ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کا ماضی، حال اور مستقبل

1. ٹائٹینیم دھات کا ذریعہ

 

ٹائٹینیم دھات سب سے پہلے 1791 میں انگلینڈ میں گریگور نامی ایک شوقیہ معدنیات کے ماہر نے دریافت کی تھی۔ 1795 تک جرمن کیمیا دان کلاپرس نے اس نامعلوم دھاتی مادے کا نام یونانی دیوتا Titans کے نام پر رکھا۔ "ٹائٹینیم" کا چینی-انگریزی ترجمہ۔ ٹائٹینیم زمین پر وافر مقدار میں موجود ہے۔ 140 سے زیادہ ٹائٹینیم معدنیات معلوم ہیں، لیکن صنعتی استعمال بنیادی طور پر ilmenite اور rutile ہیں۔ ان میں، چین کے ilmenite کے ذخائر دنیا کے ذخائر کا 28% ہیں، جو دنیا میں پہلے نمبر پر ہے۔

 

ٹائٹینیم ایک غیر زہریلا عنصر ہے جسے دنیا میں تسلیم کیا جاتا ہے، لیکن اس کی کان کنی اور پیداواری لاگت زیادہ اور مہنگی ہے۔ اعلی اور کم درجہ حرارت کی مزاحمت، مضبوط تیزاب اور الکلی مزاحمت، اعلی طاقت، اور کم کثافت جیسی قابلیت کی ایک سیریز کی وجہ سے، یہ ناسا کے اسی راکٹ اور سیٹلائٹ کے لیے ایک خاص مواد بن گیا ہے، اور اسے سپر پروجیکٹس میں بھی استعمال کیا گیا ہے جیسے میرے ملک کا یوٹو، جے-20، اور شیڈونگ طیارہ بردار جہاز۔ 1980 کی دہائی میں شہری میدان میں داخل ہونے کے بعد، یہ اپنی قدرتی اینٹی بیکٹیریل اور بائیو فیلک خصوصیات کی وجہ سے کھانے کے برتنوں کی صنعت میں "اعزازی میٹل کنگ" بن گیا ہے۔

 

میرے ملک کی ٹائٹینیم کی صنعت 1950 کی دہائی میں شروع ہوئی۔ وسط-1960 تک، میرے ملک نے بالترتیب زونی اور باؤجی میں اسپنج ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم پروسیسنگ پلانٹس بنائے تھے، جس کا مطلب ہے کہ چین دنیا کی ٹائٹینیم صنعتی طاقتوں میں سے ایک بن گیا ہے۔ 21ویں صدی میں، میرے ملک کی ٹائٹینیم صنعت تیز رفتار ترقی کے ایک نئے دور میں داخل ہو چکی ہے، اور اس کی ٹائٹینیم کی پیداواری صلاحیت دنیا میں سرفہرست ہے۔

 

2. خالص ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم کھوٹ کے درمیان فرق

 

خالص ٹائٹینیم:

 

یا صنعتی خالص ٹائٹینیم یا تجارتی خالص ٹائٹینیم کہا جاتا ہے، یہ نجاست عناصر کے مواد کے مطابق درجہ بندی کی جاتی ہے۔ اس میں سٹیمپنگ کے عمل کی بہترین کارکردگی اور ویلڈنگ کی کارکردگی ہے، گرمی کے علاج اور ساخت کی قسم کے لیے غیر حساس ہے، اور تسلی بخش پلاسٹکٹی کے حالات میں اس کی خاص طاقت ہے۔ اس کی طاقت بنیادی طور پر بیچوالا عناصر آکسیجن اور نائٹروجن کے مواد پر منحصر ہے۔ 99.5% صنعتی خالص ٹائٹینیم کی خصوصیات ہیں: کثافت P=4.5g/cm3، پگھلنے کا نقطہ 1800 ڈگری، تھرمل چالکتا λ=15.24W/(MK)، تناؤ کی طاقت σ b{{8} }MPa، بڑھاو: δ=25%، علاقے کی کمی ψ=25%، لچکدار ماڈیولس E=1.078×105MPa، سختی HB195۔

 

ٹائٹینیم مرکب:

 

