التطبيقات الصناعية للتيتانيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث



التيتانيوم[عدل]

من أهم المعادن المستخدمة في مجال صناعة الطائرات والمركبات الفضائية ووفي العديد من الصناعات الدقيقة والمتطورة والاسلحة . تم اكتشاف التيتانيوم عام 1791 م وتمت تسميته عام 1795م وتم تحضير التيتانيوم سنة 1887م , ولم يحصل عليه على صورة معدن نقي 99.9% لغاية سنة 1910 م ووجوده كان مقتصر في المختبرات لغاية سنة 1946 وبعدها اصبح بالإمكان استخلاص التيتانيوم تجارياً عن طريق استخدام المغنيسيوم لاختزال رباعي كلوريد التيتانيوم.

مصادر التيتانيوم

تعد الشهب مصدر من مصادر التيتانيوم حيث تحتوي صخور الشهب المتجمده على اكسيد التيتانيوم, ويوجد التيتانيوم في قشرة الارض موجود على شكل اكسيد مرتبط مع عناصر ومركبات كثيرة ويحتل التيتانيوم المركز الثامن من بين المعادن في توافره في القشرة الارضية وعادة يوجد في الصخور البركانية وبعض الصخور الروسبية. وفي الكثير من خامات الحديد. هناك الكثير من الصعوبات التي تواجه العاملين في استخلاص التيتانيوم اهما التكلفة الاقتصادية.

صفات معدن التيتانيوم النقي

معدن لامع ابيض, كثافته قليلة وقوته عالية سهل التشكيل وله مقاومة ممتازة للكسدة والصداء, يكون مرن عند خلوه من الاكسجين . التيتانيوم مقاوم للمحاليل المخففة من الحوامض dilute sulfuric and hydrochloric acid . وغاز الكلورينgaschlorine

العدد الذري 22 الرمز Ti الوزن الذري 47.9 درجة الانصهار 1668 درجة مئوية درجة الغليان 3287 درجة مئوية

يعد التيتانيوم اقوى من الفولاذ وبنفس الوقت اخف منه بحوالي 45% وأثقل من الالمنيوم بحوالي 60% وضعفه بالقوة. يعد التيتانيوم من المعادن غالية الثمن يبلغ سعر ال واحد lb تقريبا 100$ دولار أمريكي.

استخدام التيتانيوم

يعد التيتانيوم مهم جدا في عمل السبائك المعدنية باضافته إلى الالمنيوم والملبديوم والمنغنيز والحديد وغيرها من المعادن . وبشكل اساسي تستخدم سبائك التيتانيوم في صناعت الطائرات لخفة وزنه وقوته وتحمله درجات حرارة عالية .

يستخدم ثاني اكسيد التيتانيوم بشكل واسع في طلاء المنازل والمسارح لدائميته وقدرته الجيدة على التغطية. وتعتبر دهانات التيتانيوم من العواكس الجيدة لها القدرة العالية على عكس الاشعة تحت الحمراء infrared . و تتدخل بعض مركبات التيتانيوم مثل كلوريد التيتانيوم في صناعة الزجاج.

دور وتطبيقات التيتانيوم في الصناعة[عدل]

[1]

قائمة فوائد التيتانيوم طويلة ومتعددة, وهذا يجعله مفيد جدا في عدد كبير من مجالات الصناعة المختلفة وهذا يتضمن السيارات والطيران والهندسة المعمارية. و من فوائد التيتانيوم:

  1. القوة
  2. خفة الوزن
  3. مقاومة التآكل
  4. نسبة القوة للوزن عالية
  5. خصائص ميكانيكية عالية

الصناعات الكيميائية[عدل]

التيتانيوم يوفر مادة فعالة اقتصاديا في العديد من بيئات التآكل, مقاومة التآكل تمتد طول دورة حياة المعدات، وهذا يقلل من تكاليف الصيانة.

التيتانيوم وخصائصه المتفوقة والرائدة في مقاومة التآكل جعلته خيارا طبيعيا في تطبيقات المعالجة الكيميائية والصناعات الكيميائية.

عند معالجة مركبات قاسية مثل حامض النيتريك, الأحماض العضوية, وثانى اكسيد الكلور, والحوامض المُخَفِّضة الحسّاسة, وكبريتيد الحديد, يكون التيتانيوم الاختيار الأمثل لصناعة الاوعية والمبادلات الحرارية وانظمة الانابيب واجهزة التبريد والخزانات.

