1: ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب بہت سے بہترین خصوصیات کے مالک ہیں۔
1. اعلی طاقت. ٹائٹینیم مرکبات میں بہت زیادہ طاقت ہوتی ہے، جس کی ٹینسائل طاقت 686 - 1176 MPa ہوتی ہے، جب کہ ان کی کثافت اسٹیل کی صرف 60% ہوتی ہے، اس لیے ان کی مخصوص طاقت بہت زیادہ ہوتی ہے۔
2. اعلی سختی. ٹائٹینیم مرکب کی سختی (اینیلڈ حالت) HRC 32 - 38. ہے
3. کم لچکدار ماڈیولس۔ ٹائٹینیم مرکبات کا لچکدار ماڈیولس (اینیلڈ سٹیٹ) 1.078×10-1.176×10 MPa ہے، جو سٹیل اور سٹینلیس سٹیل سے تقریباً نصف ہے۔
4. بہترین اعلی اور کم درجہ حرارت کی کارکردگی۔ اعلی درجہ حرارت پر، ٹائٹینیم مرکب اب بھی اچھی میکانکی خصوصیات کو برقرار رکھ سکتے ہیں، اور ان کی گرمی کی مزاحمت ایلومینیم مرکب کے مقابلے میں بہت زیادہ ہے، وسیع کام کرنے والے درجہ حرارت کی حد کے ساتھ۔ فی الحال، نئی حرارت-مزاحم ٹائٹینیم مرکب کا کام کرنے والا درجہ حرارت 550 - 600 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے ; کم درجہ حرارت پر، ٹائٹینیم مرکب کی طاقت کمرے کے درجہ حرارت کے بجائے بڑھ جاتی ہے، اور ان میں اچھی سختی ہوتی ہے۔ کم-درجہ حرارت ٹائٹینیم مرکب اب بھی -253 ڈگری پر اچھی سختی برقرار رکھ سکتے ہیں۔
5. ٹائٹینیم کی مضبوط سنکنرن مزاحمت۔ ہوا میں 550 ڈگری سے کم درجہ حرارت پر، ٹائٹینیم اپنی سطح پر تیزی سے ایک پتلی اور گھنی ٹائٹینیم آکسائیڈ فلم بناتا ہے، اس لیے فضا میں اس کی سنکنرن مزاحمت، سمندری پانی، نائٹرک ایسڈ، سلفیورک ایسڈ اور دیگر آکسیڈائزنگ میڈیا اور مضبوط الکلی زیادہ تر سٹینلیس سٹیل سے بہتر ہے۔
2: ٹائٹینیم کے نئے عمل، ٹیکنالوجیز اور ایپلی کیشنز
2.1 ٹائٹینیم کی تیاری کے طریقے
اگرچہ ٹائٹینیم فطرت میں نسبتاً بہت زیادہ ہے، لیکن یہ اپنے منتشر وجود اور نکالنے میں دشواری کی وجہ سے ایک نایاب دھات ہے۔ فی الحال، ٹائٹینیم کی تیاری کو دو بڑے زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: تھرمل کمی کا طریقہ اور پگھلا ہوا نمک الیکٹرولیسس طریقہ۔
(1) ٹائٹینیم کی تیاری کے لیے تھرمل کمی کا طریقہ: تھرمل کمی کے طریقہ کار میں ٹائٹینیم کو اس کے مرکبات جیسے TiCl4، TiO2، اور K2TiF6 سے ایک خاص درجہ حرارت پر مضبوط کم کرنے والے ایجنٹوں جیسے Li، Na، Mg، Ca، اور ان کے ہائیڈرائیڈز کا استعمال کرتے ہوئے کم کرنا شامل ہے۔ مختلف ٹائٹینیم مرکبات کے مطابق، ٹائٹینیم کی تیاری کے لیے تھرمل کمی کا طریقہ تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
