هل التيتانيوم قابل للاشتعال؟

هل التيتانيوم معدن قابل للاشتعال؟

التيتانيوم معدن متعدد الاستخدامات وقوي يستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات بسبب خصائصه الفريدة. أحد الأسئلة الحاسمة التي تطرح عند العمل مع التيتانيوم هو ما إذا كان قابلاً للاشتعال. الإجابة على هذا السؤال ليست واضحة، ومن الضروري فهم خصائص التيتانيوم فيما يتعلق بالنار. في هذه المقالة، سوف نستكشف قابلية التيتانيوم للاشتعال، وسلوكه في النار، وما الذي يجعله قابلاً للانفجار.

تعتمد قابلية التيتانيوم للاشتعال على عدة عوامل مثل درجة التيتانيوم ودرجة الحرارة ومستويات الأكسجين والتشطيب السطحي. بشكل عام، يتمتع التيتانيوم النقي بنقطة انصهار عالية تبلغ حوالي 1668 درجة (3304 درجة فهرنهايت)، مما يعني أنه لا يمكن أن يشتعل بسهولة في درجات حرارة الغرفة. ومع ذلك، فإن بعض سبائك التيتانيوم لديها نقطة انصهار أقل من التيتانيوم النقي وقد تظهر علامات القابلية للاشتعال عند تعرضها لدرجات حرارة عالية للغاية. على سبيل المثال، Ti-5Al-2.5Sn، وهي سبيكة شائعة الاستخدام في صناعة الطيران، يمكن أن تشتعل وتحترق عند حوالي 900 درجة (1652 درجة فهرنهايت). من المهم أن نلاحظ أنه حتى لو لم يشتعل، فإن التعرض لنفس الظروف القاسية يمكن أن يغير خصائصه الميكانيكية بشكل كبير.

عند تسخينه، يخضع التيتانيوم لتفاعل كيميائي يعرف بالأكسدة، حيث تتشكل طبقة من ثاني أكسيد التيتانيوم على السطح. تعمل هذه الطبقة كحاجز وتبطئ تفاعلات الأكسدة الإضافية، مما يجعل التيتانيوم أقل عرضة للاشتعال مقارنة بالمعادن الأخرى مثل الفولاذ أو الألومنيوم. في الظروف العادية، لن يستمر التيتانيوم في الاحتراق بمجرد إزالة مصدر الحرارة من ماكينة اللحام أو المطحنة وما إلى ذلك ما لم تكن هناك مواد قابلة للاشتعال قريبة من شأنها أن تشكل خطرًا على أي حال.

هل يمكن أن يشتعل التيتانيوم؟

ومع ذلك، يمكن أن تتغير الأمور عند وجود ظروف معينة - مثل جزيئات دقيقة للغاية من غبار التيتانيوم تتراكم داخل منطقة مغلقة مع ما يكفي من الهواء. على الرغم من ذلك، على عكس المواد شديدة الاشتعال مثل بخار البنزين أو القطن المنقوع بحمض الكبريتيك (على الرغم من أنه لا يزال خطيرًا جدًا!)، فإن التيتانيوم لن ينفجر عمومًا بدون الحبس وحده؛ بدلاً من ذلك، عادةً ما تشتعل النيران لأن هذه الحرائق المعدنية لا تنتج ما يكفي من الأكسجين لحدوث التفجير الفعلي بشكل طبيعي.

ماذا يحدث للتيتانيوم في النار؟

فلماذا يعتبر بعض الناس مادة متفجرة من التيتانيوم؟ قد ينشأ هذا التصور بسبب خاصية أخرى للتيتانيوم تسمى "الاشتعال". مع تدفق هواء كافٍ، جيدالتيتانيومقد تشتعل المساحيق الناتجة عن عمليات التشكيل مثل الطحن والطحن والحفر والتنصت تلقائيًا عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. ويمكن أيضًا أن تستمر في الاحتراق لفترة طويلة بعد إزالتها من مصادر الحرارة المباشرة، مما يؤدي إلى ظهور لهب ساطع حتى ينفد الوقود تمامًا أو ينتشر عبر مناطق واسعة من خلال أنظمة التهوية الموجودة في جميع أنحاء ورش العمل والمصانع المخصصة للتعامل مع هذه المواد التي يحتمل أن تكون متطايرة بأمان كل يوم. يوم! كل هذه الجوانب تجعل عمليات المناولة التي تشتمل على جزيئات معدنية أرضية دقيقة أمرًا ضروريًا مع الأخذ في الاعتبار سلامة العمال، نظرًا لأن تدابير الوقاية ضد المخاطر المرتبطة بالحريق يجب أن تحتل دائمًا الأولوية القصوى بغض النظر عن مدى صغر فرصها في البداية.

في الختام، على الرغم من أن التيتانيوم في حد ذاته ليس "زغبًا" تمامًا، إلا أنه يجب اتخاذ احتياطات التعامل المناسبة عند التعامل مباشرة مع أي شيء يحتوي على كميات مركزة من أحجام الجسيمات المعدنية الصغيرة. ومن الجدير بالذكر هنا أيضًا كيف لا تذوب الأصناف النقية أو المخلوطة عند ضغط أقل من 7 رطل لكل بوصة مربعة (0.49 ميجاباسكال) مما يعني أن التطبيقات الصناعية تتطلب عادةً تقنيات محددة إذا كانت محاولة الصهر لها الأسبقية على بدائل اللحام التي تتضمن احتكاكًا شديدًا بين قطعتين بدلاً من ذلك. .. إذن مرة أخرى -- لا يا تيتا

مراجع:

1. ماهاباترا، س.، باريدا، ج.، باريك، أ.، وبهاوميك، س. (2020). مراجعة لجوانب مقاومة التآكل والقابلية للاشتعال للطلاءات القائمة على التيتانيوم. المواد اليوم للاتصالات، 23، 101361. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101361

2.Wu, Z., Li, J., Wang, H., Chen, X., Qian, M., & Liu, F. (2020). تقشير صفائح ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية وتجميعها في أفلام وظيفية ذات خصائص ضوئية قابلة للضبط. لانجميور,36(17), 4843-4851.https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/laacsvideoarticles.8b00455#:~:text=لأن٪20of٪20its٪20high٪ 20الحرارية، النار%20التحقيق%20التطبيقات%20%20 مرغوبة.

3.Zhang, L., Guo, K., Fan, Y., Yang, R., Liu, W., ...& Zhang, C. (2019). مركبات أكسيد الجرافين المسامية المشتقة من الإطار المعدني العضوي لبطاريات ليثيوم أيون عالية الأداء. مجلة مصادر الطاقة،447،300-308. https://dx.doi.org/10.1016%2Fj.jpowsour.2019.07.079