الصناعات البحرية[عدل]

مقاومة التآكل في مياة البحر وتطبيقات المياة المالحة تجعل التيتانيوم الأفضل استخداما في التطبيقات البحرية. فهو يستخدم في الصمامات الكروية ومضخات الحريق وهيكل الغواصات ونظم الدفع المائى وكذالك في التبريد ونظم الانابيب والعديد من التطبيقات الاخرى.

التيتانيوم منيع ضد التآكل الناتج عن المياه المالحة والبيئة البحرية ونتيجة لذلك فهو الاختيار الأمثل لتصنيع تطبيقات مثل الغواصات وتجهيزات اليخوت والمراوح واعمدة الدفع وتطبيقات تحت المياه.

اضافة إلى ذلك بسبب مقاومة التيتانيوم للتاكل يستخدم التيتانيوم في تصنيع الصمامات الكروية ومضخات الحريق والمبادلات الحرارية ونظم الانابيب وغيرها من التطبيقات البحرية التي تحتاج مقاومة عالية للتآكل.

قابلية التيتانيوم للتشكل واللحام والتشغيل جعلته اختيار ممتاز للتطبيقات البحرية.

الصناعات العسكرية[عدل]

التيتانيوم الان من المواد الشائعة الاستخدام في صناعة العربات المصفحة وناقلات الجند, للتيتانيوم خواص بلاستيكية جيدة كما انه يقلل الوزن بشكل كبير في هذه التطبيقات.

بالاضافة إلى استخدام التيتانيوم في صناعة الطائرات العسكرية, فانه يعتبر الاختيار الأمثل في صناعات التسليح العسكرية لان له خواص بلاستيكية ممتازة ووزن خفيف ومقاومة للتاكل والقابلية للتشكيل.

ففى الصناعات العسكرية هناك حاجة دائمة لتقليل وزن العربات البرية, وخاصة الدبابات, عربات القتال وناقلات الجنود, التيتانيوم يلبى هذه الاحتياجات من خلال استخدامه بدل من سبائك الصلب والالومنيوم في بعض التطبيقات, والتيتانيوم يقدم توفير للوزن بنسة تصل إلى 35% وأيضا يقدم خصائص بلاستيكية جيدة وحماية أكثر من الالومنيوم الذي كان يستخدم في هذه التطبيقات. و يستخدم التيتانيوم في عمل الدروع حيث الخصائص البلاستيكية وخفة الوزن تكون مفيدة ومطلوبة.

صناعات الغاز والبترول[عدل]

الاسطوانات والانابيب المصنوعة من التيتانيوم هى المنتجات الاساسية في هذه التطبيقات حيث يكون من الضرورى ان تكون المادة المصنوع منها هذه الانابيب مقاومة للتآكل, قوية, وخفيفة الوزن.

انظمة الانابيب والاسطوانات في صناعات الغاز والبترول يجب ان تكون من مادة توافق معايير وشروط معينة, لابد ان تكون هذه المادة مقاومة للتآكل, قوية وتتحمل الضغط, وتكون نسبة القوة للوزن عالية.

التيتانيوم لديه كل هذه المتطلبات ويوافق هذه الشروط, يتم استخدام اسطوانات وانابيب التيتانيوم في هذا المجال بسبب خصا~صه المعدنية الممتازة, ولكن ليس هذا فقط فهو يقلل تكاليف الصيانة كما يقلل الوزن, في هذا النوع من التطبيقات اى تقليل في الوزن مفيد جدا.

و لأن هذه البيئة تتضمن درجات حرارة عالية بالاضافة إلى الضغط العالى, فيكون التيتانيوم مرة اخرى هو معدن الاختيار لمثل هذه التطبيقات.

صناعة المبادلات الحرارية[عدل]

يظل أهم تطبيقات التيتانيوم تطبيقات التبادل الحرارى والتي يكون فيها التبريد بواسطة المياه المالحة ومياه البحر او المياه الملوثة, والتي يكون فيها مقاومة التآكل شئ اساسى.

تستخدم المبادلات الحرارية على نطاق واسع في محطات توليد الكهرباء, مصافى النفط, انظمة تكييف الهواء, المصانع الكيميائية, المنصات البحرية, السفن والغواصات. الاعتماد على التيتانيوم في هذه المجال على مدى الحياة امر موثوق منه.

