود. این روش در دیاگرام زیر به طور كامل نشان داده شده است.

اما جدیدترین روش فرآوری تیتانیوم FFC-Cambrith می باشد.

FFC Cambridge Proces، یك فرآیند جدید برای استخراج فلزات و آلیاژهای  از اكسیدهای جامد آنها به وسیله الكترولیز نمك مذاب است. به طور كلی این فرآیند  به صورت زیر انجام می شود.

TiO2 (solid, cathode) => molten salt electrolysis => Ti (cathode) + O2 (anode)

اصول استخراج تیتانیوم همچون آلومینیوم و دیگر فلزات مشابه به كمك روش های الكترولیزی انجام می شود. در ۵۰ سال گذشته سرمایه گذاری زیادی برای ساختن تركیبات تیتانیوم محلول در یك الكترولیت مذاب و ته نشینی بر روی كاتد از محلول الكترولیت انجام شده است. این تلاش ها به طور مختصر یعنی

TiO or TiCl4 (dissolved in molten electrolyte) => electrolysis => Ti (cathode) + O2 or Cl2 (anode)

در این روش مشكلات اساسی از جمله تقویت نیروی بین یون های تیتانیوم،  ته نشینی درختی تیتانیوم بر روی كاتد و … وجود دارد كه به كمك  FFCمی توان این اثرات نامطلوب را به حداقل كاهش داد.

تیتانیوم به این روش به صورت اسفنج یا پودر تولید می شود. در هر دو مورد ساختمان میكروسكوپی آنها تشكیل شده از ذرات كروی كه اندازه آنها بین ۱ تا ۱۰۰ میكرومتر می باشد. اسفنج تیتانیوم فرآوری شده از این روش از نظر ساختمانی شبیه به اسفنج Kroll است. فرآوری به روش FFC  اقتصادی تر از Kroll می باشد. روش FFC توسط سه تن از دانشمندان دانشگاه كمبریج ارائه شده است.

 

خواص فیزیکی تیتانیوم

تیتانیم فلزی است که با نسبت قدرت به وزن بالا شناخته شده است. تیتانیوم فلزی قوی با چگالی کم و کاملا انعطاف پذیر (به خصوص درحضور اکسیژن محیط) است. از لحاظ مغناطیسی پارامگنتیک بوده و رسانایی الکتریکی و حرارتی نسبتا کمی دارد.

این فلز سبک (دارای وزن مخصوص ۴/۵۱ گرم بر سانتی متر مکعب که مقداری بین چگالی آلومینیوم و آهن است) ، مقاوم (البته نه به سختی برخی ازفولادهای حرارت دیده) و دارای جلای براق- نقره ای ، عدد اتمی ۲۲ ، وزن اتمی ۴۷/۸۸، سختی در مقیاس موس ۶، دارای نقطه جوش ۳۲۸۷ درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۱۶۶۵درجه سانتی گراد می باشد. نقطه ذوب نسبتا بالا، آن را به عنوان فلز دیر گداز مفید می سازد. در دمای ۱۲۰۰ درجه خود به خود آتش می گیرد و به شدت اشتعال زا است. از لحاظ زمین شناسی ترکیب‌های تیتانیوم، پراکنده و استخراج آن دشوار است. نوع تجاری تیتانیوم(دارای خلوص ۹۹/۲ درصد) دارای مقاومت کششی نهایی ۶۳۰۰۰پوند بر اینچ مربع (۴۳۴مگاپاسکال) که تقریبا برابر مقاومت کششی آلیاژهای دارای عیار پایین فولاد می باشد اما به میزان ۴۵ درصد سبکتر از آن است. همچنین برخی از آلیاژهای تیتانیم (به عنوان مثال، نوع بتا C) دارای استحکام کششی بیش از۲۰۰ هزار پوند بر اینچ مربع(۱۴۰۰ مگاپاسکال) می باشند. البته، وقتی حرارت داده می شود، در دماهای بالاتر از (۸۰۶ ° F) ۴۳۰ ° C استحکام کششی خود را از دست می دهد.

