All About Titanium and Its Amazing Alloys

Titanyum çok özeldir. Bazı çelik türleri kadar güçlüdür, ancak çok daha hafiftir. Ayrıca paslanmaz. Titanyumu ve alaşımlarını bu kadar faydalı yapan şeylere bakacağız. Uçaklardan vücudunuzun içine giren tıbbi parçalara kadar her şey için kullanılırlar. Benimle kalın, bu harika metalin neden bilinmesi gerektiğini size göstereceğim.

Titanyum İlk Kez Nasıl Bulundu?

Size 1791'de çok eski bir hikaye anlatayım. Büyük Britanya'da William Gregor adlı bir adam bir derenin yakınında garip siyah kum buldu. Hobi olarak kaya inceleyen bir kilise lideriydi. Bir mıknatısın kumu çektiğini gördü. İnceledikten sonra demir oksit içerdiğini buldu. Ayrıca bilmediği başka bir beyaz metal oksit vardı. Yeni bir kimyasal element bulmuştu. Birkaç yıl sonra, 1795'te, Martin Heinrich Klaproth adlı bir Alman bilim adamı bu elementi kendi başına tekrar buldu. Rutil adı verilen bir mineralde buldu. Klaproth ona titanyum adını verdi. Adını Yunan mitolojisindeki güçlü Titanlardan almıştır.

Bu çok kullanışlı metalin bunca zamandır etrafımızda olduğunu düşünmek komik. Üzerinde yürüdüğümüz zeminde en bol bulunan dokuzuncu elementtir. Çoğu magmatik kayada ve toprakta bulabilirsiniz. Çok olmasına rağmen, saf formda titanyum metalini elde edebilmemiz için bulunmasından bu yana 100 yıldan fazla zaman geçti. Bunu yapan ilk kişi 1910'da Matthew A. Hunter'dı. Sodyum ile titanyum tetraklorürü ısıtmanın bir yolunu buldu. Bu, sonunda saf metalik elementi ayırdı. Bu, titanyumun ne kadar reaktif olabileceğini gösteriyor. Ayrıca neden diğer şeylerden ayrılmasının bu kadar zor olduğunu da gösteriyor.

Titanyumu Bu Kadar Güçlü ve Aynı Zamanda Bu Kadar Hafif Yapan Nedir?

Titanyumun nasıl bir şey olduğundan bahsettiğimde, her zaman ağırlığına göre inanılmaz gücüyle başlarım. Herhangi bir metalik elementin en iyi mukavemet-ağırlık oranına sahiptir. Saf halinde, saf titanyum bazı yaygın çelik türleri kadar güçlüdür. Ancak çok daha hafiftir. Bu, çok fazla ağırlık olmadan çok fazla güç elde ettiğiniz anlamına gelir. Alüminyumdan biraz daha ağırdır, ancak çok yaygın bir alüminyum alaşımından iki kat daha güçlüdür. Periyodik tabloda, titanyumu Ti harfleriyle göreceksiniz. Atom numarası 22'dir. Bir geçiş metalidir ve bu ona bazı özel özelliklerini verir.

Aynı anda yüksek mukavemete sahip olmak ve hafif olmak birçok iş için çok önemli bir şeydir. Bir düşünün. Çelik parçalar kadar güçlü ancak çok daha hafif parçalar yapabilirsiniz. Bu, tasarruf edebileceğiniz her kilonun faydalı olduğu havacılık dünyasında çok önemlidir. Ancak iyi noktaları burada bitmiyor. Titanyum ayrıca, özellikle etrafta oksijen olmadığında şekillendirmesi kolaydır. Ayrıca yüksek bir erime noktasına sahiptir. Isı veya elektriği taşımada iyi değildir, bu da bazı durumlarda iyi bir şey olabilir. Titanyumu bu kadar özel yapan bu şeyler, titanyumu bu kadar harika şekillerde kullanmamızı sağlıyor.

Saf Titanyum Metali Nasıl Elde Ederiz?