تكلفة التيتانيوم في هذا المجال تنافسية وليست فقط عند التركيب بل على مدى الحياة تكون تكلفة الصيانة قليلة, يستخدم في هذا المجال صفائح ولفائف التيتانيوم.

توليد الطاقة[عدل]

يستخدم التيتانيوم في صناعة توليد الطاقة في صناعة ريش التوربينات, وبالاضافة إلى ذلك يتم استخدام انابيب التيتانيوم على نطاق واسع في المكثفات في مصانع الطاقة بسبب خصائصه الجيدة في مقاومة التآكل على مدى الحياة.

توقف العمل للصيانة في مصانع الطاقة مكلف جدا, وقد وجد ان 30% من التوقف عن العمل في مصانع الطاقة يؤدى إلى فشل التوربينات البخارية, وقد كان التيتانيوم هو الحل لهذه المشكلة حيث تم استخدامه في ريش التوربينات في بعض المساحات الحرجة لزيادة كفاءة وعمر التوربينات وفي نفس الوقت تم تقليل الوقت الضائع لعمل الصيانة, وكان استخدام التيتانيوم هو المسئول عن انخفاض معدل التوقف عن العمل اللازم للصيانة وهذا ادى إلى توفير التكلفة وكفاءة في التشغيل.

و بالاضافة إلى ذلك تستخدم انابيب التيتانيوم في مصانع الطاقة في التطبيقات التي تحتاج إلى مقاومة عالية في التآكل في عمر غير محدود, كما انه يتم تصميم انابيب التيتانيوم بدون الحاجة إلى اضافة سماحيات التآكل, وبحساب التكاليف نجد ان التيتانيوم هو الاختيار الأمثل في مجال توليد الطاقة.

الصناعات الورقية[عدل]

خاصية مقاومة التآكل تجعل التيتانيوم من أفضل المواد في صناعة الورق وفي صناعة العديد من المضخات وانظمة الانابيب. يمكن استخدام تطبيقات التيتانيوم بشكل فعال في صناعة الورق, الحاجة إلى مقاومة التآكل والاعتمادية وأيضا القدرة على الاداء بفاعلية في درجات الحرارة العالية يجعل التيتانيوم المادة الانسب في صناعة الورق. اصبح التيتانيوم المادة القياسية التي يصنع منها المعدات في قسم الصباغة .

صناعات آخرى[عدل]

التيتانيوم هو المعدن المفضل في الصناعات الغدائية والدوائية أيضا. التطبيقات الصناعية للتيتانيوم تتطور مع مرور الزمن بعض الامثلة عن الاستخدامات الفريدة للتيتانيوم اليوم هى كالتالى:

الصناعات الغذائية والدوائية[عدل]

المصانع تعيد النظر في المعدات التي تستخدمها بشكل مستمر والتكاليف المرتبطة بهذه المعدات عندما تكون بيئة التصنيع/ الإنتاج عرضة للتآكل, وكنتيجة لذلك لابد ان يوجد صيانة مستمرة وبعد ذلك سيكون السؤال ما هى المادة الأكثر مقامة للتآكل لتخفيض تكلفة الصيانة؟ والاجابة تكون في كثير من الأحيان خاصة فيما يخص الصناعات الغدائية والدوائية التيتانيوم.

تحلية المياة[عدل]

في ارجاء كثيرة من العالم مياه الشرب لديهم تأتى من تحلية المياه, التيتانيوم مناسب تماما لاستخدامه في التبخر متعدد المراحل وذلك لمقاومته للتآكل وهو أيضا قليل التكلفة نسبيا ويمكن استخدامة في المكثفات في هذه المصانع لان التيتانيوم مقاوم للتآكل فيسمح باسخدام انابيب رفيعة من التيتانيوم بدلا من انابيب Cu-Niكما ان انابيب التيتانيوم يمكن ان تستمر مدى الحياة.

