التنغستن مقابل التيتانيوم

مقدمة:

التنغستن والتيتانيوم هما معدنان شائعان يستخدمان في مختلف الصناعات بسبب خصائصهما الفريدة. في حين أن كلا المعدنين لهما استخدامات متشابهة، إلا أن لديهما اختلافات واضحة من حيث الوزن والسعر والقوة والصلابة والتوافق مع البشرة الحساسة. في هذه المقالة، سنقدم مقارنة شاملة بين التنغستن والتيتانيوم، لمساعدة القراء على تحديد المعدن الذي يناسب احتياجاتهم بشكل أفضل.

التنغستن مقابل وزن التيتانيوم

التنغستنتبلغ كثافته 19.3 جم/سم3، مما يجعله أثقل بكثير من التيتانيوم الذي تبلغ كثافته 4.54 جم/سم3. وهذا يعني أنه عند استخدام نفس الحجم من المعدن، فإن وزن التنغستن سيكون أكبر من وزن التيتانيوم. على سبيل المثال، يبلغ وزن مكعب التنغستن 1- بوصة حوالي 19 مرة أكثر من مكعب التيتانيوم 1- بوصة.

سعر التنغستن والتيتانيوم:

تكلفة التنغستن والتيتانيوم تختلف تبعا لظروف السوق. ومع ذلك، بشكل عام، يميل التيتانيوم إلى أن يكون أقل تكلفة من التنغستن. يبلغ السعر الحالي للتنغستن النقي حوالي 37 دولارًا للرطل الواحد، في حين يمكن شراء التيتانيوم النقي بحوالي 28 دولارًا للرطل الواحد. من الضروري ملاحظة أن الأسعار قد تختلف بناءً على مستويات النقاء وعوامل أخرى مثل أسعار الموردين والموقع.

التنغستن مقابل قوة التيتانيوم

عند مقارنة قوة هذين المعدنين، يأخذ التنغستن زمام المبادرة. يبلغ معامل يونج حوالي 562 جيجا باسكال، في حين يبلغ معامل يونج للتيتانيوم حوالي 165 جيجا باسكال. ببساطة، يُظهر التنغستن قوة شد أكبر من التيتانيوم تحت الضغط أو الاستطالة قبل الكسر. ومع ذلك، يتمتع التيتانيوم بمقاومة ممتازة للتعب، مما يعني أن هيكله يظل موثوقًا به حتى أثناء التحميل المستمر. بالإضافة إلى ذلك، يحافظ التيتانيوم على صفاته بشكل ممتاز عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، على عكس التنغستن الذي يظهر بعض فقدان القوة عند التسخين بعد 200 درجة (392 درجة فهرنهايت).

التنغستن مقابل صلابة التيتانيوم:

يتميز التنغستن بواحدة من أعلى نقاط الانصهار بين جميع المعادن، حيث تبلغ ذروتها عند 3422 درجة (6192 درجة فهرنهايت)، بينما يمتلك التيتانيوم نقطة انصهار منخفضة نسبيًا - 1668 درجة (3304 درجة فهرنهايت). ونتيجة لذلك، يتطلب تشديد التنغستن عمليات واسعة النطاق مثل صناعة السبائك أو تصلب العمل بدلاً من المعالجة الحرارية كما يظهر في بعض السبائك الحديدية والنيكل.

من ناحية أخرى، بسبب مقاومته الطبيعية للتآكل وانخفاض تفاعله مقارنة بالفولاذ، وخاصة الأنواع المقاومة للصدأ، يعتقد الكثيرون أن التيتانيوم النقي لا يحتاج أبدًا إلى معالجة حرارية مثل الفولاذ الكربوني. ومع ذلك، غالبًا ما تستخدم كل من الكربيدات الأسمنتية وأجزاء التيتانيوم المصبوبة من كربيد التنجستن طرق تصلب إضافية مثل النيترة. تعمل طبقات النتريد على تحسين عمر التآكل دون التأثير على الخصائص المتأصلة لأي من المواد بشكل كبير.

