Titanyum alaşımlarının alışılmadık özellikleri ortaya çıktı
Metal deyince aklınıza ne geliyor? Ağır, paslı ve soğuk mu? Bugünün konusu titanyum alaşımları, varsayımlarınızı zorlayacak. Suda onlarca yıl paslanmadan kalabiliyor, plastik kadar hafif ama çelikten daha sert olabiliyor, insan kemiklerine bağlanabiliyor ve hatta gökkuşağı gibi renk değiştirebiliyor. Bu mantık dışı özellikler hangi bilimsel sırları gizliyor? Bugün cevapları tek tek açıklayacağız.
1. Deniz suyuna batırıldığında paslanmaz.
Paslanma metaller için yaygın bir olaydır ancak titanyum alaşımları bir istisnadır. Titanyum alaşımlarını on yıl boyunca deniz suyuna batırdığınızda hala parlak ve yeni olarak ortaya çıkıyorlar. Onlarca yıldır yeraltında gömülü olan yüzeyleri pürüzsüz ve yeni kalıyor. Daha da dikkat çekici olanı, nükleer atıkların aşındırıcılığının paslanmaz çeliği tamamen yok etmeye yeterli olduğu göz önüne alındığında, bunların nükleer atık depolamak için de kullanılabilmesidir.
İşin sırrı görünmez bir oksit filminde yatıyor: Titanyum alaşımı havayla temas ettiği anda, yüzeyinde yalnızca birkaç nanometre kalınlığında (insan saçından 10.000 kat daha ince) bir oksit filmi anında oluşuyor. Bu film, titanyumu dış sudan, asitlerden ve tuzlardan tamamen izole ederek, delinmez bir "zırh" görevi görür. Daha da dikkat çekici bir şekilde, bu film çizildiğinde titanyum, hasarlı bölgede yeni bir oksit filmi oluşturmak için derhal havadaki oksijeni "çağırır"-esasen yerleşik bir-"yara iyileştirme" yeteneğine sahiptir.
2.Plastik gibi hafifliği, yoğunluk ve dayanıklılık açısından diğerlerini geride bırakmasına olanak tanıdı.
Titanyum alaşımından yapılmış bir çift gözlük çerçevesi alın ve şunu merak edebilirsiniz: "Bu gerçekten metal mi?"-yoğunluğu çeliğin (alüminyuma benzer) yalnızca %60'ıdır, ancak gücü çelikle karşılaştırılabilir. Bu "hafif ve güçlü" özellik, titanyum alaşımını havacılıkta favori haline getiriyor: titanyum alaşımından yapılan uçak gövdeleri, çelikten yapılanlara göre %30 daha hafif olabilir; Titanyum alaşımından yapılmış bisiklet kadroları hafif ve dayanıklıdır, sürüşü "hafif" gibi hissettirir.
3. İnsan vücuduna yerleştirildikten sonra kemikle birlikte büyüyebilir mi?
Ortopedik cerrahide titanyum alaşımı kemiğe "büyüyebilen" tek metaldir. Doktorların insan vücuduna titanyum alaşımlı yapay eklemler veya diş implantları yerleştirmeleri, paslanmaz çelik gibi reddedilmeye neden olmaz. Bunun yerine, kemik hücreleri yavaş yavaş titanyumun yüzeyini kaplayarak "osseointegrasyon" oluşturur-basitçe ifade etmek gerekirse, kemik titanyuma kendisininmiş gibi davranır ve onu sıkı bir şekilde "kucaklar".
4. Gökkuşağı renklerini boyamadan döndürmenin inanılmaz büyüsü
Sıradan metaller yalnızca püskürtme boya veya elektrokaplama yoluyla renk değiştirebilir, ancak titanyum alaşımları yeni bir numara ortaya çıkardı:-elektrik uygulayarak (anodizasyon), pembe, mavi, yeşil ve mor gibi gökkuşağı renklerine ve herhangi bir boyaya gerek duymadan dönüşebilirler.