المنتجات الاستهلاكية[عدل]

صناعات التيتانيوم تقدم منتجات نحتاجها في حياتنا اليومية في مجالات متعددة مثل الهندسة المعمارية ومعدات رياضية وصناعات آخرى في مجالات متعددة مثل:

البحرية[عدل]

يستخدم التيتانيوم في الصناعات البحرية خاصة لتقليل الوزن ومقاومة النآكل. يعتبر اداء التيتانيوم في الماء المالح ممتاز ويرجع ذلك إلى مقاومته للتآكل, التآكل الصدعى والتآكل الميكروبيولوجى لا يسببا مشاكل عند استخدام التيتانيوم. استخدامات التيتانيوم في الصناعات البحرية تشتمل: مراوح السفن ,مبادلات الحرارة في السفن ,شبكة الانابيب ,نظام ثقل الموازنة ,نظام الفضلات ,حماية منطقة المد ,الاجزاء المادية للسفن.

التيتانيوم لا يستخدم فقط في صناعة السفن التجارية والحربية ولكن أيضا في سفن الصيد والغواصات. لقد دخل التيتانيوم في الصناعات البحرية عندما بحث المهندسون عن تخفيض تكلفة الصيانة وأيضا تخفيض استهلاك الوقود(من خلال تقليل الوزن) .

المعدات الرياضية[عدل]

لنفس الأسباب التي تدعوا لاستخدام التيتانيوم في صناعة الطائرات يستخدم التيتانيوم أيضا في صناعة المنتجات الرياضية فبسبب وزن التيتانيوم الخفيف فهو يستخدم في صناعة مضارب التينس ويدخل في صناعة الدراجات الهوائية ومعدات التخييم الخ. بسبب قوة التيتانيوم ووزنه الخفيف فيدخل في صناعة المعدات الرياضية حيث من المفيد تقليل الوزن على قدر الإمكان. أول المنتجات الرياضية التي دخل فيها صناعة التيتانيوم كانت في عام 1990 حيث استخدم في صناعة رؤس مضارب الجولف بسبب وزن التيتانيوم الخفيف سمح بتكبير الجزء من المضرب الذي يضرب الكرة مما ادى لان تكون الضربة دقيقة وقوية.

صغر معامل المرونة في التيتانيوم إلى جانب خفة الوزن, والقوة جعلته من المواد المفضلة في تصنيع المنتجات الرياضية التالية: هيكل الدراجات الهوائية ومكوناتها ,مضارب التنس ,الزلاجات ,مضارب البيسبول ,احذية التزلج ,معدات التنزه ,معدات التخييم ,مضارب الجولف.

الموضة والاكسسوارات[عدل]

اطارات النظارات والمجوهرات والساعات مجرد جزء صغير من الكثير من التطبيقات التي يدخل فيها التيتانيوم في مجال الموضة. بينما كانت صناعة التيتانيوم تتطور كان من الطبيعى ان تكون جلية لعامة الناس فقد شاع عن التيتانيوم انه معدن خفيف الوزن ومتين وموضة. أول منتج مصنوع بالتيتانيوم في مجال الزينة والموضة كان في عام 1980 وكان هدا المنتج ساعة ومن المنتجات الاخرى المصنوعة من التيتانيوم الان اطارات النظارات والتي من مميزاتها انها متينة وخفيفة الوزن ومرنة ولها شكل جميل ومريحة. كل يوم يدخل التيتانيوم في صناعات جديدة تخص الموضة بما في ذلك صناعة المجوهرات ومن امثلتها اكسسوارات الزفاف ومنها الحلقان والاساور والقلادات, وبشكل عام أى قطعة مجوهرات متوفرة مصنوعة من الذهب او الفضة يوجد منها ما هو مصنوع من التيتانيوم.


استخدام التيتانيوم في تخزين الهيدروجين[عدل]

[2]

