Titanyum, yüksek mukavemet-yoğunluk oranı, mükemmel korozyon direnci ve biyouyumluluğu ile bilinen, birçok endüstride vazgeçilmez bir malzemedir. Ancak, bu değerli metalin işlenmesi ve nihai ürüne dönüştürülmesi söz konusu olduğunda, genellikle iki ana form karşımıza çıkar: titanyum tozu ve titanyum plaka. Her iki formun da kendine özgü avantajları, dezavantajları ve ideal uygulama alanları vardır. Bu karşılaştırmalı analizde, bu iki titanyum formunu farklı yönleriyle inceleyeceğiz.
Titanyum Tozu: Titanyum tozları, genellikle aşağıdaki yöntemlerle üretilir:
Gaz Atomizasyonu: Erimiş titanyumun inert bir gaz jeti ile püskürtülmesiyle ince toz partikülleri elde edilir. Bu yöntem yüksek saflıkta ve küresel tozlar sağlar.
Plasma Dönen Elektrot Prosesi (PREP): Titanyum çubukların bir plazma arkı ile eritilmesi ve dönme hareketiyle merkezkaç kuvvetiyle toz haline getirilmesi.
Hidrojen Dehidrojenasyon (HDH): Titanyumun hidrojenle reaksiyona sokularak hidrür oluşturulması, daha sonra ısıtılarak hidrojenin uzaklaştırılmasıyla süngerimsi toz elde edilmesi.
Titanyum Plaka: Titanyum plakalar, geleneksel metal üretim yöntemleriyle elde edilir:
Ergitme ve Döküm: Titanyum süngerinin vakumda veya inert atmosferde eritilerek külçe haline getirilmesi.
Dövme ve Haddeleme: Külçelerin yüksek sıcaklıklarda dövülerek veya haddeleme makinelerinden geçirilerek istenilen kalınlıkta plaka veya levha formuna getirilmesi. Bu işlemler, malzemenin tane yapısını iyileştirir ve mekanik özelliklerini artırır.
Titanyum Tozu ile Üretilen Parçalar (Eklemeli İmalat):
Avantajlar: Karmaşık geometrilerin ve hafif yapıların üretilmesine olanak tanır. Tasarım esnekliği yüksektir. Geleneksel üretimle mümkün olmayan iç yapılar (kafes yapılar gibi) oluşturulabilir.
Dezavantajlar: Yüzey pürüzlülüğü genellikle daha yüksektir. İç gözeneklilik (porozite) riski bulunabilir (ancak HIP gibi post-processing yöntemleriyle giderilebilir). Mekanik özellikler (özellikle yorulma direnci), proses parametrelerine ve post-processing adımlarına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Bazen geleneksel dövme ürünlerine göre daha düşük süneklik görülebilir.
Titanyum Plaka ile Üretilen Parçalar (Geleneksel Üretim):
Avantajlar: Haddeleme ve dövme işlemleri sayesinde daha homojen ve ince tane yapısı elde edilir, bu da genellikle daha iyi mukavemet, süneklik ve yorulma ömrü sağlar. Yüzey kalitesi genellikle daha iyidir. Daha büyük boyutlu ve basit geometrili parçalar için daha uygun maliyetli olabilir.
Dezavantajlar: Karmaşık geometrilerin üretimi sınırlıdır ve genellikle talaşlı imalat gibi ek süreçler gerektirir, bu da malzeme israfına yol açar. Tasarım esnekliği düşüktür. Ağırlık optimizasyonu zordur.
Titanyum Tozu (Eklemeli İmalat için):
Toz Maliyeti: Titanyum tozları, özel üretim yöntemleri nedeniyle titanyum plakalara göre genellikle daha pahalıdır.
Ekipman Maliyeti: Eklemeli imalat makineleri yüksek yatırım maliyetleri gerektirir.
İşlem Maliyeti: Üretim süresi (özellikle büyük parçalar için) uzun olabilir. Post-processing maliyetleri eklenmelidir.
Malzeme Verimliliği: Tasarım optimizasyonu sayesinde malzeme israfı minimize edilebilir (yakına net şekil üretimi).
Titanyum Plaka (Geleneksel Üretim için):
Malzeme Maliyeti: Plaka formu, tozlara göre genellikle daha uygun fiyatlıdır.
Ekipman Maliyeti: Presler, hadde makineleri gibi ekipmanlar yüksek maliyetli olabilir ancak daha geniş ölçekte amorti edilebilir.
İşlem Maliyeti: Dövme, haddeleme ve özellikle talaşlı imalat süreçleri enerji ve zaman yoğun olabilir.
Malzeme Verimliliği: Talaşlı imalat gibi süreçlerde önemli miktarda malzeme israfı (talaş) oluşabilir.
Titanyum Tozu ile Üretilen Parçalar:
Havacılık ve Uzay: Hafif ve karmaşık motor parçaları, braketler, yapısal bileşenler.
Tıp ve Biyomedikal: Hasta-spesifik implantlar (kalça protezleri, omurga implantları), diş implantları, cerrahi aletler. Gözenekli yapılar sayesinde osseointegrasyon avantajı.
Otomotiv (Yüksek Performans): Hafif egzoz sistemleri, özel motor parçaları.
Savunma Sanayii: Özel parçalar, insansız hava araçları bileşenleri.
Titanyum Plaka ile Üretilen Parçalar:
Havacılık ve Uzay: Uçak gövdeleri, kanatlar, iniş takımları, büyük yapısal paneller.
Kimya ve Petrokimya: Korozyona dayanıklı tanklar, borular, ısı eşanjörleri, basınçlı kaplar.
Denizcilik: Gemi pervaneleri, denizaltı bileşenleri, tuzlu su ortamına dayanıklı yapılar.
Genel Endüstriyel Uygulamalar: Korozyon direnci ve mukavemet gerektiren genel makine parçaları.
Titanyum tozu ve titanyum plaka arasındaki seçim, büyük ölçüde uygulama gereksinimlerine, karmaşıklığa, maliyet kısıtlamalarına ve istenen mekanik özelliklere bağlıdır. Titanyum tozu, eklemeli imalatın sunduğu tasarım özgürlüğü ve karmaşık yapı oluşturma yeteneğiyle öne çıkarken, titanyum plaka, geleneksel imalatın sağladığı homojenlik ve ölçeklenebilirlik avantajlarını sunar. Her iki form da, titanyumun eşsiz özelliklerinden en iyi şekilde faydalanmak için modern mühendislikte kritik bir rol oynamaktadır. Gelecekte, bu iki üretim paradigmasının birbirini tamamlayarak daha verimli ve yenilikçi titanyum ürünlerinin ortaya çıkmasına katkıda bulunması beklenmektedir.