تیتانیوم چیست

تیتانیوم چیست

 

روش ذوب تیتانیوم

برخی از روش های ذوب تیتانیوم عبارتند از:

تصفیه الکترواسلگ                     (ElectroSlag Refining : ESR)

ذوب مجدد قوسی تحت خلاء    (Vacuum Arc Remelting : VAR)

ذوب تحت پرتو الکترونی                    (Electron Beam Melting)

ذوب با قوس پلاسما                              (Plasma Arc Melting)

۵- ذوب پوسته ای به روش القایی       (Induction Skull Melting)

 

تیتانیوم خالص تجاری چیست؟

تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژهای تیتانیومی آلفا و شبه آلفا به طور کلی نشان داده اند که مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارند . آنها جزء این دسته از آلیاژهای تیتانیوم هستند که قابلیت جو شکاری دارند .تیتانیوم خالص معمولاً دارای مقداری اکسیژن آلیاژ شده با آن است که استحکام تیتانیوم خالص تحت تاثیر مقدار این عناصر بین نشینی ( اکسیژن و نیتروژن ) در ساختار تیتانیومی است . آلیاژهای آلفا معمولاً دارای مقدار بالایی از آلومینیوم هستند که موجب مقاومت به اکسایش این آلیاژ در دماهای بالا می شوند . ( آلیاژهای آلفا – بتا همچنین دارای یک عنصر آلیاژی اصلی هستند که آلومینیوم است اما اولین دلیل آن برای پایدار کردن فاز آلفا است ).

آلیاژهای آلفا را نمی توان برای افزایش خواص مکانیکی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد زیرا یک آلیاژ تک فاز به حساب می آید . اضافه کردن عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص قابلیت عملیات حرارتی برای این آلیاژها یا کار در دمای بالا را چون به صورت یک ساختار دو فازی حاصل شده اند ( آلفا – بتا ) ایجاد می کند.

آلیاژهای بتا نیمه پایدار هستند ، به این منظور که تمایل به تغییر فاز برای یک حالت تعادلی یا بالانسی از ساختارها دارند . آلیاژهای بتا استحکامی به واسطه ، استحکام ذاتی شان ، ناشی از ساختار بتا و رسوب فاز آلفا و دیگر فازها از آلیاژها در طراحی فرآیندهای عملیاتی حرارتی به دست می آورند .

با اهمیت ترین فایده و مزیت به دست آمده از ساختارهای بتا ، افزایش شکل پذیری آنها در ارتباط با دیگر ساختارهای هگزاگونال از جمله آلفا و آلفا – بتا است . تیتانیوم آلومیند از آلیاژهای متداول تیتانیومی متفاوت هستند زیرا آنها به طور اساسی ترکیباتی هستند که باعث افزایش استحکام و قابلیت شکل پذیری و دیگر خواص می شوند . تیتانیوم آلومیندی کاربردهای دمای بالاتر نسبت به آلیاژهای تیتانیومی دارند اما قیمت تمام شده بیشتر و به طور کل داکتیلیته و قابلیت فرم پذیری کمتری خواهند داشت.

تیتانیوم وآلیاژهای آن پتانسیل بالایی در خیلی از کاربردهای خاص دارند ولی بایستی قبل از طراحی و استفاده از آن ، برخی از واقعیتها را درمورد آن مطلع بوده و مد نظر داشت که بیشتر آن در ادامه آورده شده است .

محصولات شکل داده شده تیتانیوم به راحتی در دسترس می باشند ولی ریخته گری شده آن محدودتر است . آلیاژهای شکل داده شده از فاکتورهای تجربی خوبی برخوردار می باشند . هر چند که آلیاژهای ریخته گری از لحاظ وزن و قیمت مقرون به صرفه هستند . ریخته گری تحت فشار ایزواستاتیک گرم می تواند محصولاتی در مقایسه با استحکام کاربردی محصولات شکل داده شده را برای بیشتر فلزات حاصل کند .

