מדוע סגסוגות טיטניום כל כך יקרות?

האם אתה יודע? המחיר של סגסוגת טיטניום הוא 200 יואן לקילוגרם, בעוד המחיר של סגסוגת טיטניום צבאית הוא בין 500-1,000 יואן. אז מה זה בעצם טיטניום? למה סגסוגות כל כך יקרות?
הבה נבין את מקורו של טיטניום. טיטניום מופק בעיקר מאילמניט, רוטיל ופרובסקיט. זוהי מתכת כסוף-לבנה. בשל האופי הפעיל של טיטניום והדרישות הגבוהות לתהליך ההיתוך, אנשים לא הצליחו לייצר כמות גדולה של טיטניום במשך זמן רב, ולכן היא מסווגת גם כמתכת "נדירה".
למעשה, בני אדם גילו טיטניום בשנת 1791, אך לקח יותר ממאה שנים עד שייצור טיטניום טהור לראשונה בשנת 1910. הסיבה העיקרית היא שטיטניום פעיל מאוד בטמפרטורות גבוהות ויכול בקלות להשתלב עם חמצן, חנקן , פחמן ואלמנטים אחרים. זה דורש תנאים קשים מאוד כדי להפיק טיטניום טהור. עם זאת, ייצור הטיטניום בסין גדל מ-200 טון במאה האחרונה ל-150,000 טון כעת, במקום הראשון בעולם. אז איפה משתמשים בעיקר בטיטניום כל כך יקר?

1. עבודות יד טיטניום. טיטניום בעל צפיפות גבוהה ומשקל סגולי, עמיד בפני קורוזיה, במיוחד ניתן לחמצון ובעל אפקט דקורטיבי מעולה. המחיר הרבה יותר זול מזהב אמיתי, ולכן הוא משמש להחלפת זהב אמיתי בקרמיקה ליצירה, מבנים עתיקים ותיקוני מבנים עתיקים, לוחות שמות ולוחות חיצוניים וכו'.

2. תכשיטי טיטניום, טיטניום למעשה נכנס לחיינו בשקט. בנות עונדות כעת כמה תכשיטים עשויים טיטניום טהור. המאפיין הגדול ביותר של סוג חדש זה של תכשיטים הוא בריאות, בטיחות והגנת הסביבה. הוא אינו מייצר חומרים מזיקים לעור ולגוף האדם. זה נקרא "תכשיט ירוק".

3. משקפי טיטניום. יכולתו של טיטניום להתנגד לעיוותים גבוהה מזו של פלדה, אך משקלו הוא רק מחצית מאותו נפח פלדה. משקפי טיטניום אינם נראים שונה ממשקפי מתכת רגילים, אך הם למעשה קלים ונוחים, עם מגע חם וחלק, ללא התחושה הקרה של משקפי מתכת אחרים. מסגרות טיטניום קלות בהרבה ממסגרות מתכת רגילות, לא יתעוותו לאחר שימוש ארוך טווח והן באיכות טובה יותר.
4. בתחום התעופה והחלל, הרבה פלדה על נושאות המטוסים הנוכחיות, רקטות וטילים הוחלפו בסגסוגות טיטניום. יש אנשים שעשו ניסויי חיתוך עם לוחות פלדה וסגסוגות טיטניום בגלל העמידות שלהם לעיוותים ומשקל קל. במהלך תהליך החיתוך, גיליתי שהניצוצות שנוצרו על ידי טיטניום נראו קצת שונים. לוח הפלדה היה זהוב, אבל הניצוצות מסגסוגת טיטניום היו לבנים. זה נובע בעיקר מהחלקיקים הקטנים המיוצרים בתהליך החיתוך של סגסוגות טיטניום. הוא יכול להתלקח באופן ספונטני באוויר ולפלוט ניצוצות בהירים, והטמפרטורה של ניצוצות אלה גבוהה בהרבה מטמפרטורת הניצוץ של לוחות פלדה, ולכן אבקת טיטניום משמשת גם כדלק רקטות.