Saf titanyum elde etmek, onu kazmak kadar kolay değildir. Element genellikle ilmenit ve rutil gibi minerallerde bulunur. Zor kısım, titanyumun, özellikle ısındığında çok reaktif olmasıdır. Oksijen, nitrojen ve karbon ile birleşmeyi sever. Çok reaktif olduğu için metali çıkarmak zor bir iştir. Demirde yaptığınız gibi karbonla eritemezsiniz. Bu, istediğimiz saf metal değil, titanyum karbür yapacaktır.

Bugün yaptığımız ana yol Kroll işlemidir. 1940'larda William Kroll tarafından yaratıldı. Birçok adımı vardır. Titanyum cevherinden titanyum tetraklorür yapılarak başlar. Bu sıvı daha sonra temizlenir. Daha sonra, çok yüksek ısıda kapalı bir fırında magnezyum ile karıştırılır. Magnezyum klorürü alır. Bu, titanyum süngeri adı verilen süngere benzeyen bir malzeme bırakır. Bu sünger daha sonra ezilir, preslenir ve metalik titanyumdan katı bir blok yapmak için özel bir fırında eritilir. Zor ve maliyetli bir süreçtir. Titanyum ve alaşımlarının diğer metallerden daha pahalıya mal olmasının bir nedeni budur.

Titanyum Dioksit Tam Olarak Nedir?

Kazdığımız titanyum cevherinin çoğunun titanyum metali yapmak için kullanılmadığını bilmek sizi şaşırtabilir. Çoğu, titanyum dioksit (TiO2) yapmak için kullanılır. Bu çok parlak beyaz renkli bir tozdur. Parlak beyaz boya, plastik, kağıt veya hatta diş macunu gördüğünüzde, muhtemelen titanyum dioksite bakıyorsunuzdur. Diğer renkleri gizlemede veya örtmede çok iyidir. Evler için boyadan ilaç haplarının kaplamalarına kadar her şeyde kullanıldığını gördüm.

Beyaz renk olarak kullanılmasının yanı sıra, titanyum dioksitin başka güzel kullanımları da vardır. Çok küçük parçacıklar olarak güneş kremlerinde kullanılır. Güneşten gelen kötü UV ışınlarını engellemede çok iyidir. Titanyum dioksit nanopartikülleri o kadar küçüktür ki cildinizde beyaz olarak göremezsiniz, ancak yine de harika koruma sağlarlar. Ayrıca havayı ve suyu temizlemeye yardımcı olmak için de kullanılır. Bu nedenle, genellikle titanyum metalinin ve alaşımlarının gücünden bahsetsek de, titanyum oksit bileşiği hayatımızın büyük bir parçasıdır ve hatta göremeyebiliriz.

Titanyum Alaşımları Nelerdir ve Neden Onları Kullanırız?

Saf titanyum kendi başına harikadır. Ancak onu diğer elementlerle karıştırarak daha da iyi hale getirebiliriz. Bu, titanyum alaşımları oluşturur. Alaşım, onu daha iyi hale getirmek için diğer şeylerle karıştırılmış bir metaldir. Titanyum için genellikle alüminyum, vanadyum, molibden ve nikel gibi şeyler ekleriz. Bunları eklemek metali çok daha güçlü, daha sert ve daha iyi performanslı hale getirebilir. Tüm titanyum alaşımlarının en yaygın kullanılanı Grade 5'tir. Ti-6Al-4V olarak da bilinir. 6% alüminyum ve 4% vanadyum içerir.

Farklı türde titanyum alaşımları vardır. Ana olanlar alfa, beta ve alfa-beta alaşımlarıdır. Bu sadece atomların metalin içinde nasıl düzenlendiğinden bahseder. Biraz teknik gelebilir, ancak farklı titanyum alaşım sınıflarına özel özelliklerini veren şey budur. Örneğin, bazı alaşımlar çok yüksek mukavemet için yapılır. Diğerleri sıcak yerlerde daha iyi çalışmak veya daha iyi korozyon direncine sahip olmak için yapılır. Bu farklı titanyum ve titanyum alaşımlarını yaparak, malzemeyi belirli bir iş için tam olarak doğru hale getirebiliriz. Bir jet motoru parçası veya tıbbi bir implant için olabilir.