آلیاژهای پودری خیلی بیشتر مورد قبول هستند . همچنین فرآیندهای پودر ( متالورژی پودر ) امکان ترکیب آلیاژهای نا متعارف تری را نسبت به هم می دهد . اگر در این فرآیند به واسطه بر هم کنش تیتانیوم با گازهای بین شبکه همچون N2 & O2 ، روشهای پیچیده بایستی اتخاذ شود . بنابراین آلیاژهای پودری تیتانیوم بایستی بسیار گران و پر هزینه در کاربردهای مختلف باشند سطح خواص آلیاژهای پودر ممکن است به حد انتظار ترکیبات شیمیایی نرسد . با این حال با متالورژی پودر این امکان وجود دارد که با بدست آوردن محصولی ترکیبی به شکل نهایی محصول مورد نظر امکان جبران قیمت تمام شده باشد و دلیلی بر اینکه حداقل یک پتانسیل برای هزینه های پایین تر هنگامی که در طی پروژه منظور می شود وجود داشته باشد .

آلیاژهای ریخته گری شده یا پودری تیتانیومی همیشه امکان انتخاب در کاربردهای سازه را دارا می باشند . اما بایستی برنامه ریزی برای این قبیل استفاده ها در همان مراحل اولیه طراحی مد نظر قرار گیرد نه اینکه تلاش شود تا مواد به دست آمده پودری یا ریخته گری شده در مراحل نهایی کار به جای مواد شکل داده شده قرار گیرند . این معقول به نظر می رسد که موقع انتخاب آلیاژهای تیتانیومی از عمومی ترین آلیاژِها استفاده شود مگر در مواقعی که خاصیت خاصی از این فلز مد نظر باشد تا یک آلیاژ خاص در نظر گرفته شود ( مثلاً Ti-6AL- 4v دارای خواص متعدد و زیادی است اما مصارف خاصی دارد)

Handbook ها و مراجع مربوط به مواد و از این قبیل کتابها برای طراحی بسیار با ارزش هستند . اما هیچ جانشینی را برای تماس با تأمین کننده و سازنده وجود ندارد . خواص و ویژگیهای از این قبیل شرایط فرم دهی غیر معمول و یا فرآیند غیر ایده آل ریخته گری را برای این فلز نبایستی عملیات سرد کردن و گرم کردن غیر معمولی را برای خواص در نظر گرفت . خواص مواد ریخته گری شده و پودری در محدوده پایین تر نسبت به آلیاژهای شکل داده شده قرار دارد . به طوری که خواص مشترک آنها به سختی به همدیگرقابل مقایسه هستند .

اما داده های بدست آمده پراکنده در ریخته گری و همچنین متالورژی پودر ممکن است پایین تر از حداقل های طراحی را نتیجه بدهد . اگر یک طراحی پذیرفته شود بدون هیچ انعطافی با رعایت سطح خواص آن مشخص شده ، این طراحی ممکن است به صورت غیر قابل برگشت پذیری بعداً مورد سؤ ظن و گمان باشد . صنایع فضایی به دنبال بهترین خصوصیت وبهینه ترین آنها هستند . هنگامی که تیتانیوم در کاربردهایی با بحرانیت کمتر استفاده می شود ، دقت کمتری در خواص بایستی در نظر گرفته شود و این امکان وجود دارد تا هزینه و زمان کاهش داده شود .

امروزه دز ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی رویکردی خاص به این فلز در صنایع شیمیایی به خصوص در صنایع پتروشیمی دیده می شود که این به نوبه خود باعث ایجاد مجال مناسبی جهت کار بر روی ابن فلز و تهیه روشهای استاندارد تولید تجهیزات تیتانیومی در ایران می گردد.

نقطه ذوب تیتانیوم در حدود درجه سانتیگراد می باشد . اما بیشتر آلیاژهای تجاری آلومینیوم در دمای ۵۳۸ درجه سانتیگراد کاربرد دارند .

تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی است ، در یکی از آنها اتمها در ساختار مکعبی مرکزدار( bcc ) قرارگرفته اند و در دیگر اتمها در یک ساختار شش وجهی فشرده یا هگزا گونال ( HCP ) قرار دارند . ساختار مکعبی مرکز دار ( bcc ) تنها در دمای بالا به دست می آید بجز در مواردی که تیتانیوم با دیگر عناصر برای ثبات پایدار ساختار مکعبی در دمای پایین آلیاژ شده است .

دو ساختار کریستالی تیتانیوم به عنوان ساختارهای b ، a شناخته می شوند . a اشاره دارد به ساختارهای هگزاگونال تیتانیوم چه به صورت آلیاژ یا خالص و ساختار b مربوط به ساختارهای مکعبی یا آلیاژهای آن است .

ساختارهای b ، a در بعضی مواقع به عنوان سیستم ها یا نوع

تیتانیوم چیست

تیتانیوم چیست

هایی از سیستم شناخته می شوند که آن را به چهار دسته آلیاژهای a و شبه a یا نزدیک به a و a / b و a تقسیم بندی می کنند .

این ترکیبات نشان دهنده تمامی عناصر آلیاژی تیتانیوم نیست اما بیشتر عناصر استفاده شده در طراحی آلیاژهای تیتانیوم را شامل می شود .

 

 

اطلاعات بیشتری در مورد ساختار تیتانیوم

تیتانیوم خالص تجاری به صورت ساختار a است . اضافه کردن برخی از عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص تجاری محدوده را برای ریز ساختارهای آلیاژی ایجاد می کند . با داشتن سطح مطلوبی از عناصر آلیاژی b ، فاز b در طول گرم کردن تولید می شود و در حین فرآیند سرد کردن در ادامه یک فرآیند گرم به ساختار دیگر منتقل می شود .

ساختار حاصله در این مورد را آلیاژهای b ، a می نامند ( فاز b به a تبدیل می شود ولی فاز باقی مانده هم خواهیم داشت ) تغییرات در آلیاژهای متمایز می شود با محدوده وسیعی از ساختار وخواص شیمیایی آلیاژ که لازمه یک آلیاژ a می باشد . این تغییرات به صورت ترم ساختاری near – a ( ساختارهای شبه a یا نزدیک به a ) هستند . ساختار را بایستی به طور کلی به عنوان نیمه پایدار شناخت . آلیاژها با ساختار b در حین سرد کردن تا دمای اتاق به دست می آیند .

آلومیندهای تیتانیومی ترکیبات بین فلزی هستند که از تیتانیوم وآلومینیوم ( به همراه یک یا بیشتر از عناصر آلیاژی ) به دست می آیند.

 

 

کاربرد تیتانیوم

عمده ترین مصرف تیتانیوم در صنایع به دو صورت فلزی و دی اکسید تیتانیوم است . شکل فلزی آن به دلیل مشکلات تهیه و خالص سازی مصرف چندانی ندارد،اما در عوض مصرف اکسید آن بصورت TiO2 در صنعت کاربرد بسیار گسترده ای دارد : به طوری که ۹۰ درصد از صنایع اولیه مصرف کننده اکسید تیتانیوم هستند . امروزه فلز تیتانیوم به عنوان یک فلز استراتژیک در موتور و ساختمان داخلی هواپیما موشکها ،جت ها، ماشین های نساجی وسایل شیمیایی وسایل جراحی وسایل نمک زدایی وسایل ارتوپدی، وسایل غذاسازی هدفهای لوله های اشعه ایکس، وسایل ساینده ،تجهیزات حمل و نقل صنایع شیمیایی ،واحدهای مولد برق، صنایع آلیاژی ،ساخت زیردریایی ها ،کارخانه های ساخت مواد شیمیایی، دستگاههای خنک کننده نیروگاه های اتمی و حرارتی و دهها مورد دیگر کاربرد دارد . مصرف عمده دی اکسید تیتانیوم در صنایع رنگ سازی به عنوان رنگ دانه می باشد و همچنین این ماده در صنایع سرامیک پلاستیک کاغذ و الکترونیک کاربرد دارد . مصرف این ماده در کشورهای پیشرفته تقریباً ۱۰ برابر کشورهای در حال توسعه می باشد .

