Titanova zlitina--Lahko prenese vročino vesolja in pomaga pri rasti kosti, ko jo vsadimo v telo - Blog

Obstaja kovina, ki mora zdržati več ur izpostavljenosti ognju, ki presega 1000 stopinj Celzija na nadmorski višini 10.000 metrov, ne da bi se deformirala; vendar pa mora tudi desetletja tiho ostati vdelana v človeško telo, ne da bi bila zavrnjena, razjedena ali zrahljana. Ta dva scenarija od materiala zahtevata skoraj nasprotne lastnosti. Ena zahteva izjemno visoko-temperaturno trdnost, medtem ko druga zahteva dolgoročno-združljivost z živim tkivom. Vendar oba kažeta na isto kovino-titanove zlitine.

Tukaj je vprašanje: zakaj se nekatere titanove zlitine uporabljajo v motorjih, medtem ko se druge uporabljajo v človeškem telesu?

Odgovora ne najdemo v periodnem sistemu, temveč v nevidni "strukturi" v njem.

I. Trdnost titana: lahek, močan in vzdržljiv

Da bi razumeli, zakaj se titanove zlitine uporabljajo na toliko področjih, moramo najprej pogledati njihove "tovarniške nastavitve". Eden od najbolj fascinantnih vidikov titana je, da združuje številne prednosti, ki so običajno v nasprotju med seboj: ima znatno nižjo gostoto kot jeklo, vendar se njegova trdnost kosa z mnogimi strukturnimi jekli; je odporen-na korozijo in ostane stabilen v številnih težkih okoljih; in še vedno lahko prenese obremenitve pri zmerno visokih temperaturah.

Še pomembneje pa je, da ima čisti titan sposobnost "transformacije". Pri nizkih temperaturah so njegovi atomi razporejeni v tesno-strukturo; ko temperatura naraste nad določeno kritično točko, preklopi na drugo ureditev. V znanosti o materialih se prva imenuje faza, druga pa faza. Skoraj vse skrivnosti titana so zajete v teh dveh črkah: zagotavlja stabilnost in žilavost, hkrati pa ponuja kovnost in potencial.

II. TI6AL4V: »Veliki brat«, ki naredi vse-in vse dobro. Če bi se spomnili samo enega imena iz družine titanovih zlitin, bi bilo to najverjetneje TI6AL4V. Spada v kategorijo + dvo-fazne titanove zlitine, ki vsebuje tako stabilno fazo kot ustrezno količino faze. Ta konfiguracija "pol{10}}in-pol" nima za posledico povprečnosti, temveč redko ravnovesje: zadostna trdnost, dostojna duktilnost, razmeroma dobra obdelovalnost in stabilna splošna zmogljivost. Uspeh TI6AL4V ne izhaja iz odličja v katerem koli posameznem vidiku, temveč iz dosledno dobrega delovanja na vseh področjih.

III. Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si: Potopite se nekoliko globlje v vročino

Standardne dvo{0}}fazne titanove zlitine se začnejo "mehčati" pri določeni temperaturi-njihova trdnost se zmanjša, dolgotrajna izpostavljenost vročini pa povzroči postopno deformacijo. Za ohranitev njihove celovitosti pri višjih temperaturah samo sestava Gr5 ne zadošča. Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3S je zasnovan posebej za to "toplotno odporno" aplikacijo. S prilagajanjem ravnovesja legirnih elementov ostane njegova mikrostruktura bolj stabilna pri visokih temperaturah, kar zagotavlja vrhunsko odpornost proti lezenju in mehčanju.

Na kratko: titanove zlitine se pogosto imenujejo "univerzalna kovina", vendar ta vsestranskost ni prirojena. Njegov temelj leži v dupleksni strukturi, ki »-spreminja obliko«, njegov potencial pa določa človeški nadzor nad njegovo mikrostrukturo. Od uravnoteženih dupleksnih zlitin do formulacij, odpornih na vročino-, in do skoraj- sistemov, ki maksimirajo svoj potencial, vsak korak te širitve vodi eno samo preprosto načelo: material ponuja možnosti; ostalo je na nas, da premaknemo meje.

1 Kilogram Of Titanium Bar High Purity Titanium Metal Cube