टाइटेनियम आवर्त सारणी में 22 की परमाणु संख्या वाला एक तत्व है, उपसमूह तत्वों का चौथा चक्र, यानी समूह IV बी, टाइटेनियम के अलावा, जिरकोनियम, हेफ़नियम हैं, और उनकी सामान्य विशेषताएं उच्च पिघलने बिंदु हैं, एक स्थिर ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए इसकी सतह पर कमरे के तापमान पर।
टाइटेनियम की दस विशेषताएँ
1. छोटा घनत्व, उच्च शक्ति, बड़ी विशिष्ट शक्ति
टाइटेनियम का घनत्व 4.51g/cm3 है, जो स्टील का 57% है, टाइटेनियम एल्यूमीनियम से दोगुने से भी कम भारी है, और इसकी ताकत एल्यूमीनियम की तुलना में तीन गुना है। टाइटेनियम मिश्र धातु की विशिष्ट ताकत (शक्ति/घनत्व अनुपात) सामान्य औद्योगिक मिश्र धातुओं में सबसे बड़ी है (तालिका 1 देखें), और टाइटेनियम मिश्र धातु की विशिष्ट ताकत स्टेनलेस स्टील की 3.5 गुना, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की 1.3 गुना और 1.7 गुना है। यह मैग्नीशियम मिश्र धातु का है, इसलिए यह एयरोस्पेस उद्योग के लिए एक आवश्यक संरचनात्मक सामग्री है।
2.उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध
टाइटेनियम की निष्क्रियता ऑक्साइड फिल्म के अस्तित्व पर निर्भर करती है, और ऑक्सीकरण मीडिया में इसका संक्षारण प्रतिरोध मीडिया को कम करने की तुलना में बहुत बेहतर है। मीडिया को कम करने में संक्षारण की उच्च दर होती है। टाइटेनियम कुछ संक्षारक मीडिया, जैसे समुद्री जल, गीला क्लोरीन, क्लोराइट और हाइपोक्लोराइट समाधान, नाइट्रिक एसिड, क्रोमिक एसिड, धातु क्लोराइड, सल्फाइड और कार्बनिक एसिड में संक्षारण नहीं करता है। हालाँकि, ऐसे माध्यम में जो टाइटेनियम के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन उत्पन्न करता है (जैसे हाइड्रोक्लोरिक एसिड और सल्फ्यूरिक एसिड), टाइटेनियम में आमतौर पर उच्च संक्षारण दर होती है। हालाँकि, यदि एसिड में थोड़ी मात्रा में ऑक्सीकरण एजेंट मिलाया जाता है, तो टाइटेनियम की सतह पर एक निष्क्रियता फिल्म बन जाएगी। इसलिए, मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड - नाइट्रिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड - नाइट्रिक एसिड के मिश्रण में, और यहां तक कि मुक्त क्लोरीन युक्त हाइड्रोक्लोरिक एसिड में भी, टाइटेनियम संक्षारण प्रतिरोधी है। टाइटेनियम की सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म अक्सर तब बनती है जब धातु पानी से टकराती है, यहां तक कि पानी या जल वाष्प की थोड़ी मात्रा में भी। यदि टाइटेनियम एक मजबूत ऑक्सीकरण वातावरण के संपर्क में है जिसमें बिल्कुल भी पानी नहीं है, तो तेजी से ऑक्सीकरण होगा और हिंसक प्रतिक्रियाएं होंगी, और यहां तक कि सहज दहन भी अक्सर होगा। अत्यधिक नाइट्रोजन ऑक्साइड युक्त फ्यूमिंग नाइट्रिक एसिड और शुष्क क्लोरीन गैस के साथ टाइटेनियम की प्रतिक्रिया में ऐसी घटनाएँ घटित हुई हैं। इसलिए इस तरह की प्रतिक्रिया को रोकने के लिए एक निश्चित उपाय होना चाहिए
3. अच्छा ताप प्रतिरोध
आमतौर पर 150 डिग्री सेल्सियस पर एल्यूमीनियम, 310 डिग्री सेल्सियस पर स्टेनलेस स्टील अपने मूल गुण खो देता है, जबकि लगभग 500 डिग्री सेल्सियस पर टाइटेनियम मिश्र धातु अभी भी अच्छे यांत्रिक गुणों को बनाए रखता है। जब विमान की गति ध्वनि की गति से 2.7 गुना तक पहुंच जाती है, तो विमान संरचना की सतह का तापमान 230 डिग्री तक पहुंच जाता है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु और मैग्नीशियम मिश्र धातु का उपयोग नहीं किया जा सकता है, और टाइटेनियम मिश्र धातु आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। टाइटेनियम में अच्छा ताप प्रतिरोध होता है, और इसका उपयोग एयरोइंजन कंप्रेसर के डिस्क और ब्लेड और विमान के पीछे के धड़ की त्वचा में किया जाता है।