 

مصارف عمده تیتانیوم

فلز تیتا نیوم در محیط های فرسایشی بسیار مقاوم می باشد . تیتانیوم خالص و یا آلیاژهای آن با ناخالصی کم در کارخانه های سولفور زدایی مشتقات نفتی در تجهیزات مربوط به چاه های نفت و در اتصالات مورد نیاز و همچنین در موارد پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد . از طرفی هم اکنون ورق های فولادی یا پوشش تیتانیوم تولید شده که به علت خاصیت ضد فرسایشی کاربرد وسیعی در صنعت نفت و در مراحل سولفورزدایی مشتقات نفتی در پالایشگاه ها پیدا کرده اند . دیگر مصرف عمده این فلز در صنعت هواپیما سازی است .امروزه در ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی رویکردی خاص به این فلز در صنایع شیمیایی به خصوص در صنایع پتروشیمی دیده می شود که این به نوبه خود باعث ایجاد مجال مناسبی جهت کار بر روی این فلز و تهیه روشهای استاندارد تولید تجهیزات تیتانیومی در ایران می گردد . سایر مصارف عمده تیتانیوم را می توان به صورت زیر خلاصه نمود : ساخت کاربید تیتانیوم ،سرامیک ،در فرآیندهای شیمیایی و الکتروشیمیایی ،ساخت ورقه های فلزی و باز یافت آنها صنعت نفت ،سولفورزدایی گاز مایع ،نمک زدایی آب ( تصفیه آب ) ساخت پمپهای مکش آب از دریا ،ساختمان سازی ،پزشکی ( قطعات تعویض در بدن دندانها )، صنایع اتومبیل سازی ، ساخت انباره های مخصوص برای نگهداری از موادی نظیر ضایعات اتمی و غیره ،الیاف تقویت کننده برای استفاده در ترکیبات فلزی، رباط های صنعتی ،جواهر سازی ،ساخت انواع آلیاژها ، ذخیره سازی انرژی ، بالا بردن قابلیت هدایت حرارتی آلیاژها، پرکننده ی سنگ های جواهرات مصنوعی و نرم افزار .

آلیاژهای تیتانیوم در بدنه هواپیماهای جنگی، سفینه های فضایی موشکها موتور هواپیماها ،ادوات رزمی، توربین های گازی، دوچرخه و کامپیوترهایLaptop، مورد استفاده قرار می گیرند . تیتانیوم اغلب با آلومینیوم ،آهن ،منگنز، مولیبدن و فلزات دیگر تشکیل آلیاژ می دهد .به دلیل دوام و ماندگاری بالا، تیتانیم به یکی از فلزات محبوب جواهرسازان بدل گشته است. همچنین به علت عدم تحریک آلرژیک، جواهرات تیتانیم گزینه بسیار مناسب برای افرادی است که به فلزات زینتی آلرژی دارند. تیتانیم همچنین با طلای ۲۴ عیار تشکیل آلیاژ می دهد.

آلیاژ ایلمنیت این فلز در تهیه اکسید تیتانیوم که در صنایع رنگ سازی کاغذ سازی و پلاستیک به عنوان ماده رنگی براق کردن سطح فلزات، لعاب، لاستیک سازی ،شیشه فایبر گلاس ،سرامیک الکتروسرامیک و … مصرف می شود، کاربرد دارد .