Bunun nedeni anotlamanın titanyum yüzeyindeki oksit filmin kalınlığını değiştirmesidir. Işık farklı kalınlıktaki filmlerin üzerine düştüğünde farklı yansımalar ve girişimler meydana gelir (sabun köpüğünün renk prensibine benzer şekilde). Örneğin:
1. 10 nanometre kalınlığında oksit film → altın rengi görünür;
2. 30 nanometre kalınlığında → mavi görünür;
3. 50 nanometre kalınlığında → mor görünüyor
Basitçe kalınlığa bağlı olarak rengi değiştirebilme yeteneği, titanyum alaşımlarını mücevher endüstrisinde yeni bir favori haline getirdi-titanyum kolyeler açıya bağlı olarak renk değiştirebilir, bu da onları elmas-kaplamalı kolyelerden-daha göz alıcı hale getirir.
5. -250 derecede kırılgan değildir, 600 derecede yumuşamaz.
Çoğu metal aşırı sıcaklıklarda "kızgınlığını kaybeder": demir -27 derecede kırılgan hale gelir (tek dokunuşla cam gibi parçalanır) ve alüminyum 100 derecede yumuşamaya başlar. Ancak titanyum alaşımları "Budist uygulayıcılar" gibidir; olağanüstü derecede esnek kalırlar.
1. Mutlak sıfıra (-273 derece) yakın son derece düşük sıcaklıklarda, dayanıklılığı artar ve sıvılaştırılmış doğal gaz için depolama tankları olarak kullanıma uygun hale gelir;
2. 600 derece gibi yüksek sıcaklıklarda bile mukavemetini korur. Savaş uçağı motorlarının türbin kanatları, yüksek sıcaklığa ve yüksek basınca dayanabilmesi için titanyum alaşımlarına dayanır.
6. Roket yapma ve tava yapma becerisine sahip.
On yıldan biraz daha uzun bir süre önce, titanyum alaşımları "çok-yüksek fiyatlı metaller" ile eş anlamlıydı-bir ton titanyumun rafine edilmesi, üç ton çeliğin rafine edilmesiyle aynı maliyete mal oluyordu ve yalnızca-roketler ve savaş uçakları gibi ileri teknoloji alanlarda kullanılabilirdi. Ancak artık titanyum alaşımlı kızartma tavaları ve termosları yalnızca birkaç yüz yuan'a satın alabilirsiniz.
7. "Şekil hafızalı metallere" aldanmayın! Saf titanyum orijinal şekline geri dönmez.
Pek çok kişi "titanyumun hafıza fonksiyonu olduğuna" inanır, ancak bu bir yanlış anlamadır; büküldükten sonra otomatik olarak orijinal şekline dönebilen "titanyum-nikel alaşımı" (nikel-titanyum alaşımı) iken saf titanyumun bu yeteneği yoktur.
Bazı tüccarlar bir zamanlar "titanyum alaşımlı gözlük çerçevelerinin otomatik olarak geri yaylanabileceğini" ilan etmişti, ancak kullanıcılar onları bükmeyi denedikten sonra "asla geriye eğilemeyeceklerini" keşfettiler.
Unutmayın: Saf titanyumun güçlü yönleri "hafiflik, sağlamlık ve korozyon direncidir", ancak "şekil hafızası" titanyum-nikel alaşımlarının benzersiz bir özelliğidir.
Titanyum alaşımlarının bu görünüşte mantığa aykırı özellikleri fizik yasalarını ihlal etmiyor; daha ziyade insanların metal dünyasını keşfetmesinin yeni bir yolunu temsil ediyor. Oksit filmin kendi kendini-iyileştirme yeteneğinden, ışık girişiminin renk-değiştirme ilkesine ve zorlu ortamlardaki kararlılığına kadar her özellik, bize metallerin yalnızca "paslanmak, ağır olmak ve soğuk olmaktan" ibaret olmadığını anlatır.
