Γνωρίζετε ποιες είναι οι εφαρμογές του τιτανίου και των κραμάτων;

Το τιτάνιο και το κράμα χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροπορία και την ιατρική χημική βιομηχανία. Εδώ είναι μερικές ενδιαφέρουσες γνώσεις που πρέπει να γνωρίζετε.

1.Το τιτάνιο είναι ένα ελαφρύ και σκληρό μέταλλο

Η πυκνότητα του τιτανίου είναι 4,51 g/cm ³, σε σύγκριση με το σίδηρο (7,87 g/cm ³), είναι πολύ ελαφρύτερο, αλλά η δύναμή του είναι υπερδιπλάσια από αυτή του σιδήρου, καθιστώντας το το ισχυρότερο και πιο πυκνό από όλα τα μέταλλα. Το τιτάνιο έχει επίσης καλή αντοχή στη διάβρωση. Ακόμη και σε θαλασσινό νερό ή σε χημικά περιβάλλοντα, θα παραμείνει για πολύ καιρό. Υπολογίζεται ότι χρειάζεται 4000 χρόνια εάν το τιτάνιο τοποθετηθεί στο θαλασσινό νερό. Μπορεί να βελτιώσει την απόδοση, να μειώσει το βάρος και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής, γεγονός που κάνει το τιτάνιο να χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία, τις κατασκευές, τον αθλητικό εξοπλισμό κ.λπ.

2.Το τιτάνιο έχει εξαιρετική βιοσυμβατότητα

Το τιτάνιο θεωρείται το καλύτερο βιοσυμβατό μέταλλο, που σημαίνει ότι μπορεί να είναι καλά συμβατό με ανθρώπινους ιστούς και όργανα χωρίς να προκαλεί απόρριψη ή αλλεργικές αντιδράσεις, γεγονός που καθιστά το τιτάνιο ιδανικό υλικό στην ιατρική χειρουργική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τεχνητών αρθρώσεων, δοντιών, καρδιάς βαλβίδες, οστέινα νύχια, προσθετικά κ.λπ. Δεδομένου ότι δεν προκαλεί φλεγμονή ή αποχρωματισμό του δέρματος, το υλικό τιτανίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή κοσμημάτων, όπως σκουλαρίκια, περιδέραια, βραχιόλια κ.λπ.

3.Εφέ μνήμης κράματος τιτανίου

Μετά την παραμόρφωση, το κράμα τιτανίου μπορεί να αποκατασταθεί στο αρχικό του σχήμα θερμαίνοντας ή αφαιρώντας την πίεση. Αυτό συμβαίνει επειδή τα κράματα τιτανίου περιέχουν στοιχεία που μπορούν να υποστούν μεταβάσεις φάσης σε διαφορετικές θερμοκρασίες, όπως νικέλιο, νιόβιο, ζιρκόνιο, κ.λπ. Αυτά τα στοιχεία μπορούν να αλλάξουν τη δομή του πλέγματος του τιτανίου μεταξύ διαφορετικών μορφών, επιτυγχάνοντας έτσι το φαινόμενο μνήμης σχήματος. Για παράδειγμα, το κράμα νικελίου τιτανίου έχει δύο κρυσταλλικές δομές, η μία που ονομάζεται μαρτενσίτης και η άλλη που ονομάζεται ωστενίτης, οι οποίες μπορούν να μεταμορφωθούν η μία στην άλλη σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Όταν το κράμα νικελίου τιτανίου θερμαίνεται πάνω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, θα γίνει ωστενίτης και το σχήμα του είναι σταθερό και δεν μπορεί να αλλάξει. Όταν το κράμα τιτανίου νικελίου ψύχεται κάτω από μια ορισμένη θερμοκρασία, θα γίνει μαρτενσίτης και το σχήμα του είναι μεταβλητό, το οποίο μπορεί να λυγίσει ή να τεντωθεί. Εάν ο παραμορφωμένος μαρτενσίτης ξαναθερμανθεί πάνω από μια ορισμένη θερμοκρασία, θα ανακάμψει σε ωστενίτη και επίσης θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα. Τα κράματα μνήμης τιτανίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή συσκευών ή υλικών με προσαρμοστικές και έξυπνες λειτουργίες, όπως σκελετοί γυαλιών, τιράντες, αγγειακά στεντ, ρομπότ κ.λπ.

4.Το τιτάνιο είναι ένα μέταλλο με πολύ ενεργές χημικές ιδιότητες

Αν και το τιτάνιο φαίνεται σταθερό και δεν διαβρώνεται εύκολα, είναι ένα αντιδραστικό μέταλλο που μπορεί να αντιδράσει χημικά με πολλά στοιχεία, όπως οξυγόνο, άζωτο, υδρογόνο, άνθρακας, θείο κ.λπ. Η δραστηριότητα του τιτανίου οφείλεται στην ηλεκτρονική του δομή, η οποία έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους που μπορούν να μοιραστούν ή να μεταφερθούν με άλλα άτομα για να σχηματίσουν διάφορες ενώσεις. Επομένως, η σκόνη τιτανίου (χωρίς προστασία μεμβράνης οξειδίου) είναι πολύ επιρρεπής στην ανάφλεξη και μπορεί να προκαλέσει ακόμη και εκρήξεις, επομένως η επεξεργασία και η αποθήκευση τιτανίου πρέπει να είναι πολύ προσεκτική για να αποφευχθούν σπινθήρες ή υψηλές θερμοκρασίες.