تنها در حدود ۵ % تولید سالانه جهانی تیتانیوم صرف تولید فلز تیتانیوم شده و ۹۵ % باقیمانده در تولید ماده رنگی دی اکسید تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد . این ماده به واسطه رنگ سفید درخشندگی عالی بی اثر ( خنثی بودن ) و مقاومت سایشی و حرارتی بالای آن درجه دیر گدازی بالا و توان زیاد در توزیع و انتشار یکنواخت در ترکیبات دیگر به عنوان عمده ترین ماده اولیه رنگ سفید در صنایع رنگ سازی کاغذ سازی پلاستیک ،لاستیک و … شناخته می شود . در زیر به طور اخص مصارف تیتانیوم در صنایع و آلیاژهای آن می آیند :

 

مصارف دارویی و آرایشی تیتانیوم

دی اکسید تیتان برای التیام سوزش های پوستی مورد استفاده قرار می گیرد و منعکس کننده اشعه ماوراء بنفش خورشید است و بدین جهت در ساختن کرم ها و لوسیون های ضد آفتاب ( ضد سوختگی ) استفاده می شود . از پودر در اکسید تیتان در ساخت قاب کپسولهای دارویی و پوشش قرص ها نیز استفاده می شود .

تیتانیم ماده ای غیر سمی است و حتی در مقادیر زیاد، سمی محسوب نمی شود. همچنین این ماده هیچ نقشی در سیستم طبیعی بدن انسان ایفا نمی کند. بطور تخمینی روزانه ۸/۰ میلی گرم تیتانیم وارد بدن انسان می شود . اگرچه تقریبا بدون جذب شدن، از بدن دفع می شود.

مصرف سالیانه عنصر تیتانیوم و ترکیبات آن ۱۰۵ تا ۱۰۶ تن می باشد . تقریباً ۹۵% تیتان به فرم اکسید تیتان TiO4 مصرف می شود و یک رنگدانه دایمی و به شدت سفید رنگ با قدرت پوششی خوب در رنگ ها کاغذ و پلاستیک است . رنگ ها با وجود اکسید تیتانیوم یک باز تابنده بسیار عالی اشعه مادون قرمز را می سازد و بنا براین به طور گسترده ای توسط اختر شناسان مورد استفاده قرار می گیرد . از آنجایی که این فلز مقاومت بالا وزن سبک مقاومت غیرعادی در برابر خوردگی و توانایی ایستادگی در برابر دماهای بالا می باشد . بخاطر مقاومت بالا در آب دریا این فلز برای ساخت شفت ها (محور ) ملخ هواپیما و پروانه کشتی استفاده می شود .

 

۱ – تیتانیوم ایجاد حساسیت نكرده اما برخی از آلیاژهای طلا حساسیت زا می باشند.

۲ – اندازه قطر طلای سفید را میتوان تغییر داد اما از آنجایی كه تیتانیوم را نمیتوان لحیم كاری كرد ایجاد تغییر در اندازه آن نیز میسر نمیباشد.

۳- تیتانیوم را میتوان به رنگهای گوناگون در آورد اما طلای سفید را نه.

۴- تیتانیوم ارزان قیمت تر از طلای سفید میباشد.




طبقه بندی: فلزات غیر آهنی،
برچسب ها: Ti، تیتانیوم،
[ یکشنبه 28 آبان 1396 ] [ 08:57 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
تیتانیوم و آلیاژهای آن

یتانیوم و آلیاژهای آن، به علت  نسبت استحكام به وزن بالاو مقاومت به خوردگی عالی  برای کاربردهای هوا فضا مناسب هستند. با این حال، استفاده از تیتانیوم به خاطر هزینه های نسبتا بالای آن نسبت به مواد دیگراز جمله آلیاژهای آلومینیوم و فولاد محدودشده  است. بنابراین باید بین  مزایای استفاده از تیتانیوم وهزینه اضافی تعادل ایجاد شود. آلیاژهای تیتانیم در صنایع هوا فضا استفاده می شوند.در این مقاله برخی از ویژگی های این آلیاژ، اساس استفاده از آن، و برخی از کاربردهای خاص انواع مختلف  و محدودیتهایشان برای گسترش بررسی های قبلی کاربردهای آلیاژβ مورد بحث قرار گرفته است.