① آکسیڈیشن-ٹائٹینیم کلورائڈز کی کمی کا طریقہ، جیسے کرول عمل، ہنٹر عمل، آرمسٹرانگ عمل، اور EMR عمل؛
② آکسیڈیشن-ٹائٹینیم آکسائڈز کی کمی کا طریقہ، جیسے OS عمل، PRP عمل، اور MHR عمل؛
③ آکسیڈیشن-ٹائٹینیٹس کی کمی کا طریقہ۔ فی الحال، صنعتی پیداوار میں صرف کرول عمل اور ہنٹر کا عمل کامیابی سے لاگو کیا گیا ہے۔ کرول کا عمل کلورائڈز سے ٹائٹینیم کو ہٹانے کے لیے دھاتی میگنیشیم کا استعمال کرتا ہے، جبکہ ہنٹر عمل ایسا کرنے کے لیے دھاتی سوڈیم کا استعمال کرتا ہے۔ مزید برآں، شکاگو، امریکہ میں انٹرنیشنل ٹائٹینیم پاؤڈر کمپنی کی طرف سے تیار کردہ آرمسٹرانگ عمل ہنٹر کے عمل سے ملتا جلتا ہے اور دھاتی ٹائٹینیم کو صاف کرنے کے لیے سوڈیم کو کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر بھی استعمال کرتا ہے۔ ریاستہائے متحدہ نے اس طریقہ کو استعمال کرتے ہوئے فیکٹریوں میں پہلے سے{5}}پیداوار کرنا شروع کر دیا ہے۔
(2) ٹائٹینیم کی تیاری کے لیے پگھلے ہوئے نمک کے برقی تجزیہ کا طریقہ: 1959 میں، کرول نے پیش گوئی کی کہ پگھلا ہوا نمک الیکٹرولیسس 5 سے 10 سال کے اندر ٹائٹینیم کی تیاری کے لیے کرول کے عمل کو مرکزی دھارے کے طریقہ کار کے طور پر بدل دے گا۔ گزشتہ برسوں کے دوران، ملکی اور غیر ملکی تحقیقی اداروں اور لیبارٹریوں نے پگھلے ہوئے نمک کے الیکٹرولیسس کے ذریعے ٹائٹینیم کی تیاری کے لیے ایک درجن سے زیادہ نئی ٹیکنالوجیز تیار کی ہیں۔ خام مال کی بنیاد پر ان کو تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
① ٹائٹینیٹس کا الیکٹرولیسس؛
② ٹائٹینیم کلورائد کی الیکٹرولیسس؛
③ ٹائٹینیم آکسائیڈز کا برقی تجزیہ، بشمول FFC کیمبرج عمل، MER عمل، USTB عمل، QIT عمل، SOM عمل، اور ionic liquid electrolysis۔
2.2 ٹائٹینیم کے نئے استعمال
1940 کی دہائی کے بعد سے، ٹائٹینیم کے استعمال میں تیزی سے ترقی ہوئی ہے اور یہ ہوائی جہاز، راکٹ، میزائل، مصنوعی مصنوعی سیارہ، خلائی جہاز، بحری جہاز، فوجی صنعت، طبی میدان، اور پیٹرو کیمیکل صنعت میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ تازہ ترین تحقیق سے پتا چلا ہے کہ انسانی جسم میں ٹائٹینیم کی ایک خاص مقدار ہوتی ہے، اور ٹائٹینیم فاگوسائٹس کو متحرک کر سکتا ہے اور قوت مدافعت کو بڑھا سکتا ہے۔ لہذا، بہت سی لیبارٹریز بائیو-ٹائٹینیم کی ترقی اور استعمال کے لیے وقف ہیں۔
3: ٹائٹینیم مرکب کے نئے عمل، ٹیکنالوجیز اور ایپلی کیشنز
3.1 ٹائٹینیم مرکب کی تیاری کے طریقے
