I. Gazlarla Reaksiyon
1. Oksijen
- Titanyum, yüksek sıcaklıktaki ortamlarda oksijenle oldukça reaktiftir. Sıcaklık titanyumun erime noktasına yaklaştığında (yaklaşık 1.668 derece), titanyum çevredeki oksijenle hızla reaksiyona girer. Bu reaksiyon titanyumun yüzeyinde bir oksit filmi oluşturur ve sıcaklık arttıkça ve süre arttıkça oksit filmi kalınlaşmaya devam eder. Bu sadece titanyum malzemesinin kendisini tüketmekle kalmıyor, aynı zamanda titanyumun kimyasal bileşimini değiştirerek saflığını ve performansını da etkiliyor. Örneğin, bazı açık yüksek sıcaklık fırınlarında, etkili koruma önlemleri alınmazsa, titanyum yüzeyinin oksidasyonu, nihai ürünün kalitesinin düşmesine yol açacak ve üst düzey uygulamaları (gereklilikler gibi) karşılayamayacaktır. havacılık alanındaki titanyum alaşımlı parçalar için).
2. Azot
- Titanyum ayrıca yüksek sıcaklıklarda nitrojenle reaksiyona girme eğilimindedir. Azot molekülleri yüksek sıcaklıklarda titanyum atomlarıyla ayrışır ve birleşerek titanyum nitrürler oluşturur. Bu nitrürlerin oluşumu titanyumun kristal yapısını değiştirerek onu daha kırılgan hale getirir. Bu gevrekleşme olgusu, titanyum ürünlerinin dökümü veya dövülmesi gibi yüksek sıcaklıktaki işlemler sırasında çok elverişsizdir. Titanyum ürünlerinin daha sonraki işlemlerde veya kullanım sırasında çatlamasına ve hatta kırılmasına neden olarak titanyum malzemelerin güvenilirliğini ve hizmet ömrünü azaltabilir.
3. Hidrojen
- Yüksek sıcaklıktaki ortamlardaki hidrojen de titanyumu etkileyecektir. Hidrojen, titanyum tarafından kolayca emilir ve titanyumun içinde hidritler oluşturur. Hidritlerin varlığı titanyumun hidrojen gevrekleşmesine neden olabilir, bu da titanyumun tokluğunu ve sünekliğini önemli ölçüde azaltır. Bazı yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı kimyasal reaksiyon kaplarında, eğer titanyum malzemeler kullanılırsa, hidrojenin sızması ciddi güvenlik tehlikelerine neden olabilir, çünkü hidrojen gevrekleştikten sonra titanyum malzeme kabın içindeki basınca dayanamayabilir ve kırılabilir.
2. Safsızlıkların etkisi
1. Hammaddelerdeki safsızlıklar
- Titanyumun eritilmesi genellikle titanyum içeren cevherlerin (ilmenit veya rutil gibi) çıkarılmasıyla başlar. Bu cevherler genellikle demir, manganez, silikon vb. gibi başka yabancı maddeler içerir. Yüksek sıcaklıktaki eritme işlemi sırasında, bu yabancı maddeler titanyum ile düşük erime noktalı ötektikler oluşturabilir. Bu ötektiklerin varlığı titanyumun erime özelliklerini değiştirecek, titanyumun gerçek erime sıcaklığı aralığını azaltacak ve erime işlemi sırasında lokal aşırı ısınmaya veya aşırı soğumaya neden olarak titanyumun katılaşma yapısının tekdüzeliğini etkileyerek mekanik özellikleri etkileyebilir. titanyum ürünleri.
2. İşleme sırasında safsızlıkların ortaya çıkması
- Titanyumun eritilmesi işlemi sırasında, kullanılan fırın malzemeleri ve aletler nedeniyle yabancı maddeler oluşabilir. Örneğin fırının refrakter malzemesi kalitesiz ise bazı bileşenler yüksek sıcaklıklarda titanyum sıvısı içerisinde çözünebilir. Bu yabancı yabancı maddeler titanyumun normal erime ve katılaşma sürecine müdahale edecek ve titanyumun içinde kalıntılara neden olarak titanyumun kalitesini düşürebilecektir. Tıbbi implantlar gibi son derece yüksek saflıkta titanyum malzemeleri gerektiren bazı uygulamalarda, bu yabancı maddelerin varlığına izin verilmez çünkü bunlar insan vücudunda bir bağışıklık tepkisini veya diğer olumsuz sağlık etkilerini tetikleyebilir.
III. Sıcaklık kontrolünün zorluğu
1. Yerel aşırı ısınma
- Titanyumun yüksek sıcaklıktaki bir ortamda eritilmesi sırasında, titanyumun nispeten zayıf termal iletkenliği nedeniyle yerel aşırı ısınma meydana gelebilir. Örneğin, bir elektron ışını kullanılarak titanyumun eritilmesi sürecinde, elektron ışınının enerjisi oldukça yoğunlaşmıştır. Tarama yolu veya gücü uygun şekilde kontrol edilmezse, yerel titanyum alanının sıcaklığı çok yüksek olacaktır. Yerel aşırı ısınma, titanyumun mikro yapısının dengesiz olmasına ve iri taneler oluşmasına neden olacak ve böylece titanyumun mukavemeti ve tokluğu azalacaktır. Titanyum malzemelerin performansı konusunda katı gereksinimleri olan havacılık ve uzay gibi endüstrilerde, bu mikroyapısal homojensizlik, kullanım sırasında parçaların erken arızalanmasına neden olabilir.
2. Sıcaklık gradyanı
- Titanyumun eritilmesi işlemi sırasında uygun bir sıcaklık gradyanının korunması da bir zorluktur. Sıcaklık gradyanı çok büyükse, titanyumun katılaşma süreci sırasında daha büyük termal strese neden olur. Bu termal stres titanyum ürünlerde deformasyon ve çatlak gibi kusurlara neden olabilir. Titanyum alaşımlı uçak motoru gövdeleri gibi büyük titanyum yapısal parçalar üretirken, karmaşık yapı ve büyük boyut nedeniyle, eritme ve katılaşma süreci boyunca sıcaklık eğimini kontrol etmek çok zordur; hassas ısıtma ve soğutma sistemleri ve gelişmiş süreç kontrolü gerektirir. teknoloji.