 صنعت ریخته گری تیتانیم نسبتاً جدید با بیشترین استانداردهای ریخته گری می باشد. اولین برنامه کاربرد در سال 1960 صورت گرفت به جهت خاصیت خوردگی خوب تیتانیم ، از تیتانیم در ساخت سوپاپ استفاده شده در ابتدا برای ریخته گری تیتانیم از قالب های گرافیتی استفاده می شد اما در حال حاضر از ریخته گری دقیق استفاده می شود. خواص تیتانیم وآلیاژهای آن به وجود عناصربین نشین نظیر(C,N,O,H) بستگی داردكه ازبین این عناصرهیدروژن واكسیژن حلالیت زیادی دارد. روش اصلی و تقریباً جهانی ، ذوب تیتانیم ، با یک الکترود تیتانیم مصرف شونده که در یک اتاقک خلاء محبوس است که این الکترود با یک بوته آبگرد مسی ذوب را انجام می دهد که آبگرد بودن بوته از ذوب شدن بوته جلوگیری می کند. زمانی که ذوب انجام شد الکترود باقی مانده بالا می رود و بوته برای ذوب ریزی به داخل قالب خم می شود مقدار تیتانیم مانده در بوته، برای ذوب ریزی بعدی به کار گرفته می شود. الکترود مصرف شونده تیتانیم از شمش های ریخته گری و فورج شده و از شمش های کارشده و ازمواد برگشتی کارگاه های ریخته گری می باشد.

دانلود فایل تیتانیوم و آلیاژهای آن : 

قالب بندی:pdf

تعداد صفحات :28

حجم :1.13MB

لینک دانلود

 

دانلود فایل مروری بر آلیاژهای تیتانیوم (تاریخچه، خواص، کاربرد، روش تولید ): 

قالب بندی:pdf

تعداد صفحات :17

حجم :2.29MB

لینک دانلود

منبع : ایران مواد



طبقه بندی: فلزات غیر آهنی، عملیات حرارتی، خواص فیزیکی مواد، خواص مکانیکی مواد، جزوات رشته ی متالورژی،
برچسب ها: تیتانیوم و آلیاژهای آن،
دنبالک ها: ایران مواد، بانک مقالات مهندسی مواد،
[ پنجشنبه 21 بهمن 1395 ] [ 11:37 ق.ظ ] [ امید اشکانی ]
Aluminium or aluminum


Aluminium or aluminum (in North American English) is a chemical element in the boron group with symbol Al and atomic number 13. It is a silvery-white, soft, nonmagnetic, ductile metal. Aluminium is the third most abundant element in the Earth's crust (after oxygen and silicon) and its most abundant metal. Aluminium makes up about 8% of the crust by mass, though it is less common in the mantle below. Aluminium metal is so chemically reactive that native specimens are rare and limited to extreme reducing environments. Instead, it is found combined in over 270 different minerals. The chief ore of aluminium is bauxite.

Aluminium is remarkable for the metal's low density and its ability to resist corrosion through the phenomenon of passivation. Aluminium and its alloys are vital to the aerospace industry and important in transportation and structures, such as building facades and window frames. The oxides and sulfates are the most useful compounds of aluminium.

Despite its prevalence in the environment, no known form of life uses aluminium salts metabolically, but aluminium is well tolerated by plants and animals. Because of their abundance, the potential for a biological role is of continuing interest and studies continue.

Aluminium is a relatively soft, durable, lightweight, ductile, and malleable metal with appearance ranging from silvery to dull gray, depending on the surface roughness. It is nonmagnetic and does not easily ignite. A fresh film of aluminium serves as a good reflector (approximately 92%) of visible light and an excellent reflector (as much as 98%) of medium and far infrared radiation. The yield strength of pure aluminium is 7–11 MPa, while aluminium alloys have yield strengths ranging from 200 MPa to 600 MPa. Aluminium has about one-third the density and stiffness of steel. It is easily machined, cast, drawn and extruded.

Aluminium atoms are arranged in a face-centered cubic (fcc) structure. Aluminium has a stacking-fault energy of approximately 200 mJ/m2.

Aluminium is a good thermal and electrical conductor, having 59% the conductivity of copper, both thermal and electrical, while having only 30% of copper's density. Aluminium is capable of superconductivity, with a superconducting critical temperature of 1.2 kelvin and a critical magnetic field of about 100 gauss (10 milliteslas).