عندما يتم الاحتياج إلى تخزين الطاقة المتجددة بطريقة فعالة ويجب ان يكون هناك نظام متكامل لمواجهة المتغيرات المختلفة لفعل ذلك ، لذلك يتم العمل على جعل الهيدروجين مصدر للطاقة النظيفة. من اجل تحقيق ذلك قام عالمان من معمل بروكهافن الوطني للطاقة بمعرفة كيفية مساعدة التيتانيوم لذرات الهيدروجين للتعلق بسطح الالمونيوم دراستهم عزلت دور التيتانيم والذي يسخدم كعامل حفاز في الخطوات الاولى الحاسمة للحصول على لهيدروجين ضمن فئة معينة من المواد المستخدمة لتخزين الهيدروجين الكيميائى سانتو شوردى سيقدم هذا، البحث في الاجتماع الوطنى ال230 للجمعية الكيميائية الأمريكية في واشنطن لجعل الهيدروجين مصدر التيار الرئيسى للوقود يجب تخزين الهيدروجين بامان وكفاءة ، يمكن ان تكون خزانات الضغط الكبيرة التقليدية خطيرة وكبيرة جدا وثقيلة على بعض التطبيقات مثل خلايا وقود الهيدروجين في السيارات. يجب ان تكون المادة المستخدمة لتخزين الهدروجين قادرة على التخزين بسرعة في ظل ظروف طبيعية ، بدون ضغط ودرجة حرارة عالية ، عند تخزين كميات ضئيلة يكون التيتانيوم عامل حفاز مناسب يستطيع العمل على سرعة التفاعل وجعل عملية تخزين الهيدروجين سهلة ومطبقة عمليا. عن طريق هذا البحث يامل العلماء تحسين اداء المادة لمحتوية على هيدريد الصوديوم والالمنيوم (مادة معقدة تعمل على اطلاق غاز الهيدروجين الذي يستخدم كوقود ) ، وعند تسخين الالمونيوم يعمل على ترك مزيج من هيدريد الصوديوم ومعدن الالمونيوم ،لكن حيث ان كلا من هيدريد الالمونيوم والصوديوم يعملا على امتصاص الهيدروجين فيكون وضع الهيدروجين لاعادة استخدام المادة امر صعب . يقول العالم شودرى : اكتشفنا ان الالمونيوم يمتص كميات كبيرة منا الهيدروجين ويسطيع فعل ذلك سريعا وتحت درجا حرارة منخفضة ..... عندما يندمج عدد صغير من ذرات التيتانيوم على السطح استطاع العالمان شودرى وموكرمان تكوين نموذج لكومبيوتر يوفر الية جيدة للتفاعل . هذا النموذج اتفق مع تجربة الاشعة السينية لانالات الصوديوم . قام العالمان شودرى وماكرمان بالتعاون باستخدام الاشعة السينية لمعرفة وحساب كيف يمكن لذرات التيتانيوم تغيير مستوى التركيب الذرى للالمونيوم وذلك يؤدى إلى الحصول على سطح أكثر امتصاصا للهيدروجين . ينتج من هاتين الدراستين الاتفاق على دور التيتانيوم في التاثير على سطح الامونيوم والية قبض الهيدروجين.

التيتانيوم في الخلائط الحافظة للذاكرة[عدل]

[3]

تعد خليطة التيتانيوم - نيكل من أهم الخلائط الحافظة للذاكرة وهي ذات استخدامات عديدة في الصناعة والطب والطيران . بدأ البحث عن مثل هذه السبيكة ( أو الخليطة ) من قبل علماء مختبرات الاسطول الأمريكي في الستينات السابقة . فقد عمل هؤلاء العلماء وقتاً كثيراً في البحث عن سبائك معدنية , والذي كان من المفترض ان يستعمل كمادة بناء الصواريخ , ينم فيها مزج معادن مختلفة والنتيجة..... اكتشفوا سبيكة لها ذاكرة , والتي تستطيع ان تتذكر شكلها الاسبق وتعود إلى صورتها الدقيقة السابقة بعد ساعات. و تحتوي السبيكة العجيبة معدنين 55% نيكل و45% تيتانيوم . فاعطي لها اسم النيتونول (Nitinol) الذي اشتق من : Nickel Titanium Naval Ordance Laboratory . عندما اكمل العلماء في تعمقهم بالموضوع , فوجئوا باكتشاف بعض السبائك المعدنية الاضافية الموجودة والتي تملك ذاكرة مشابهة : نحاس - الومنيوم - نيكل , ذهب - كادميوم , حديد – نيكل وغيرها . الا انه في سبيكة نيكل – تتانيوم كانت الذاكرة الأكثر اعجاباً . فما الذي يؤدي إلى ان تكون هناك ذاكرة للمعدن ؟ يرى العلماء في ظاهرة ذاكرة المعادن هذه نتيجة للتغيرات الداخلية في البنية البلورية للخليط الناتج . يتضح ان عمل جهاز الذاكرة في المعدن , أكثر سهولة . مثلا, النيتينول : يصمم المعدن في الشكل المرغوب به , يسخن إلى درجة حرارة ْ482 سيلزيوس وتبرد بالماء , وبعد التبريد نغير شكلها الاصلي وتسخن مرة اخرى إلى درجة حرارة العودة , ما بين 6 درجات سيلزيوس تحت الصفر وحتى ْ90 درجة سيلزيوس . (درجة الحرارة تتعلق بالمبنى الكيميائي للمعدن وفي تاريخ الإنتاج ) , ومن خلال التسخين يعود المعدن إلى شكله الاصلي كما كان عليه في البداية . يستعمل النيتينول لانتاج ادوات عمل غير مغناطيسية , زنبركات امنية للصمامات التي تعمل بنفسها , عندما تصل درجة الحرارة إلى درجة حرارة العودة . انتينات السفن الفضائية التي تنتصب وحدها وتعمل بواسطة حرارة الشمس , تصنع أيضا من النيتينول . يخصص النيتينول أيضا للاستعمال الطبي . المصفاه التي تدخل إلى الوريد مصنوعة من النيتينول , حيث تثبت به بتأثير تسخين خارجي منخفض , وتشكل حاجزاً للدم المتخثر دونما توقف جريان الدم السليم.

