ألواح مركبة من التيتانيوم مقاومة للتآكل ملحومة بالانفجار للمبادلات الحرارية والتطبيقات البحرية

تتكون ألواح التيتانيوم المركبة بشكل عام من التيتانيوم النقي أو مواد سبائك التيتانيوم المرتبطة بمواد معدنية أو غير معدنية أخرى لتحقيق متطلبات فنية محددة وخصائص أداء معينة.

الأنواع الشائعة:

لوحة مركبة من التيتانيوم/التيتانيوم: تتكون من خلال ربط لوحين من درجات مختلفة من سبائك التيتانيوم أو التيتانيوم.

لوحة مركبة من التيتانيوم/الفولاذ: تتكون من خلال ربط لوحة من سبائك التيتانيوم بلوحة من الفولاذ منخفض السبائك.

لوحة مركبة من التيتانيوم/الألومنيوم: تتكون من خلال ربط لوحة من سبيكة التيتانيوم بلوحة من سبيكة الألومنيوم.

لوحة مركبة من التيتانيوم/ألياف الكربون: تتكون من خلال ربط لوحة من سبائك التيتانيوم بمادة مركبة من ألياف الكربون.

لوحة مركبة من التيتانيوم/السيراميك: تتكون من خلال ربط لوحة من سبائك التيتانيوم بمادة سيراميكية.

1. الربط المتفجر (التركيب المتفجر):
يتم وضع الصفيحتين المعدنيتين المراد وصلهما بشكل متوازٍ مع مسافة فاصلة دقيقة.
يتم وضع كمية محددة من المتفجرات في الأعلى.
يبدأ الانفجار من أحد طرفيه.
الطاقة الهائلة المنبعثة من الانفجار تسرع الصفيحة العلوية (المادة المركبة، على سبيل المثال، التيتانيوم) إلى أسفل بسرعة عالية.
وهذا يتسبب في تصادم مائل عالي السرعة مع اللوحة الأساسية (مثل الفولاذ)، مما يؤدي إلى تدفق بلاستيكي موضعي وترابط معدني عند السطح البيني ("سلوك يشبه السائل").
هذه عملية لحام بارد في الحالة الصلبة. ويمكن بعد ذلك درفلة الصفيحة الملحومة على الساخن للوصول إلى السماكة النهائية المطلوبة.

2. الربط باللفائف:
طريقة دحرجة الصفائح الثقيلة:
يتم تجميع صفيحة التيتانيوم وصفيحة الصلب في تكوين مدمج.
يتم وضع مادة وسيطة مناسبة بينهما.
يتم إحكام غلق المجموعة تحت فراغ عالٍ باستخدام لحام شعاع الإلكترون حول الحواف.
يتم تسخين المجموعة المغلقة ثم تعريضها لضغط قوي في مطحنة ألواح ثقيلة لتحقيق السماكة المطلوبة وقوة الربط.

طريقة الدرفلة الساخنة المستمرة:
يتم تجميع اللوحين باستخدام شرائح فولاذية يتم إدخالها على طول الحواف.
يتم إغلاق الحواف عن طريق اللحام بالقوس الكهربائي في الهواء.
ثم يتم تشكيل المجموعة بشكل مستمر بالدرفلة الساخنة في مطحنة ترادفية إلى السماكة المطلوبة قبل استخراجها.

3. عملية اللحام الفراغي + الدرفلة للمواد المركبة:
يتم أولاً إنتاج ألواح مركبة من التيتانيوم والفولاذ بسماكة أولية باستخدام تقنيات اللحام الفراغي.
ثم يتم دحرجة هذه الصفيحة إلى صفيحة مركبة من التيتانيوم والفولاذ ذات مقياس رقيق وعريض باستخدام مطحنة صفائح متوسطة الثقل.

● خصائص مركبة ممتازة: يدمج مزايا التيتانيوم (مقاومة التآكل، نسبة القوة إلى الوزن العالية، الكثافة المنخفضة) مع خصائص المواد الأخرى (مثل صلابة الفولاذ، وخفة وزن الألومنيوم وقابليته للتشكيل، ومقاومة المواد المركبة للتآكل والصدمات).

● قوة ربط عالية بين الأسطح: يُحسّن التحكم الدقيق في معايير العملية بشكل ملحوظ قوة الربط بين طبقة التيتانيوم والركيزة. فعلى سبيل المثال، يُمكن لتكوين طبقة رقيقة متصلة من كربيد التيتانيوم (TiC) عند سطح التماس بين التيتانيوم والفولاذ أن يمنع تكوّن مركبات التيتانيوم والحديد الهشة. ويُعزز "تأثير التثبيت" الناتج قوة الربط بين الأسطح.

صناعة الطيران: تُستخدم في مكونات هياكل الطائرات، وأجزاء المحركات، وهياكل المركبات الفضائية. تضمن قوتها الاستثنائية ومقاومتها للتآكل التشغيل المستقر لمكونات صناعة الطيران في ظل الظروف البيئية القاسية.

الصناعة الكيميائية: يُستخدم على نطاق واسع في معدات المعالجة الكيميائية، والأنابيب، والأوعية، والخزانات. يتميز بقدرته على تحمل الظروف القاسية بما في ذلك الأحماض والقلويات ودرجات الحرارة والضغوط العالية. كما يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل في الأحماض المؤكسدة القوية، وحمض الفورميك، وحمض الأسيتيك، والأحماض العضوية، وغيرها من المواد الكيميائية القوية.

الهندسة البحرية: مادة مثالية لهياكل السفن والمنصات البحرية وما إلى ذلك، حيث توفر مقاومة للتآكل والتآكل في البيئات البحرية.

المجال الطبي: يُستخدم في صناعة الأطراف الاصطناعية، والأدوات الجراحية، ومعدات طب الأسنان، وغيرها من الأجهزة الطبية. تشمل فوائده التوافق الحيوي (غير سام، لا يسبب الحساسية)، ومقاومة عالية للتآكل (لا يصدأ).

صناعة السيارات: يُستخدم في مكونات سيارات السباق عالية الأداء ومركبات النقل. يُعزز المتانة والسلامة. كما أن موصليته الحرارية والكهربائية الممتازة تُحسّن أداء المكونات.