יתרונות וחסרונות של חומר טיטניום

יתרונות וחסרונות של חומר טיטניום

לחומרי סגסוגת טיטניום יש תכונות מצוינות ונמצאים בשימוש נרחב בתעופה וחלל ובתחומים חשובים אחרים ובתחומים אזרחיים, קידום ויישום של חומרי טיטניום וסגסוגת טיטניום חשובים מאוד. באותו תחום יישום, נעשה שימוש כיום גם בפלדת אל חלד, חומרים מסגסוגת נחושת וחומרי סגסוגת על בסיס ניקל. עם זאת, חומרים מסגסוגת טיטניום הם חומרים מצוינים מבחינת חוזק ספציפי, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בטמפרטורה גבוהה. יחד עם זאת, לחומרי סגסוגת טיטניום יש יתרונות יישום מוחלטים בהשוואה לחומרים אחרים במונחים של מחיר חומרי גלם, תפוקת חומרי גלם, עלות עיבוד ונפח עיבוד טיטניום.

1. תכונות מצוינות של סגסוגות טיטניום

1.1 חוזק ספציפי גבוה

השוואה של צפיפות וחוזק ספציפי בין טיטניום לחומרי מתכת אחרים

השוואה של חוזק מתיחה וחוזק תפוקה בין טיטניום למתכות אחרות

1.2 עמידות בפני קורוזיה מעולה

בדיקת קורוזיה בשחיקה במהירות גבוהה של מי ים

1.3 לא מגנטי

התכונה הלא-מגנטית של חומר סגסוגת טיטניום יכולה לשפר את ביצועי ההפרעות האנטי-מגנטיות של ציוד, להגביר את ההסתרה ולהבטיח שניתן ליישם אותו על פגזי צוללות ופגזי ספינה

1.4 תאימות ביולוגית מעולה ומודול אלסטי נמוך

השוואה בין מודול אלסטי של טיטניום וחומרי מתכת אחרים

בהשוואה לנירוסטה וחומרים אחרים, לסגסוגת טיטניום יש מודול אלסטי נמוך, תאימות ביולוגית מעולה ויכולת עיבוד. בשנים האחרונות הוא התפתח לחומר מבני פונקציונלי אידיאלי עבור שתלים כירורגיים. עם התקדמות המדע והטכנולוגיה והעמקת היישום הקליני, מכשירים רפואיים מתפתחים לקראת חיים ארוכים, רב תפקודיים, קל משקל ובעלות נמוכה, כך שסגסוגת טיטניום היא החומר האידיאלי ביותר.

1.5 עמידות בפני השפעה ועייפות גבוהה

עמידות גבוהה בפני פגיעה ועייפות יכולה לשפר את יכולת הציוד לעמוד בעומסים סטטיים ודינמיים ואת היכולת לעמוד בפני פגיעה תקופתית של מי ים.

2. חסרונות וחסרונות של יישומי טיטניום וסגסוגת טיטניום

2.1 עמידות בפני שחיקה ירודה וקשיות משטח נמוכה של סגסוגת טיטניום

עבור החלקים בעלי התנועה היחסית, עמידות הבלאי הירודה וקשיות פני השטח הנמוכה של סגסוגת טיטניום הפכו לצוואר הבקבוק המגביל את היישום. ניתן לשפר את קשיות פני השטח ועמידות בפני שחיקה על ידי התקשות פני השטח. כגון ריסוס תרמי, ניטרידת פלזמה, שקיעת אדים, ניטרידה באמבט מלח ושיטות אחרות. לדוגמה, באמצעות שיטת שקיעת אדים, עובי הציפוי מגיע ל-2~3um, הקשיות גדולה מ-2000hv, וחספוס פני השטח Ra פחות או שווה ל-0.8, מה שמשפר את הקשיות ועמידות הבלאי.

לסגסוגת טיטניום 2.2 יש תאימות ביולוגית טובה, ומיקרואורגניזמים קלים לחיבור

לחומרי סגסוגת טיטניום יש תאימות ביולוגית טובה, לא רעילים ולא מזיקים, מה שמוביל לחיבור קל של מיקרואורגניזמים בטמפרטורת סביבה גבוהה. ניתן להשתמש בציפויים נגד הידבקות (צבע אנטי קורוזיבי, צבע נוגד זיהום וכו'). לדוגמה, ניתן להגדיל את חוזק ההידבקות של השכבה התחתונה מ-5~6mpa ליותר מ-10MPa לאחר שימוש בכמה ציפויים נגד הדבקה.

2.3 הבדל פוטנציאלי בין סגסוגת טיטניום למתכות אחרות

כאשר סגסוגת טיטניום מחוברת לחומרי מבנה אחרים, פוטנציאל הקורוזיה הטבעי של סגסוגת טיטניום במי ים גבוה מזה של כל חומרי המבנה הנפוצים, ולכן חומרים מבניים אחרים נוטים לקורוזיה, וזו בעיה שיש לקחת בחשבון בבחירת רכיבי סגסוגת טיטניום במבנים ימיים. ניתן לאמץ טיפול בידוד, כגון צבע בידוד ציפוי, חמצון אנודי, חמצון מיקרו קשת או ציפוי שקיעת אדים. לדוגמה, שיטת חמצון מיקרו-קשת יכולה ליצור סרט תחמוצת בעובי 10-20מ"מ ולשפר את התנגדות פני השטח.