לפי הסטטיסטיקה, יותר מ-1,000 טון טיטניום משמשים לניווט בעולם מדי שנה. בנוסף לשימוש כחומר חלל, טיטניום משמש גם לייצור צוללות. פעם מישהו הטביע טיטניום לקרקעית הים. כשהוצא חמש שנים מאוחר יותר, נמצא שאין חלודה כלל, כי לטיטניום יש צפיפות של 4.5 גרם בלבד, וחוזקו לסנטימטר מעוקב הוא הגבוה ביותר מבין המתכות ויכול לעמוד ב-2,500 לחצים אטמוספריים. לכן, צוללות טיטניום יכולות לשוט בים עמוק עד לעומק של עד 4,500 מטר, בעוד שצוללות פלדה רגילות יכולות לצלול עד 300 מטר.

היישומים של טיטניום עשירים ומגוונים, וסגסוגות טיטניום נמצאות בשימוש נרחב גם ברפואה, לרבות רפואת שיניים, כירורגיה פלסטית, מסתמי לב, מכשור רפואי ועוד. עם זאת, המחיר הנוכחי של מוצרי טיטניום בשוק הוא בדרך כלל גבוה, מה שמרתיע. צרכנים רבים. אז מה בדיוק גורם למצב הזה?

一. הכרייה והניצול של משאבי טיטניום קשה מאוד. משטחי האילמניט של ארצי מפוזרים וריכוז משאבי הטיטניום נמוך. לאחר שנים של כרייה ושימוש, נכרו משאבים באיכות טובה ובקנה מידה גדול. אולם מכיוון שרוב הפיתוח מבוסס על כרייה פרטית, קשה להגיע לפיתוח וניצול בקנה מידה גדול.
2. הביקוש לחומרי טיטניום חזק מאוד. כסוג חדש של חומר מתכת, נעשה שימוש נרחב בטיטניום בתחומי תעופה וחלל, בנייה, ימית, אנרגיה גרעינית וכוח חשמלי. עם השיפור המתמיד של החוזק הלאומי המקיף של ארצי, הצריכה של חומרי טיטניום הראתה גם מגמת צמיחה מהירה.
3. כושר ייצור לא מספיק של חומרי טיטניום. נכון לעכשיו, יש רק כמה מדינות מתועשות בעולם שיכולות לייצר חומרי טיטניום.

4. חומרי טיטניום קשים לעיבוד.
1. מספוג טיטניום למטיל טיטניום ולאחר מכן לצלחת טיטניום, נדרשים עשרות תהליכים. תהליך ההיתוך של טיטניום שונה מזה של פלדה. זה דורש שליטה במהירות ההיתוך, המתח והזרם, והבטחת יציבות המרכיבים. בשל התהליכים הרבים והמורכבים, קשה גם לעבד אותו.
2. טיטניום טהור הוא רך ובדרך כלל אינו מתאים לשימוש כמוצרי טיטניום. לכן, יש להוסיף אלמנטים אחרים כדי לשפר את תכונות המתכת. לדוגמה, טיטניום-64, הנפוץ בתעשיית התעופה, דורש תוספת של מספר רב של יסודות אחרים כדי לשפר את התכונות המתכתיות שלו.
3. טיטניום מגיב בחוזקה עם הלוגן, חמצן, גופרית, פחמן, חנקן ואלמנטים אחרים בטמפרטורות גבוהות. לכן, התכת טיטניום צריכה להתבצע בוואקום או באווירה אינרטית כדי למנוע זיהום.
4. טיטניום היא מתכת פעילה, אך המוליכות התרמית שלה ירודה, מה שמקשה על ריתוך עם חומרים אחרים.
לסיכום, ישנם גורמים רבים המשפיעים על מחיר סגסוגות טיטניום, לרבות ערך תרבותי, ביקוש, קושי בייצור ועוד. אולם עם התפתחות מתמשכת של הטכנולוגיה, קושי הייצור עשוי לרדת בהדרגה בעתיד.