ٹائٹینیم مرکب کی روایتی پروسیسنگ عام طور پر پگھلنے اور معدنیات سے متعلق تکنیک کو اپناتی ہے۔ جدید ترین پروسیسنگ ٹیکنالوجیز کو مندرجہ ذیل درجہ بندی کیا گیا ہے:
(1) نیئر-نیٹ-شکل بنانے والی ٹیکنالوجی؛
(2) وائر رگڑ ویلڈنگ ٹیکنالوجی؛
(3) سپر پلاسٹک بنانے والی ٹیکنالوجی؛
(4) مواد کی تیاری اور پروسیسنگ کے لیے کمپیوٹر سمولیشن ٹیکنالوجی۔ نیئر-نیٹ-شکل بنانے والی ٹیکنالوجی میں لیزر فارمنگ، پریزیشن کاسٹنگ، پریزین ڈائی فورجنگ، پاؤڈر میٹلرجی، اور سپرے فارمنگ وغیرہ شامل ہیں۔ پاؤڈر میٹالرجی ٹائٹینیم پاؤڈر یا ٹائٹینیم الائے پاؤڈر کو خام مال کے طور پر استعمال کرتے ہوئے ٹائٹینیم اجزاء کی تیاری کے لیے ایک نیا عمل ہے اور اس کے بعد اس کی تشکیل ہوتی ہے۔ سب سے پہلے، پاؤڈر تیار کیا جاتا ہے، عام طور پر مکینیکل الائینگ کے ذریعے، بال مل کا استعمال کرتے ہوئے خام مال کو شدید اثر، پیسنے اور ہلچل سے مشروط کیا جاتا ہے۔ پھر، تشکیل شدہ مرکب پاؤڈر کو دو دبانے کے طریقوں کے ساتھ شکل میں دبایا جاتا ہے: آئسوسٹیٹک پریسنگ اور کولڈ پریسنگ۔ اس قدم کا مقصد ایک مخصوص شکل اور سائز کا دبائے ہوئے خالی جگہ کو ایک خاص کثافت اور طاقت کے ساتھ حاصل کرنا ہے۔ اس کے بعد، تشکیل شدہ خالی جگہ کو اسپارک پلازما سنٹرنگ کا نشانہ بنایا جاتا ہے، جہاں اوپری اور نچلے ڈائی پنچز اور الیکٹریفائیڈ الیکٹروڈ کے ذریعے سنٹرنگ پاؤڈر پر مخصوص سنٹرنگ پاور اور دبانے کا دباؤ لگایا جاتا ہے۔ اعلی کارکردگی والے ٹائٹینیم مواد کو حاصل کرنے کے لیے یہ عمل ڈسچارج ایکٹیویشن، گرم پلاسٹک کی خرابی اور ٹھنڈک کے ذریعے مکمل کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، پلازما sintering کے بعد ٹائٹینیم مرکب مزید پروسیسنگ سے گزرتا ہے، عام طور پر گرمی کا علاج یا پلاسٹک پروسیسنگ.
3.2 ٹائٹینیم مرکب کی نئی ایپلی کیشنز
ٹائٹینیم مرکبات ابتدائی طور پر ایرو اسپیس فیلڈ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے تھے، بنیادی طور پر ہوائی جہاز کے انجن یا نیومیٹک اجزاء کی تیاری کے لیے۔ بعد میں، ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، ٹائٹینیم مرکب عام لوگوں کی زندگیوں میں داخل ہو چکے ہیں اور فیکٹریوں یا گھریلو آلات میں پایا جا سکتا ہے. فی الحال، ممالک اور ادارے کم قیمت اور اعلی کارکردگی کے ساتھ نئے ٹائٹینیم مرکب تیار کرنے کے لیے مقابلہ کر رہے ہیں۔ ٹائٹینیم مرکب کی حالیہ پیش رفت بنیادی طور پر مندرجہ ذیل پانچ پہلوؤں پر توجہ مرکوز کرتی ہے.