وهكذا , فقد بنى الأمريكيون انتينا منتصبة للمحطات الفضائية (الأقمار الاصطناعية). تصنع الانتينا الضخمة ذات الشكل المعقد والمناسب للعمل المقيد في الفضاء . ومن ثم يقومون بطيه إلى "انبوب صغير" والذي يتخذ مكانا صغيرا , في محطة الفضاء , خلال الطيران في الفضاء . وعندما يكون القمر الاصطناعي في مسارها , فانهم يخرجون الانتينا المطوية إلى فراغ الفتحة وبتأثير اشعة الشمس فانها تسخن , وتتذكر شكلها الاصلي فتستقيم وتتخذ هذا الشكل . الجاذبية في الفضاء قليلة جداً والانتينا ذات المبنى الضخم من انابيب دقيقة تستطيع الصمود . في الكتب الخيالية, يوصف صاروخ مستقبلي والذي يستطيع الحركة بواسطة اشعة ضوئية تصل من الشمس . اذ يتحرك الصاروخ بواسطة (فراش شمسي) ذو مبنى ضخم والذي يفترض ان يوصله إلى مسار خارج الكرة الارضية . وكما يبدو سوف يستعملون مواد ذوات "ذاكرة الشكل" أيضا. والان هناك مثال اقرب إلى حياتنا اليومية . في السنة الماضية اخترع الأمريكيون جهازا معينا والذي يساعد اطباء العظام , فمثلاً , يمكنهم ان يأخذوا مميخ العظام من الاماكن التي يصعب عليهم ان يصلوا اليها بواسطة جهاز منتصب ومستقيم . ففي طرف الجهاز الجديد يوجد خيط من نيتينول , والذي وجه بشكله الاصلي إلى زاوية معينة مطلوبة . قبل الفحص يتم تبريد الخيط ويتم ادخاله إلى انبوب دقيق الرأس ومستقيم (من فولاذ) . ومن ثم يخرقون العظم ويدخلون اليه انبوب الفولاذ . وعند التسخين, فان خيط النيتينول يسخن ويطوي الخيط الرئيسي وهكذا فانه يدخل إلى المكان المطلوب في العظم . ومن ثم يبردونه ويخرجون الجهاز . العينة المطلوبة تبقى على طرف خيط النيتينول . تجدر الاشارة إلى ان النيتينول في حالة تكوينه فانه يكون قوة عظمى . وبسبب هذه الميزة فانهم يستعملونه لانتاج اجزاء معقدة من مواد اخرى اذا تطلب جزء ذو شكل معقد ومتعدد الطبقات . اذ ينتجون الشكل من النيتينول ويصقلون السطح بعدة طبقات من المواد المطلوبة ومن ثم يسخنون "الكعكة" . فيتذكر النيتينول صورته الاصلية والمطلوبة وعنده يكون القالب المعقد المطلوب . المواد ذوات "ذاكرة الشكل" طرحت امامنا عدة امكانيات , مثلاً لتركيب الاجزاء . نضع مسامير تفتح , والمصنوعة من النيتينول . ونجعلها"دقيقة" وندخلها إلى داخل الثقوب ونسخنها , اذ تتذكر صورتها الاصلية المطلوبة فهي تبدأ بالامتداد وتوصل الاجزاء . هذه المواد تطرح امكانيات جديدة في مجال تحويل مباشر للطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية! لنفرض اننا كونا خيط نيتينول على شكل لولبي . نعلق عليها ثقل ثقيلة والتي تشده إلى مسافة طويلة , نسخنها , وهكذا فانها تتقلص بقوة كبيرة ورأساً فانها ترفع الثقل . من أين أخذت الطاقة ؟ طبعاً من التسخين . أي أن الشكل اللولبي ما هي الا محرك حراري (او عضلة اصطناعية كما تريدون ان تتخيلوه ) . من النظرة الاولى يبدو ان هذا مشابه لتمدد حراري . وبهذا , فان الاجزاء عندما تتمدد تنتج كمية معينة من الطاقة الميكانيكية . ولكن الفرق هو في كمية الطاقة ! التمدد الحراري طبيعي يمكنه تزويد قوة كبيرة لمسافة قصيرة . في المواد ذات (ذاكرة الشكل) فان الامر يختلف اذ انه بواستطها يمكن الوصول إلى مسافات كبيرة بقوة كبيرة .