Titanyum Neden Uçaklar ve Uzay Araçları İçin Bu Kadar Önemli?

Titanyum uygulamalarını düşündüğümde, aklıma gelen ilk şey havacılıktır. Uçak yapan insanlar her zaman onları daha hafif yapmaya ve daha az yakıt kullanmaya çalışıyorlar. Bu, titanyumu mükemmel bir malzeme yapar. Güçlü ancak ağır olmadığı için, titanyum parçaları çelik parçalardan daha hafif yapılabilir, ancak yine de aynı derecede güçlü olabilir. Yapılan tüm titanyum metalinin yaklaşık üçte ikisi uçak motorlarında ve gövdelerinde kullanılır. İniş takımları, motor parçaları ve uçağın ana çerçevesi gibi çok önemli parçalarda bulabilirsiniz.

Jet motorlarının ne kadar iyi çalıştığı, yapıldıkları malzemelere çok bağlıdır. Motor parçalarının çok sıcak sıcaklıklara ve çok fazla strese dayanması gerekir. Titanyum alaşımları bunun için mükemmeldir. Isındıklarında güçlerini korurlar ve korozyona karşı mükemmel dirence sahiptirler. Bu, onları motordaki fan kanatları, diskler ve kasalar için harika yapar. Yeni uçaklar daha fazla yeni malzeme ile tasarlandıkça, titanyum kullanımı muhtemelen daha da artacaktır. Bu, onu günümüzde uçmak için önemli bir malzeme yapar.

Vücudun İçindeki Tıbbi Parçalar İçin Gerçekten Titanyum Kullanabilir misiniz?

Evet, yapabilirsiniz. Ve bu, titanyumun en şaşırtıcı uygulamalarından biridir. İnsan vücudu, dışarıdan gelen malzemeler için zorlu bir yer olabilir. Ancak titanyum vücutla çok uyumludur. Bu, zehirli olmadığı ve vücudun ona karşı savaşmaya çalışmadığı anlamına gelir. Aslında, vücut onu o kadar iyi kabul eder ki kemik aslında bir titanyum implantın üzerine büyüyebilir. Buna osseointegrasyon denir. Bu özel güç, titanyum implantları çok sağlam ve uzun ömürlü yapar.

Hastanelerde yaygın olarak kullanılan titanyumu göreceksiniz. Kalça ve diz protezleri, kemik plakaları ve vidaları ve sahte diş kökleri gibi şeyler için kullanılır. Kalp pili kasaları ve vücudun içine giren diğer cihazlar da genellikle titanyumdan yapılır. Bunun nedeni, vücuttaki sıvılara karşı mükemmel korozyon direncine sahip olmasıdır. Bir diğer büyük artı, mıknatısların titanyumu çekmemesidir. Bu, titanyum implantları olan kişilerin güvenli bir şekilde MR taraması yaptırabileceği anlamına gelir. Bu harika metalin tıpta kullanılması, milyonlarca insanın hayatını çok daha iyi hale getirdi.

Titanyumun Farklı Türleri Nelerdir?

Tüm titanyum aynı değildir. İnsanların doğru malzemeyi seçmelerine yardımcı olmak için titanyum farklı sınıflara ayrılır. Titanyum sınıfları iki ana gruba ayrılır: ticari olarak saf titanyum ve titanyum alaşımları. Saf sınıflar 1'den 4'e kadar numaralandırılmıştır. Grade 1 en yumuşak ve şekillendirmesi en kolay olanıdır. Bu, çok fazla bükülme gerektiren işler için harika yapar. Grade 4'e çıktıkça, mukavemet artar.

Alaşım sınıfları gerçekten güzel olduğu yerdir. Birçok farklı titanyum alaşım sınıfı vardır. Her birinin belirli özellikler elde etmek için eklenen diğer elementlerin özel bir tarifi vardır.

Herhangi bir iş için doğru titanyum sınıfını seçmek çok önemlidir. Mukavemetin, paslanmaya karşı ne kadar iyi savaştığının ve malzemenin çalışmasının ne kadar kolay olduğunun iyi bir karışımını bulmanız gerekir.