ٹائٹینیم مرکب ایک مرکب ہے جو ٹائٹینیم اور دیگر عناصر پر مشتمل ہے۔ یہ نسبتاً کم عمر دھات ہے، اور اس کی دریافت کے بعد سے اس کی تاریخ صرف 60 سے 70 سال ہے۔ ٹائٹینیم مرکب مواد میں ہلکے وزن، اعلی طاقت، کم لچک، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت کی خصوصیات ہیں، اور بنیادی طور پر ایرو انجن، راکٹ، میزائل اور دیگر اجزاء میں استعمال ہوتے ہیں۔ ٹائٹینیم میں دو قسم کے ایلوٹروپک کرسٹل ہوتے ہیں۔ ٹائٹینیم ایک آئسومر ہے جس کا پگھلنے کا نقطہ 1720 ڈگری ہے، اور جب یہ 882 ڈگری سے کم ہوتا ہے، تو اس میں ایک قریبی پیکڈ ہیکساگونل کرسٹل جالی کا ڈھانچہ ہوتا ہے، جسے ٹائٹینیم کہتے ہیں۔ 882 ڈگری سے اوپر، یہ ایک باڈی سینٹرڈ ہے کیوبک لیٹیس ڈھانچہ، جسے B ٹائٹینیم کہا جاتا ہے، ٹائٹینیم کے مندرجہ بالا دو ڈھانچے کی مختلف خصوصیات کو استعمال کرتا ہے، اور ٹائٹینیم مرکبات حاصل کرنے کے لیے فیز ٹرانزیشن ٹمپریچر اور فیز کے مواد کو بتدریج تبدیل کرنے کے لیے مناسب مرکب عناصر کا اضافہ کرتا ہے۔ (itanium alloys) مختلف ڈھانچے کے ساتھ۔

 

ٹائٹینیم مرکب عناصر کو مرحلے کی منتقلی کے درجہ حرارت پر ان کے اثر و رسوخ کے مطابق تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ① وہ عناصر جو ایک مرحلے کو مستحکم کرتے ہیں اور مرحلے کی منتقلی کے درجہ حرارت میں اضافہ کرتے ہیں وہ ایک مستحکم عناصر ہیں، جن میں ایلومینیم، میگنیشیم، آکسیجن اور نائٹروجن شامل ہیں۔ ان میں، ایلومینیم ٹائٹینیم مرکب کا بنیادی مرکب عنصر ہے، جس کے کمرے کے درجہ حرارت اور اعلی درجہ حرارت پر مرکب کی مضبوطی کو بہتر بنانے، مخصوص کشش ثقل کو کم کرنے اور لچکدار ماڈیولس کو بڑھانے پر واضح اثرات مرتب ہوتے ہیں۔ ② وہ عناصر جو B مرحلے کو مستحکم کرتے ہیں اور مرحلے کی منتقلی کے درجہ حرارت کو کم کرتے ہیں وہ B مستحکم عناصر ہیں۔ اسے isocrystal اور eutectoid میں بھی تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ پہلے میں مولیبڈینم، نیوبیم، وینیڈیم وغیرہ شامل ہیں۔ مؤخر الذکر میں کرومیم، مینگنیج، تانبا، سلکان وغیرہ شامل ہیں۔ ③ وہ عناصر جن کا فیز ٹرانزیشن درجہ حرارت پر بہت کم اثر پڑتا ہے وہ غیر جانبدار عناصر ہیں، جیسے کہ زرکونیم اور ٹن۔

TA1 (امریکن اسٹینڈرڈ Gr1)

 

TA1 (Gr1) ٹائٹینیم چار تجارتی لحاظ سے خالص ٹائٹینیم گریڈ میں سے پہلا ہے۔ یہ ان درجات میں سب سے نرم اور سب سے زیادہ خراب ہے۔ اس میں زیادہ سے زیادہ فارمیبلٹی، بہترین سنکنرن مزاحمت اور اعلی اثر سختی ہے۔ گریڈ TA1 کسی بھی ایپلیکیشن کے لیے انتخاب کا مواد ہے جس میں آسانی کی ضرورت ہوتی ہے اور عام طور پر ٹائٹینیم شیٹ اور ٹائٹینیم نلیاں کے طور پر دستیاب ہے۔

 

TA2 (امریکن اسٹینڈرڈ Gr2) گریڈ

 

اپنی متنوع دستیابی اور وسیع دستیابی کی وجہ سے، TA2 گریڈ ٹائٹینیم کو کمرشل خالص ٹائٹینیم انڈسٹری کا "ورک ہارس" کہا جاتا ہے۔ اس میں TA1 گریڈ ٹائٹینیم جیسی بہت سی خوبیاں ہیں، لیکن یہ قدرے مضبوط ہے۔ دونوں سنکنرن کے لئے یکساں طور پر مزاحم ہیں۔ اس گریڈ میں اچھی ویلڈیبلٹی، طاقت، لچک اور فارمیبلٹی ہے۔ یہ TA2 گریڈ ٹائٹینیم راڈ اور پلیٹ کو تعمیرات، بجلی کی پیداوار، طبی صنعتوں اور بہت سی مزید ایپلی کیشنز کے لیے پہلا انتخاب بناتا ہے۔