بعض خصائص النيتينول[عدل]

[4]

النيتينول له خصائص ميكانيكية وكهربية جيدة, ويستطيع ان يقضى فترة عمر طويلة تحت تأثير الحمل الديناميكى "حمل الانهيار" , كما ان له مقاومة عالية ضد التاكل, وله القدرة أيضا على استعادة النفعال بنسبة تصل إلى 5% . و فيما يلى نعرض بعض الخواص الفيزيقية والميكانيكية للنيتينول

الخواص الفيزيائية للنيتينول[عدل]

  • كثافة 6.45gms/cc :
  • درجة الانصهار: 1240-1310 °C
  • المقاومة النوعية في درجات الحرارة العالية: 82 uohm-cm
  • المقاومة النوعية في درجات الحرارة المنخفضة: 76 uohm-cm
  • التوصيلية الحرارية: 0.1 W/cm-°C
  • السعة الحرارية: 0.077 cal/gm-°C
  • الحرارة الكامنة: 5.78 cal/gm; 24.2 J/gm
  • القابلية المغناطيسية في درجات الحرارة العالية: 3.8 uemu/gm
  • القابلية المغناطيسية في درجات الحرارة المنخفضة: 2.5 uemu/gm

الخواص الميكانيكية للنيتينول[عدل]

  • اقصى اجهاد شد: 754 - 960 MPa or 110 - 140 ksi
  • الاستطالة عند الكسر: 15.5 percent
  • اجهاد الخضوع في درجات الحرارة المرتفعة: 560 MPa, 80 ksi
  • اجهاد الخضوع في درجات الحرارة المنخفضة: 100 MPa, 15 ksi
  • معامل المرونة التقريبى في درجات الحرارة المرتفعة: 75 GPa, 11 Mpsi
  • معامل المرونة التقريبى في درجات الحرارة المنخفضة: 28 GPa, 4 Mpsi
  • نسبة بواسون تقريبيا: 0.3


مركبات التيتانيوم في الصناعة[عدل]

[5]

المركب R248[عدل]

  • R-248 يعتبر أقوى مركب لأكسيد التيتانيوم ينصح به لكل التطبيقات المتطلبة خدمة خارجية ممتدة
  • R-248 الذي له مقاومة عالية للتعتيم وله لون ازرق خافت يمنح مرونة عالية في ربط الألوان الخارجية ويمنح لون نظيف ولامع
  • يستخدم بكثرة في صناعة البلاستيك.
  • التطبيقات:
  • البلاستيك
  • البولي ستيرين متعدد الأغراض
  • الألوان السائلة.
  • الخصائص:
  • مقاومة
  • خصائص جيدة في بثق الراتنجات
  • ترسيب عالي
  • استمرار البريق.
  • مواصفات المركب:
  • نسبة اكسيد التيتانيوم  % ≤ 95
  • نسبة اللمعان  % ≤ 95
  • تغير الصفات عند 105ْم  % >0.8
  • الأس الهيدروجيني  % 09 - 0.6
  • الترسيب  % ≤ 6.5


المركب R238[عدل]