4. कम तापमान पर अच्छा प्रदर्शन
कुछ टाइटेनियम मिश्रधातुओं (जैसे Ti{0}}AI-2.5SnELI) की ताकत तापमान कम होने के साथ बढ़ती है, लेकिन प्लास्टिसिटी बहुत कम नहीं होती है, और कम तापमान पर भी इसमें अच्छी लचीलापन और कठोरता होती है , जो अत्यंत निम्न तापमान पर उपयोग के लिए उपयुक्त है। इसका उपयोग शुष्क तरल हाइड्रोजन और तरल ऑक्सीजन रॉकेट इंजन में, या मानवयुक्त अंतरिक्ष यान में अल्ट्रा-कम तापमान वाले कंटेनर और भंडारण टैंक के रूप में किया जा सकता है।
5. कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं
टाइटेनियम गैर-चुंबकीय है, इसका उपयोग पनडुब्बी पतवार में किया जाता है, इससे खदान में विस्फोट नहीं होगा।
6. छोटी तापीय चालकता
टाइटेनियम की तापीय चालकता छोटी है, स्टील की केवल 1/5, एल्यूमीनियम की 1/13 और तांबे की 1/25 है। खराब तापीय चालकता टाइटेनियम का एक दोष है, लेकिन कुछ मामलों में टाइटेनियम की इस विशेषता का उपयोग किया जा सकता है।
7. कम लोचदार मापांक
टाइटेनियम का लोचदार मापांक स्टील का केवल 55% है, और संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने पर कम लोचदार मापांक एक नुकसान है।
8. तन्य शक्ति और उपज शक्ति बहुत करीब है
Ti{0}}AI-4V टाइटेनियम मिश्र धातु की तन्य शक्ति 960MPa है और उपज शक्ति 892MPa है, और दोनों के बीच का अंतर केवल 58MPa है।
9. टाइटेनियम को उच्च तापमान पर ऑक्सीकृत करना आसान होता है
टाइटेनियम में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के साथ एक मजबूत बंधन बल है, और ऑक्सीकरण और हाइड्रोजन अवशोषण को रोकने पर ध्यान दिया जाना चाहिए। प्रदूषण को रोकने के लिए टाइटेनियम वेल्डिंग को आर्गन के संरक्षण में किया जाना चाहिए। टाइटेनियम ट्यूब और शीट को वैक्यूम के तहत गर्मी का इलाज किया जाना चाहिए, और टाइटेनियम फोर्जिंग के गर्मी उपचार के दौरान सूक्ष्म ऑक्सीकरण वातावरण को नियंत्रित किया जाना चाहिए।
10. कम भिगोना प्रदर्शन
टाइटेनियम और अन्य धातु सामग्री (तांबा, स्टील) से बनी घड़ी के समान आकार और आकृति के साथ, प्रत्येक घंटी को समान बल से खटखटाने पर पता चलेगा कि टाइटेनियम दोलन ध्वनि से बनी घड़ी लंबे समय तक चलती है, यानी ऊर्जा घड़ी को खटखटाने से गायब होना आसान नहीं है, इसलिए हम कहते हैं कि टाइटेनियम का भिगोना प्रदर्शन कम है।
टाइटेनियम के तीन विशेष कार्य
1
मेमोरी फ़ंक्शन को आकार दें
Ti{0}}%Ni (परमाणु) मिश्र धातु को संदर्भित करता है, कुछ निश्चित तापमान स्थितियों के तहत, अपनी मूल आकार क्षमता को बहाल कर सकता है, जिसे इस सामग्री आकार मेमोरी मिश्र धातु कहा जाता है।
2
अतिचालक कार्य
एनबी-टीआई मिश्र धातु को संदर्भित करता है, जब तापमान पूर्ण शून्य के करीब गिर जाता है, तो एनबी-टीआई मिश्र धातु से बने तार, प्रतिरोध खो देंगे, किसी भी बड़े प्रवाह के माध्यम से, तार गर्म नहीं होगा, कोई ऊर्जा खपत नहीं होगी, एनबी-टीआई अतिचालक पदार्थ कहलाता है।
3
हाइड्रोजन भंडारण समारोह
Ti{0}}%Fe (परमाणु) मिश्र धातु को संदर्भित करता है, जिसमें बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन को अवशोषित करने की क्षमता होती है। Ti-Fe की इस सुविधा का उपयोग करके, हाइड्रोजन को सुरक्षित रूप से संग्रहीत किया जा सकता है, अर्थात, हाइड्रोजन भंडारण के लिए आवश्यक रूप से स्टील के उच्च दबाव वाले सिलेंडर का उपयोग नहीं किया जाता है। कुछ शर्तों के तहत, हाइड्रोजन को Ti-Fe द्वारा भी छोड़ा जा सकता है, जिसे ऊर्जा भंडारण सामग्री कहा जाता है।