Zašto odabrati titanove legure

UVOD

Titan je prepoznat kao element (Symbol Ti, atomski broj 22 i atomska težina 47,9) najmanje 200 godina. Međutim, komercijalna proizvodnja titanijuma nije počela tek 1950-ih. U to doba, titanijum je prepoznat po strateškoj važnosti kao jedinstveni lagani, legirani legure visoke čvrstoće, koji je bio strukturno efikasan metal za kritične vazduhoplove visokih performansi, kao što su mlazni motori i komponente vazdušnog okvira. Svjetska proizvodnja ovog prvobitno egzotičnog metala "Space Age" i njegovih legura od tada je porasla na više od 50 miliona funti godišnje. Povećani kapaciteti i efikasnost proizvodnje metalne spužve i mlinskih proizvoda, poboljšane proizvodne tehnologije i znatno proširena tržišna baza dramatično su smanjili cenu titanskih proizvoda. Danas su legure titana česti i lako dostupni inženjerirani metali koji se direktno takmiče sa nerđajućim i specijalnim čelika, bakarnih legura, legura na bazi nikla i kompozita.


Kao deveti najomiljeniji element u Zemljinoj Crust i četvrti najugroženiji strukturni metali, trenutna ponuda sirovog ruda za proizvodnju titanijumskog metala je skoro neograničena. Značajno neiskorišćeni globalni spužva, taljenje i kapacitet obrade za titan mogu zadovoljiti kontinuirani rast u novim aplikacijama velikog obima. Pored svojih atraktivnih karakteristika visoke čvrstoće i gustine za upotrebu u vazduhoplovstvu, izuzetna otpornost na koroziju titana iz svog zaštitnog oksidnog filma motivisala je široku primenu u morskoj, morskoj, rastvornoj i agresivnoj industrijskoj hemijskoj službi u poslednjih pedeset godina. Danas se titan i njegove legure obilno koriste za vazduhoplovnu, industrijsku i potrošačku primjenu. Osim avionskih motora i vazdušnih karata, titan se koristi iu sledećim primenama: projektili, svemirski brodovi, hemijska i petrohemijska proizvodnja, proizvodnja i prerada ugljovodonika, proizvodnja električne energije, desalinizacija, skladištenje nuklearnog otpada, kontrola zagađenja, rušenje rude i obnavljanje metala, offshore morske primene na dubokom moru, kao i komponente mornaričkih brodova, između ostalog.


Privlačne mehaničke osobine

Titan i njegove legure pokazuju jedinstvenu kombinaciju mehaničkih i fizičkih svojstava i otpornosti na koroziju, što ih čini poželjnim za vazduhoplovnu, industrijsku, hemijsku i energetsku industriju.


Otpornost na koroziju i eroziju

Titanove legure pokazuju izuzetnu otpornost na širok spektar hemijskih okruženja i uslova koje pruža tanak nevidljiv ali izuzetno zaštitni površinski oksidni film. Ovaj film, prvenstveno TiO2, vrlo je izdržljiv, adherentan i hemijski stabilan. Može se spontano i odmah re-liječiti ako je mehanički oštećeno ako su u okolini prisutne manje tragovi kiseonika ili vlage. Titanijum je poznat po svojoj povišenoj otpornosti na lokalizovani napad i koroziju stresa u vodenim hloridima. Titanove legure su takođe prepoznate po svojoj superiornoj otpornosti


Ostale atraktivne osobine

Titanova relativno niska gustina, što je 56% u odnosu na čelik i polovinu nikla i bakra, znači dvostruko veći obim metala po težini i mnogo atraktivniji troškovi mlinskih proizvoda kada se vrednuje protiv drugih metala na dimenzionalnoj osnovi. Zajedno sa većom snagom, ovo očito pretvara u mnogo lakše i / ili manje komponente za statičke i dinamičke strukture i komponente.


Titanove legure pokazuju nizak modul elastičnosti koji je otprilike polovina od čelika i legura nikla. Ova povećana elastičnost (fleksibilnost) znači smanjenje savijanja i cikličnih naprezanja, što ga čini idealnim za opruge, mehove, implantate za telo, stomatološke instalacije, dinamične podmorske postolje, bušilice i razne sportske opreme. Titanova inherentna neaktivnost (netoksična, nealergena i potpuno biokompatibilna) sa tijelom je proširila svoju široku upotrebu u protetskim uređajima i nakitom. Zbog jedinstvene kombinacije visoke čvrstoće, niske modulacije i niske gustine, legure titana su suštinski otpornije na oštećenja šoka i eksplozije nego u većini drugih inženjerskih materijala. Ove legure poseduju koeficijente termičkog proširenja koji su znatno manji od vrednosti aluminijuma, čelika, nikla i bakarnih legura. Ova niska ekspanzija omogućava poboljšanu kompatibilnost interfejsa sa keramičkim i staklenim materijalima i smanjuje efekat zarastanja i zamora tokom termalnog bicikla. Titan je u suštini nemagnetski i idealan je kada se elektromagnetske smetnje moraju minimizirati. Kada se iskoreni, titan i njegovi izotopi pokazuju izuzetno kratak radioaktivni poluvrijeme i neće ostati "vrući" duže od nekoliko sati.


Karakteristike prenosa toplote

Titan je bio vrlo atraktivan i dobro uspostavljen materijal za prenos toplote u školjku / cijev, ploču / ramu i druge vrste izmjenjivača toplote za grejanje ili hlađenje procesnog fluida, posebno u hladilima morske vode. Efikasnost prenosa toplote izmjenjivača može biti optimizirana zbog sljedećih korisnih atributa titana:


  • Izuzetna otpornost na koroziju i eroziju tečnosti

  • Izuzetno tanak, provodljiv oksidni površinski film

  • Čvrsta i glatka površina

  • Površina koja promovira kondenzaciju

  • Razumno dobra toplotna provodljivost

  • Dobra snaga


Iako nelegirani titan poseduje inherentnu toplotnu provodljivost ispod bakra ili aluminijuma, njegova provodljivost je i dalje oko 10-20% veća od tipičnih legura nerđajućeg čelika. Sa svojom dobrom snagom i sposobnošću da u potpunosti izdrže koroziju i eroziju od tekućih, turbulentnih tečnosti, zidovi titana mogu se drastično smanjiti da bi se smanjila otpornost na prenos toplote (i trošak). Titanova glatka, nekoridna, tvrda se za pričvršćivanje na površinama održava visoku čistoću tokom vremena. Ova površina promoviše kapljičku kondenzaciju vodenih para, čime se povećava stopa kondenzacije u hladnjaku / kondenzatorima u poređenju sa drugim metalima kako je navedeno.