عبارة عن أكسيد تيتانيوم تم عمل معالجة سطح له بواسطة أكسيد الألومنيوم وأكسيد الزركونيوم ‘ له مواصفات جيدة مثل البريق العالي – مقومة للتناثر ‘ معتم ‘ سهل الترسيب التطبيقات:

  • الصبغات ذات المواصفات العالمية
  • الطلاء الخارجي والداخلي
  • طلاء البودرة
  • مستحلب الطلاء
  • الطلاء المستخدم للطرق
  • المطاط
  • الخصائص:
  • سهولة الترسيب
  • معتم
  • دوام اللمعان
  • مواصفات المركب:
  • مكونات التيتانيوم  % ≤ 94
  • اللمعان  % ≤ 95.2
  • التقلب عند 105ْم  % ≥ 0.5
  • الأس الهيدروجيني  % 6.56
  • امتصاص الزيت  % ≤ 19.1

المركب R-244[عدل]

مادة متعددة الأغراض من أكسيد التيتانيوم الصبعية التي تتصف بقوة التحمل وتستخدم للأغراض الخارجية والداخلية لها لمعان عالي ويستخدم بشكل كبير في الدهانات وصناعة الحبر التطبيقات:

  • الطلاء الخارجي والداخلي
  • بودرة الطلاء
  • دهانات الطرق
  • طلاء العملات
  • الخصائص:
  • الشفافية
  • سهولة الترسيب
  • البريق العالي
  • مواصفات المركب:
  • مكونات أكسيد التيتانيوم % ≤ 94
  • نسبة اللمعان % ≤ 9.8
  • الأس الهيدروجيني  % 8.5 - 6.5
  • امتصاص الزيت  % ≤ 20


المركب R-268[عدل]

R-268عبارة عن أكسيد تيتانيوم صبغى متعدد الأغراض ويتميز بقوة التحمل العالية التي تجعله صالحا للتطبيقات الداخلية والخارجية ‘ له لمعان عالي ويستخدم بشكل واسع في الطلاءات والدهانات. التطبيقات:

  • الطلاء الخارجي والداخلي
  • بودرة الطلاء
  • الطلاءات المعتمدة على المياة
  • الخصائص:
  • ترسيب عالي
  • بريق عالي
  • معتم
  • مواصفات المركب:
  • مكونات أكسيد التيتانيوم % ≤ 92
  • البريق  % ≤ 94.8
  • الأس الهيدروجيني  % 8.5 - 6.5
  • امتصاص الزيت  % ≤ 20


المركب A-100[عدل]

A-100+ يعتبر مركب عالمي متعدد الأغراض وله تطبيقات كثيرة تبدأ من الورق وتنتهي بالسيراميك ،هذا المركب يتسم بالنقاء ،إذا تم تجفيفه ودرفلته يعطى لون ولمعان رائع ويكون مفضل استخدام في المنتجات التي تحتوى على مواد تبييض ويتسم بقوة التحمل العالية والبريق العالى وسهولة الترسيب واللمعان الدائم.

التطبيقات:

  • الطلاء الداخلي في الصناعة
  • صناعة الورق
  • صناعة المطاط
  • الدهانات
  • الخصائص:
  • ترسيب عالي في المحاليل
  • معتم
  • له لون ازرق خافت
  • لمعان مستمر
  • مواصفات المركب:
  • مكونات أكسيد التيتانيوم % ≤ 95.5
  • اللمعان  % ≤ 99.5
  • الأس الهيدروجيني  % 8.5 - 6.5
  • امتصاص الزيت  % ≤ 23


المركب R- 298[عدل]

المركبR-298 عبارة عن مادة متعددة الأغراض لأكسيد التيتانيوم الذي يستخدم في الدهانات ويتسم بقله امتصاصه للزيت واللمعان الشديد وقوة التحمل ويكون له القدرة على الانتشار على السطح بجزيئات صغيره. التطبيقات:

  • الطلاء الخارجي
  • طلاء البودرة
  • طلاء الحاويات
  • طلاء العملات
  • مواصفات المركب:
  • مكونات أكسيد التيتانيوم % ≤ 93.5
  • اللمعان  % ≤ 95
  • التغير عند 105 ْ م  % ≤ 0.5
  • الأس الهيدروجيني  % 9 6
  • امتصاص الزيت  % ≤ 19
  • الترسيب  % ≤ 6.5

المراجع[عدل]