 

TA3 (امریکن اسٹینڈرڈ Gr3) گریڈ

 

یہ گریڈ کم از کم تجارتی طور پر خالص ٹائٹینیم گریڈ استعمال کرتا ہے، لیکن اس سے یہ کم قیمتی نہیں ہوتا ہے۔ گریڈ TA3 گریڈ TA1 اور TA2 سے زیادہ مضبوط ہے، اسی طرح کی نرمی اور صرف ہلکی ساختی صلاحیت کے ساتھ - لیکن اس میں اپنے پیشرو سے زیادہ میکانکی خصوصیات ہیں۔ گریڈ TA3 کو اعتدال پسند طاقت اور بنیادی سنکنرن مزاحمت کی ضرورت والی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جاتا ہے، جیسے ایرو اسپیس، کیمیکل پروسیسنگ، میرین انڈسٹری وغیرہ۔

 

TA4 (امریکن اسٹینڈرڈ Gr4) گریڈ

 

TA4 گریڈ کو چار تجارتی لحاظ سے خالص ٹائٹینیم میں سب سے مضبوط سمجھا جاتا ہے۔ یہ اپنی بہترین سنکنرن مزاحمت، اچھی فارمیبلٹی اور ویلڈیبلٹی کے لیے بھی جانا جاتا ہے۔ یہ ایئر فریم کے کچھ اجزاء، کرائیوجینک برتنوں، ہیٹ ایکسچینجرز اور دیگر ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے جن کے لیے اعلیٰ قرارداد کی ضرورت ہوتی ہے۔

 

TA9 (American Standard Gr7) گریڈ

 

گریڈ TA9 میکانکی اور جسمانی طور پر گریڈ TA2 کے مساوی ہے، سوائے اس کے کہ بیچوالا عنصر پیلیڈیم کو ملا کر مرکب بنانے کے لیے شامل کیا جاتا ہے۔ گریڈ 7 میں بہترین ویلڈیبلٹی اور خصوصیات ہیں اور یہ تمام ٹائٹینیم مرکبات میں سب سے زیادہ سنکنرن مزاحم ہے۔ درحقیقت، یہ کم کرنے والے تیزابوں میں سب سے زیادہ سنکنرن مزاحم ہے۔ گریڈ TA9 کیمیائی عمل اور پیداواری آلات کے اجزاء کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ TA9 میں انتہائی مضبوط سنکنرن مزاحمت ہے، خاص طور پر تیزابی ماحول کو کم کرنے میں۔

 

TA9-1 (American Standard Gr11) گریڈ

 

گریڈ TA9-1 گریڈ TA1 سے بہت ملتا جلتا ہے، سوائے اس کے کہ سنکنرن مزاحمت کو بڑھانے کے لیے پیلیڈیم کی تھوڑی مقدار شامل کی جاتی ہے، جو اسے ایک مرکب بناتا ہے۔ اس سنکنرن مزاحمت کا استعمال شگاف کے سنکنرن کو روکنے اور کلورائڈ ماحول میں تیزاب کو کم کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ دیگر مفید خصوصیات میں زیادہ سے زیادہ نرمی، سردی کی تشکیل، مفید طاقت، اثر سختی اور بہترین ویلڈیبلٹی شامل ہیں۔ یہ مرکب اسی ٹائٹینیم ایپلی کیشنز میں گریڈ 1 کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، خاص طور پر جہاں سنکنرن کی خواہش ہو۔

 

Ti 6Al-4V (قومی معیاری TC4، امریکی معیاری Gr5، جیسے

گریڈ 5 ٹائٹینیم شیٹ, گریڈ 5 ٹائٹینیم پلیٹ, گریڈ 5 ٹائٹینیم بار)

 

ٹائٹینیم مرکبات کے "ورک ہارس" کے نام سے جانا جاتا ہے Ti 6Al-4V یا گریڈ 5 ٹائٹینیم، جو تمام ٹائٹینیم مرکبات میں سب سے زیادہ استعمال ہوتا ہے۔ یہ دنیا میں ٹائٹینیم کی کل کھپت کا 50 فیصد ہے۔ اس کی افادیت اس کے بہت سے فوائد میں مضمر ہے۔ Ti 6Al{{5}V کو اس کی طاقت بڑھانے کے لیے گرمی کا علاج کیا جا سکتا ہے۔ اسے ویلڈڈ ڈھانچے میں 600 ڈگری ایف تک سروس کے درجہ حرارت پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ مرکب ہلکے وزن، مفید فارمیبلٹی اور اعلی سنکنرن مزاحمت کے لیے اعلیٰ طاقت رکھتا ہے۔ Ti 6AI-4V کی دستیابی اسے متعدد صنعتوں جیسے ایرو اسپیس، طبی، سمندری اور کیمیائی پروسیسنگ صنعتوں میں استعمال کے لیے ایک بہترین مرکب بناتی ہے۔ اسے درج ذیل تکنیکی مواد بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

