تیتانیوم خالص و آلیاژهای تیتانیومی مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارند. تیتانیوم خالص معمولاً دارای مقداری اکسیژن آلیاژ شده با آن است، و استحکام تیتانیوم خالص تحت تاثیر مقدار عناصر اکسیژن و نیتروژن در ساختار آن است.
آلیاژهای آلفا و آلفا – بتا دارای یک عنصر آلیاژی اصلی هستند که آلومینیوم می باشد، آلیاژهای آلفا معمولاً دارای مقدار بالایی از آلومینیوم هستند که موجب مقاومت به اکسایش این آلیاژ در دماهای بالا می شود. اضافه کردن عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص قابلیت عملیات حرارتی برای این آلیاژها یا کار در دمای بالا را چون به صورت یک ساختار دو فازی حاصل شده اند ( آلفا – بتا ) ، ایجاد می نماید.
اما آلیاژهای بتا نیمه پایدار می باشند، و تمایل به تغییر فاز برای یک حالت تعادلی یا بالانسی ساختاری دارند . با اهمیت ترین فایده و مزیت به دست آمده از ساختارهای بتا، افزایش شکل پذیری آنها در ارتباط با دیگر ساختارهای هگزاگونال از جمله آلفا و آلفا – بتا می باشد.
تیتانیوم وآلیاژهای آن پتانسیل بالایی در خیلی از کاربردهای خاص دارند ولی بایستی قبل از طراحی و استفاده از آن ، برخی از واقعیتها را درمورد تیتانیوم در نظر داشت. محصولات شکل داده شده تیتانیوم به راحتی در دسترس می باشند ولی ریخته گری شده آن محدودتر می باشند. آلیاژهای شکل داده شده از فاکتورهای تجربی خوبی برخوردار می باشند. و آلیاژهای ریخته گری از لحاظ وزن و قیمت مقرون به صرفه هستند، ریخته گری تحت فشار ایزواستاتیک گرم می تواند محصولاتی در مقایسه با استحکام کاربردی محصولات شکل داده شده را برای بیشتر فلزات حاصل نماید.
آلیاژهای ریخته گری شده یا پودری تیتانیومی همیشه امکان انتخاب در کاربردهای سازه را دارا می باشند اما بایستی برنامه ریزی برای این قبیل استفاده ها در همان مراحل اولیه طراحی مد نظر باشد، و نه اینکه در مراحل نهایی کار به جای مواد شکل داده شده قرار گیرند. این معقول به نظر می رسد که موقع انتخاب آلیاژهای تیتانیومی از عمومی ترین آلیاژها استفاده شود مگر در مواقع خاص از یک آلیاژ خاص استفاده شود.
امروزه در ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی، رویکردی ویژه به این فلز در صنایع شیمیایی و صنایع پتروشیمی دیده می شود.
ساختار های تیتانیوم
تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی و مکعبی می باشد، در یکی از آنها اتمها در ساختار مکعبی مرکزدار قرارگرفته اند و در دیگری اتمها در یک ساختار شش وجهی فشرده یا هگزا گونال قرار دارند.
ساختار مکعبی مرکز دار(B)
تنها در دمای بالا به دست می آید، بجز در مواردی که تیتانیوم با دیگر عناصر برای ثبات پایدار ساختار مکعبی در دمای پایین آلیاژ شده است.
ساختار کریستالی هگزاگونال (A)
دو ساختار کریستالی تیتانیوم به عنوان ساختارهای b ، a شناخته می شوند. a اشاره دارد به ساختارهای هگزاگونال تیتانیوم چه به صورت آلیاژ یا خالص و ساختار b مربوط به ساختارهای مکعبی یا آلیاژهای آن است. ساختارهای b ، a در بعضی مواقع به عنوان سیستم ها یا نوع هایی از سیستم شناخته می شوند که آن را به چهار دسته آلیاژهای a و شبه a یا نزدیک به a و a / b و a تقسیم بندی می کنند.
این ترکیبات نشان دهنده تمامی عناصر آلیاژی تیتانیوم نیست اما بیشتر عناصر استفاده شده در طراحی آلیاژهای تیتانیوم را شامل می شود.
کاربرد تیتانیوم در صنعت
مصرف تيتانيوم در صنايع به دو صورت فلزي و دی اکسيد تيتانيوم می باشد، شکل فلزی آن به دليل مشکلات تهيه و خالص سازی مصرف چندانی نداشته ولی مصرف اکسيد تیتانیم بصورت TiO2 در صنعت کاربرد بسيار زیادی دارد. 90 درصد از صنايع اوليه مصرف کننده اکسيد تيتانيوم می باشد، از این فلز به عنوان يک فلز استراتژيک در موتور و ساختمان هواپيما، موشک، جت، ماشين های نساجی وسايل شيميايی وسايل جراحی، وسايل ارتوپدی، وسايل غذاسازی، تجهيزات حمل و نقل، واحدهای مولد برق، صنايع آلياژی ،ساخت زيردريايی ها، نيروگاه های اتمی و حرارتی و … کاربرد فراوان دارد. مصرف فلز تیتانیوم در کشورهای پيشرفته خیلی بیشتر از کشورهای در حال توسعه می باشد.
مصارف دارويي و آرايشي
دی اکسيد تيتان برای التيام سوزش های پوستی مورد استفاده قرار می گيرد و منعکس کننده اشعه ماوراء بنفش خورشيد می باشد و بدين جهت در ساختن کرم ها و لوسيون های ضد آفتاب استفاده می شود. از پودر در اکسيد تيتان در ساخت قاب کپسولهای دارويی و پوشش قرص ها نيز استفاده مي شود. تقريباً 95% تيتان به فرم اکسيد تيتان TiO4 مصرف می شود و يک رنگدانه دايمی و به شدت سفيد رنگ با قدرت پوششی خوب در رنگ ها کاغذ و پلاستيک است. رنگ ها با وجود اکسيد تيتانيوم يک باز تابنده بسيار عالی اشعه مادون قرمز را مي سازد و بنا براين به طور گسترده ای توسط اختر شناسان مورد استفاده قرار مي گيرد. از آنجايی که اين فلز مقاومت بالا وزن سبک مقاومت غيرعادی در برابر خوردگی و توانايی ايستادگی در برابر دماهای بالا می باشد. بخاطر مقاومت بالا در آب دريا اين فلز برای ساخت شفت ها و محور ملخ هواپيما و پروانه کشتی ها استفاده می شود.