Titanyum Pasla Bu Kadar İyi Nasıl Mücadele Eder?

Titanyumla ilgili en iyi şeylerden biri, inanılmaz korozyon direncidir. Bu metal, deniz suyundan, klordan ve birçok asit türünden korozyona karşı çok dirençlidir. Bunun sırrı, çok ince, şeffaf bir titanyum dioksit (bir oksit filmi) tabakasıdır. Bu tabaka, oksijene dokunduğunda yüzeyinde oluşur. Bu koruyucu oksit tabakası çok güçlü, sert ve kendini onarabilir. Yüzeyde bir çizik oluşursa, etrafta biraz oksijen veya su olduğu sürece hemen yeni bir tabaka oluşur.

Bu koruyucu film, paslanmaz çelikte oluşan filmden daha güçlüdür. Bu nedenle titanyum, diğer metallerin korozyondan küçük delikler veya çatlaklar almasına neden olabilecek zorlu yerlerde genellikle daha iyi çalışır. Bu harika korozyon direnci, titanyumun okyanusta, kimyasal işleme fabrikalarında ve tuzlu sudan tatlı su yapan tesislerde kullanım için bu kadar değerli olmasının büyük bir nedenidir. Herhangi bir sorun olmadan en zorlu işlerin bazılarını halledebilen sert bir metaldir.

Günlük Titanyum Uygulamaları Nelerdir?

Havacılık ve tıpta kullanımıyla bilinmesine rağmen, her gün kullandığınız birçok şeyde titanyum bulmak sizi şaşırtabilir. Güçlü, hafif ve cilt alerjilerine neden olmadığı için mücevher ve gözlük çerçeveleri için popüler bir seçimdir. Pahalı gözlüklerde genellikle "titanyum" yazıldığını göreceksiniz. Bunun nedeni, çerçevelerin giyilmesinin kolay olması, uzun süre dayanması ve cildinizi rahatsız etmemesidir.

Spor dünyası da titanyumu seviyor. Düşük ağırlığı için yüksek mukavemeti, harika çalışan spor malzemeleri yapmak için mükemmeldir.

• Golf Kulüpleri: Titanyum kulüp başları çok ağır olmadan daha büyük yapılabilir. Bu, daha geniş bir vuruş alanı oluşturur.
• Tenis Raketleri: Daha hafif ve daha güçlü çerçeveler size daha fazla güç ve kontrol sağlar.
• Bisiklet Çerçeveleri: Üst düzey yarış ve dağ bisikletleri, hafif ancak güçlü bir sürüş için titanyum kullanır.
• Kamp Malzemeleri: Titanyumdan yapılmış tencere, tava ve çatallar taşımak için hafiftir ve uzun süre dayanır.
• Titanyum Nal: Hatta bazı yarış atları hafif ve güçlü titanyum nallar kullanır.

Daha iyi görmemize yardımcı olmaktan golf oyunumuzu daha iyi hale getirmeye kadar, titanyumu yüksek teknolojili işler için bu kadar iyi yapan özel özellikler günlük hayatımızda da bize yardımcı oluyor.

Key Things to Remember:

• Titanyum, 1791'de William Gregor tarafından bulundu ve Martin Heinrich Klaproth tarafından adlandırıldı.
• Ağırlığı için yüksek mukavemeti ile bilinir, bu da herhangi bir metalin en iyisidir.
• Kroll işlemi, titanyum metalini cevherinden elde etmenin ana yoludur.
• Titanyum dioksit, boyadan güneş kremine kadar birçok üründe kullanılan parlak beyaz bir renktir.
• Titanyum alaşımları, daha güçlü veya daha fazla korozyon direnci gibi onları daha iyi hale getirmek için diğer elementler eklenerek yapılır.
• Havacılık dünyası, güçlü, hafif ve yüksek ısıyı kaldırabildiği için titanyuma bağlıdır.
• Tıpta, titanyum insan vücuduyla iyi çalıştığı için cerrahi implantlar için harikadır.
• Koruyucu bir oksit tabakası, titanyuma inanılmaz korozyon direncini verir.