Corrosion resistance can be excellent because a thin surface layer of aluminium oxide forms when the bare metal is exposed to air, effectively preventing further oxidation, in a process termed passivation. The strongest aluminium alloys are less corrosion resistant due to galvanic reactions with alloyed copper.This corrosion resistance is greatly reduced by aqueous salts, particularly in the presence of dissimilar metals.

In highly acidic solutions, aluminium reacts with water to form hydrogen, and in highly alkaline ones to form aluminates— protective passivation under these conditions is negligible. Primarily because it is corroded by dissolved chlorides, such as common sodium chloride, household plumbing is never made from aluminium.

However, because of its general resistance to corrosion, aluminium is one of the few metals that retains silvery reflectance in finely powdered form, making it an important component of silver-colored paints. Aluminium mirror finish has the highest reflectance of any metal in the 200–400 nm (UV) and the 3,000–10,000 nm (far IR) regions; in the 400–700 nm visible range it is slightly outperformed by tin and silver and in the 700–3000 nm (near IR) by silver, gold, and copper.

Aluminium is oxidized by water at temperatures below 280 °C to produce hydrogen, aluminium hydroxide and heat:

2 Al + 6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2

This conversion is of interest for the production of hydrogen. However, commercial application of this fact has challenges in circumventing the passivating oxide layer, which inhibits the reaction, and in storing the energy required to regenerate the aluminium metal

Aluminium has many known isotopes, with mass numbers range from 21 to 42; however, only 27Al (stable) and 26Al (radioactive, t1⁄2 = 7.2×105 years) occur naturally. 27Al has a natural abundance above 99.9%. 26Al is produced from argon in the atmosphere by spallation caused by cosmic-ray protons. Aluminium isotopes are useful in dating marine sediments, manganese nodules, glacial ice, quartz in rock exposures, and meteorites. The ratio of 26Al to 10Be has been used to study transport, deposition, sediment storage, burial times, and erosion on 105 to 106 year time scales. Cosmogenic 26Al was first applied in studies of the Moon and meteorites. Meteoroid fragments, after departure from their parent bodies, are exposed to intense cosmic-ray bombardment during their travel through space, causing substantial 26Al production. After falling to Earth, atmospheric shielding drastically reduces 26Al production, and its decay can then be used to determine the meteorite's terrestrial age. Meteorite research has also shown that 26Al was relatively abundant at the time of formation of our planetary system. Most meteorite scientists believe that the energy released by the decay of 26Al was responsible for the melting and differentiation of some asteroids after their formation 4.55 billion years ago.

From : Wikipedia.com




طبقه بندی: فلزات غیر آهنی،
برچسب ها: Aluminium or aluminum،
[ جمعه 26 آذر 1395 ] [ 01:17 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
.: Web Site Theme by Engineer Omid Ashkani :.

تعداد کل صفحات : 9 :: 1 2 3 4 5 6 7 ...

درباره وب سایت


با سلام.

به وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی خوش آمدید. در این وب سایت سعی داریم تا بهترین مطالب را برای شما قرار دهم.

شما در این وب سایت می توانید از به روز ترین اخبار مهندسی متالورژی آگاه شوید ، بهترین و کامل ترین جزوات درسی را دانلود نمایید ، آن هم به طور کاملا رایگان ، کتب درسی مهندسی مواد را دانلود کنید و بسیاری امکانات دیگر بهره مند شوید.

امیدوارم مطالب جمع آوری شده مفید واقع شود.

در نهایت لازم می دانیم ، ذکر کنیم ، مطالب این وب سایت کاملا تابع قوانین جمهوری اسلامی ایران است .

استفاده از مطالب این وب سایت تنها با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است.

با تشکر

مدیر وب سایت : امید اشکانی

آدرس های زیر را به خاطر بسپارید .

www.material-engineering.ir

www.mohitezist2009.ir

آرشیو مطالب
موضوعات
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :

  • آریس مت
  • میهن بلاگ
  • بک لینک
  • از قدیم تا کنون
  • محصولات ویژه