 

• ہوائی جہاز کی ٹربائنز

 

• انجن کے اجزاء

 

• ہوائی جہاز کے ساختی اجزاء

 

• ایرو اسپیس فاسٹنر

 

• اعلی کارکردگی خودکار حصوں

 

• میرین ایپلی کیشنز

 

• کھیلوں کا سامان

 

Ti-6AL-4V ELI ٹائٹینیم بار (قومی معیاری TC4ELI، امریکی معیاری Gr23) گریڈ

 

Ti 6AL-4V ELI یا TC4ELI گریڈ Ti 6Al-4V کی اعلیٰ طہارت کی شکل ہے۔ اسے کنڈلی، پھنسے ہوئے تار، تار یا فلیٹ تار میں بنایا جا سکتا ہے۔ جہاں بھی اعلی طاقت، ہلکے وزن، اچھی سنکنرن مزاحمت اور اعلی جفاکشی کی ضرورت ہو یہ پہلا انتخاب ہے۔ اس میں دیگر مرکب دھاتوں کے لیے بہترین نقصان برداشت ہے۔ یہ فوائد TC4ELI گریڈ کو ٹائٹینیم کا حتمی ڈینٹل اور میڈیکل گریڈ بناتے ہیں۔ اس کی حیاتیاتی مطابقت، اچھی تھکاوٹ کی طاقت اور کم ماڈیولس کی وجہ سے، اسے بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز جیسے کہ امپلانٹیبل اجزاء میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ تفصیلی جراحی کے طریقہ کار کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے:

 

• آرتھوپیڈک پن اور پیچ

 

• آرتھوپیڈک کیبلز

 

• لیگچر کلپ

 

• جراحی امپلانٹیشن

 

• آرتھوڈانٹک آلات

 

• مشترکہ متبادل میں

 

• کرائیوجینک کنٹینر

 

• ہڈیوں کو درست کرنے کے آلات

 

TA10 (American Standard Gr12) گریڈ

 

TA10 گریڈ ٹائٹینیم اس کے اعلی معیار کی ویلڈیبلٹی کی وجہ سے "بہترین" گریڈ رکھتا ہے۔ یہ ایک انتہائی پائیدار مرکب ہے جو اعلی درجہ حرارت پر زبردست طاقت فراہم کرتا ہے۔ TA10 گریڈ ٹائٹینیم میں 300 سیریز کے سٹینلیس سٹیل جیسی خصوصیات ہیں۔ کھوٹ گرم یا ٹھنڈا ہو سکتا ہے پریس فارمنگ، ہائیڈروفارمنگ، اسٹریچ فارمنگ یا ڈراپ ویٹ کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جا سکتا ہے۔ مختلف طریقوں سے تشکیل دینے کی اس کی صلاحیت اسے بہت سے ایپلی کیشنز میں مفید بناتی ہے۔ اس کھوٹ کی اعلی سنکنرن مزاحمت بھی اسے ان مینوفیکچرنگ آلات کے لیے انمول بناتی ہے جہاں کریوس سنکنرن ایک تشویش کا باعث ہے۔ گریڈ TA10 درج ذیل صنعتوں اور ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے:

 

• شیل اور ہیٹ ایکسچینجر

 

• ہائیڈرومیٹالرجیکل ایپلی کیشن

 

• اعلی درجہ حرارت کیمیکل مینوفیکچرنگ

 

• اوشین فریٹ اور ایئر لائن کے اجزاء

 

Ti 5Al٪7b٪7b1٪7d٪7d.5Sn

 

Ti 5Al-2.5Sn ایک غیر ہیٹ ٹریٹ ایبل مرکب ہے، جو اچھی ویلڈیبلٹی اور استحکام حاصل کرسکتا ہے۔ اس میں اعلی درجہ حرارت استحکام، اعلی طاقت، اچھی سنکنرن مزاحمت اور اچھی رینگنے والی مزاحمت بھی ہے۔ کریپ سے مراد پلاسٹک کے تناؤ کے رجحان کو کہتے ہیں جو ایک طویل عرصے تک اعلی درجہ حرارت پر ہوتا ہے۔ Ti 5Al-2.5Sn بنیادی طور پر ہوائی جہاز اور ایئر فریم ایپلی کیشنز اور کرائیوجینک ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے۔