(1) میڈیکل ٹائٹینیم مرکب
ٹائٹینیم کے مرکب میں کم کثافت اور اچھی بایو کمپیٹیبلٹی ہوتی ہے، جو انہیں مثالی طبی مواد بناتے ہیں جو انسانی جسم میں بھی لگائے جا سکتے ہیں۔ اس سے قبل طبی میدان میں استعمال ہونے والے ٹائٹینیم الائے میں وینیڈیم اور ایلومینیم ہوتا تھا جو انسانی جسم کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ تاہم، حال ہی میں، جاپانی اسکالرز نے اچھی بایو کمپیٹیبلٹی کے ساتھ ٹائٹینیم مرکب کی ایک نئی قسم تیار کی ہے۔ اگرچہ یہ مرکب ابھی تک بڑے پیمانے پر-پیدا نہیں ہوا ہے، لیکن خیال کیا جاتا ہے کہ مستقبل قریب میں، ایسے اعلیٰ-مصنوعات کو روزمرہ کی زندگی میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا جائے گا۔
(2) شعلہ-رٹارڈنٹ ٹائٹینیم مرکب
ٹائٹینیم-کی بنیاد پر مرکب مرکبات جو مخصوص دباؤ، درجہ حرارت اور ہوا کے بہاؤ کی شرح کے تحت دہن کے خلاف مزاحمت کر سکتے ہیں وہ شعلے-ریٹارڈنٹ ٹائٹینیم مرکب ہیں۔ ریاستہائے متحدہ، روس اور چین نے یکے بعد دیگرے نئے شعلے-ریٹارڈنٹ ٹائٹینیم مرکب تیار کیے ہیں۔ ریاست ہائے متحدہ امریکہ نے انجنوں پر یہ شعلے-رٹارڈنٹ ٹائٹینیم مرکبات لگائے ہیں کیونکہ وہ دہن کے لیے حساس نہیں ہیں، جو انجن کے استحکام کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتے ہیں۔
(3) اعلی-طاقت اور اعلی-جفاکشی -قسم ٹائٹینیم مرکبات
-قسم کے ٹائٹینیم مرکب میں اعلی طاقت، اچھی ویلڈیبلٹی، اور بہترین سرد اور گرم کام کرنے کی خصوصیات ہوتی ہیں۔ محققین نے اس خاصیت کو مختلف خصوصیات کے ساتھ -قسم کے ٹائٹینیم مرکب تیار کرنے کے لیے استعمال کیا ہے: اچھی گرم کام کرنے والی کارکردگی، اچھی پلاسٹکٹی، اور اچھی ویلڈیبلٹی۔ مزید برآں، حل کے علاج اور عمر بڑھنے کے بعد، ان کی میکانی خصوصیات میں نمایاں بہتری آئی ہے۔ فی الحال، جاپان اور روس دونوں نے اس طرح کے ٹائٹینیم مرکب تیار کیے ہیں۔
(4) ٹائٹینیم-ایلومینیم مرکبات
عام ٹائٹینیم مرکبات کے مقابلے میں، ٹائٹینیم-ایلومینیم مرکبات میں بہترین اعلی-درجہ حرارت کی کارکردگی، اچھی آکسیکرن اور کریپ مزاحمت، اور عام ٹائٹینیم مرکبات سے کم کثافت ہوتی ہے۔ یہ نمایاں خصوصیات بتاتی ہیں کہ ٹائٹینیم-ایلومینیم مرکبات ایک نئے الائے ٹرینڈ کو متحرک کریں گے۔ فی الحال، ریاستہائے متحدہ نے اس نئے ٹائٹینیم-ایلومینیم مرکب مرکب کی ترکیب کی ہے اور بڑے پیمانے پر پیداوار کے عمل میں ہے۔
(5) اعلی-درجہ حرارت ٹائٹینیم مرکب
تیز رفتار ٹھوس طریقوں اور پاؤڈر دھات کاری کے امتزاج سے تیار کردہ ٹائٹینیم مرکبات، فائبر یا پارٹیکل-مضبوط مرکبات کا استعمال کرتے ہوئے، بہترین اعلی-درجہ حرارت کی میکانی خصوصیات رکھتے ہیں۔ اعلی درجہ حرارت ٹائٹینیم مرکبات کی سروس درجہ حرارت کی حد عام ٹائٹینیم مرکب مرکبات سے بہت زیادہ ہے۔ فی الحال، ریاستہائے متحدہ نے نئے اعلی-درجہ حرارت والے ٹائٹینیم مرکبات تیار کیے ہیں۔ (6) ٹائٹینیم-نکل الائے، ٹائٹینیم اور نکل پر مشتمل ایک مرکب، جسے "میموری الائے" کہا جاتا ہے۔ جب اس مرکب کو پہلے سے طے شدہ شکل میں بنایا جاتا ہے اور پھر اسے شکل دینے کے علاج سے مشروط کیا جاتا ہے، اگر یہ بیرونی قوت سے بگڑ جاتا ہے، تو یہ ہلکی سی حرارت سے اپنی اصل شکل کو بحال کر سکتا ہے۔ اس مرکب کو مختلف شعبوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے آلات، میٹر، الیکٹرانک آلات وغیرہ۔