توافق البشرة الحساسة:

على عكس التنغستن،التيتانيوميثبت أنه مضاد للحساسية وغير سام. وبالتالي، يتمتع الأشخاص الذين يعانون من فرط الحساسية براحة أكبر بالقرب من منتجات التيتانيوم. لدى بعض الأفراد ردود فعل سلبية تجاه المجوهرات المصنوعة من معادن أساسية معينة مثل النيكل الموجود داخل قطع الذهب الأبيض، لكن معظمهم يجدون بدائل متوافقة حيويًا مكافئة يتم إنتاجها جزئيًا باستخدام محتوى معاد تدويره أو إجراءات معملية متاحة اليوم، بما في ذلك أكسيد الكادميوم الفضي والروديوم المطلي على ركيزة من النحاس الأحمر أو والبعض الآخر يحتوي على كميات تصل إلى عدة آلاف من الأجزاء في المليون من Pdmax.

 Although the human body generally tolerates tungsten well enough so long as no exposure occurs through ingestion or skin irritation resulting from sharp edges/points over extended periods, those concerned about potentially sensitive skin would still benefit more from choosing items featuring primarily (>99 بالمائة).

التطبيقات:

بسبب نسبة القوة إلى الكثافة العالية ومقاومتها الكبيرة للتآكل،التيتانيوميجد تطبيقًا واسع النطاق في محركات الطائرات، ومصانع المعالجة الصناعية، والأجهزة البحرية، والغرسات الجراحية، والمعدات الرياضية (نوادي الجولف ومضارب التنس)، وحالات الساعات، ومنتجات المجوهرات المصممة، وإطارات النظارات، ومكونات السيارات - وخاصة أنظمة العادم.

على الجانب الآخر، نظرًا لصلابته الشديدة ضد المواد الكاشطة، فإن التنغستن يعمل في الغالب عندما تصبح المتانة الهائلة ضرورية: نوى الذخيرة العسكرية، وأهداف الأشعة السينية في أجهزة التصوير الطبي، وخيوط المصابيح، وأدوات القطع والأجزاء المقاومة للتآكل. تستفيد السبائك الفائقة أيضًا من إضافة التنغستن لأنه يزيد من قوتها الساخنة بشكل كبير. تشتمل تطبيقات السبائك الفائقة هذه على شفرات توربينات الغاز لتوليد الطاقة، ومكونات المحركات النفاثة لشركات الطيران التجارية أو المكوكات الفضائية، ومفاعلات المصانع الكيميائية/أنابيب مبادلات السخانات في البيئات شديدة التآكل المعرضة مباشرة لبخار/قطرات سائل حامض الكبريتيك المنصهر - وجميع المناطق التي تتطلب ثباتًا معززًا لدرجة الحرارة مقترنًا مع سلامة الأبعاد الهائلة.

خاتمة:

بعد تحليل المقارنات المذكورة أعلاه بعناية، يمكن للخبراء تحديد ما إذا كانالتنغستن أو التيتانيومأداء أفضل في سياقات مختلفة. ومع ذلك، في نهاية المطاف، فإن الاختيار بينهما يعود إلى حد كبير إلى الغرض المقصود بدلاً من التساؤل عما يبدو متفوقًا بشكل موضوعي بشكل عام. ضع في اعتبارك عوامل مثل قيود الميزانية، والقوة المطلوبة مقابل تدابير خفض الوزن المرغوبة التي يتم أخذها في الاعتبار جنبًا إلى جنب مع المواقف البيئية التي تمت مواجهتها وتفضيلات المظهر الجسدي إن أمكن. مجتمعة يجب أن توجه اختيارنا بوضوح نحو مادة واحدة بدلاً من مادة أخرى عندما نتعامل على وجه التحديد مع هذين المعدنين والمتطلبات المتنوعة التي تقدمها قطاعات مختلفة من اقتصادنا.

مراجع:

“قاعدة بيانات المواد”. MatDB. تم الاسترجاع من https://www.matrix.auc.dk/materialdb/.

“المصطلحات المعدنية”. ايه اس ام انترناشيونال. تم الاسترجاع من http://www.asminternational.org/bookstore/prod_detail.asp?productID=BK0114P.

هونج كونج داليوال وآر إم جاريت (2008) JOM المجلد 60(12): الصفحة 24-28. دوى: 10.1007/s11837—008—0146–z

اسأل أي شيء