HEHeHeİlB - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi - Makina ...
HEHeHeİlB - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi - Makina ...
HEHeHeİlB - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi - Makina ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Titanyum ve<br />
alaşımlarının<br />
kaynak kabiliyeti<br />
Prof. Selâhaddin ANIK<br />
İ.T.Ü. <strong>Makina</strong> Fakültesi<br />
Y. Müh. Murat SÜATAÇ<br />
Alsim-Alarko San. Tesis ve Tic. A.Ş.<br />
Titanyum ve titanyum alaşımları ısıl mukavemetleri,<br />
hafiflikleri ve korozyona karşı dayanıklıkları dolayısıyla<br />
havacılıkta, kimya ve petrokimya endüstrisinde,<br />
denizcilikte ve aşırı korozif ortamda geniş çapta<br />
kullanılmaktadır. Memleketimizde de son yıllarda<br />
kullanılan titanyum ve alaşımılarının bu yazıda<br />
kaynak kabiliyeti ve özellikle TIG — kaynağı<br />
incelenmiştir.<br />
Because of their high temperature strength,<br />
corrosion resistance and loıv density titanium and<br />
titanium alloys are ıvidely used in aircraft and petrochemical<br />
industry, marine applications and high<br />
corrosive environments . in this article the ıveldability<br />
specially by TIG ıvelding - of titanium and its alloys<br />
is investigated.<br />
GİRİŞ<br />
Titanyum ve alaşımları gün geçtikçe daha çok önem<br />
kazanan ve çeşitli endüstri dallarında kullanma alanı artan<br />
bir malzemedir.<br />
Titanyum dünyada demir, alüminyum ve magnezyumdan<br />
sonra en fazla kullanılan bir metal olmasına rağmen, oldukça<br />
pahalı ve yakın zamana kadar da çok az tanınan bir<br />
metaldir. Doğada rutil (TİO2) veya ilmenit (FeTiO3) şeklinde<br />
bulunur. Oksijene karşı aşırı ilgisi dolayısıyla, titanyumu<br />
saflaştırma ve kullanılmaya hazır duruma getirme maliyeti<br />
oldukça yüksektir. En zengin titanyum yatakları Ouebec<br />
(Kanada), Virginia, Newyork, Wyoming, Florida, Kuzey<br />
Ca'oljna ve California'da bulunmaktadır.<br />
Özgül ağırlığı çeliğin yaklaşık olarak % 6O'ı, alüminyumun<br />
ise 1,5 katıdır. Hafif bir metal olmasına rağmen.<br />
18<br />
yüksek bir ergime sıcaklığına (1727 C) sahiptir. Saf titanyum,<br />
özellikle alaşımlarının yükselen sıcaklıklardaki mukavemet<br />
özellikleri çok iyidir. Mesalâ, Ti - 6A1- 6V - 2Sn titanyum<br />
alaşımı 430° C sıcaklıkta 900N/mm2 lik bir mukavemete<br />
sahiptir. Bütün bunların tabii bir sonucu olarak da<br />
titanyum ve alaşımları jet ve roket motorlarının yapımında,<br />
özellikle ses hızını aşan uçakların gövde kaplamalarında ve<br />
iskeletlerinin çeşitli kısımlarında gittikçe daha fazla miktarda<br />
kullanılmaktadır. Bazı tip uçaklarda kullanma oranı<br />
ağırlıkça % 39'a yaklaşmakta olup, uçuş hızlarına paralel<br />
olarak değişiklik arzetmektedir. Meselâ, Boing 747 uçağında<br />
iskeletin % 8 kadarı titanyum iken bu oran Concorde<br />
uçağında % 20'dir. Diğer bazı örnekler olarak, GE - F 101<br />
savaş uçağının motor açık gaz çıkış borularının 1,3 mm<br />
kalınlığındaki Tİ-6A1 - 4V saclarının plazma kaynağı ile<br />
birleştirilmesinden ileri geldiğini, uzay mekiğinin iskelet<br />
kollarında ise diffuzyon kaynağı ile birleştirilmiş titanyum<br />
malzemenin kullanıldığı söylenebilir. Bu son taşıtın motorunda<br />
da Ti - 6A1-6V - 2Sn. ve Ti - 6A1 - 4V alaşımları<br />
kullanılmıştır.<br />
Titanyum ve alaşımları ısıl mukavemetleri ve hafifliklerinin<br />
yanısıra korozyona karşı dayanıklıklarıyla da bilinmektedir.<br />
.Bu sebepten ötürü kimya ve petrokimya sanayiinde,<br />
denizcilikte ve aşırı korozif ortamların söz konusu olduğu<br />
dallarda özel bir yere sahiptir. Titanyum bugün memleketimizde,<br />
korozyona karşı dayanaklığı dolayısıyla Aliağa<br />
Petrokimya Tesislerinde asetik asit iletim hatları için borulama<br />
malzemesi olarak kullanılmaktadır ve problemin<br />
tek çözümüdür. Asetik asitin konsantrasyonu % 99,5 olsa<br />
bile, temasta bulunduğu titanyum malzemedeki korozyon<br />
miktarı yılda 0,127 mm'nir» altında kalmaktadır ve bu da<br />
oldukça iyi bir sonuçtur. 1,2<br />
Titanyum ısıl mukavemeti ve hafifliği nedeniyle savaş<br />
sanayiinde ateşli silahların yapımında, organik sıvılara dayanıklığı<br />
dolayısıyla tıpta kemiklerin birleştirilmesinde kullanılmakta<br />
ve ayrıca endüstride kullanılan birçok malzemenin<br />
alaşımlandırılmasında önemli bir yer tutmaktadır.<br />
TİTANYUM VE ALAŞIMLARININ ÖZELLİKLERİ<br />
Üretimi ve Saflaştırılması<br />
Titanyum cevherleri rutil (TİO2) ve ilmenit (FeTiC>3)<br />
dir. Bunların çeşitli işlemlerden geçirilerek saf titanyumun<br />
elde edilmesi oldukça masraflıdır. Titanyum cevheri öğütülüp<br />
manyetik alandan geçirilerek içerisindeki demiroksitten<br />
arındırılır ve ardından uygulanan çökeltme ile<br />
diğer yabancı maddeler uzaklaştırılır. Geriye kalan TİO2<br />
sülfürik asit ile reaksiyona sokularak titanilsülfirikasit elde<br />
edilir. Daha sonra bu asidin sıcak su ile karıştırılması sonucu<br />
TİO2 çöker ve filtre ile süzülerek alınır. Sonuçta TİO2<br />
saf olarak elde edilmiş olur.<br />
Bu bileşiği indirgemek için Kroll tarafından 1939 yılında<br />
geliştirilen "Kroll Usulü" kullanınır. Bu usulle ancak 1947<br />
yılında teknik üretime geçilebilmiştir. Kroll usulüne göre<br />
TİO2, C ve CL ile karıştırılıp, 800° C'a kadar ısıtılır ve<br />
TİCL4 elde edilir.<br />
Oluşan titanyum klorür 135 C'da yoğunlaştırılıp kısmi<br />
destilasyon ile saflaştırılır. Ardından 800 C civarında<br />
erimiş Mg üzerinden geçirilir. Sonuçta titanyum süngeri<br />
denilen iri parçalı poröz bir metal meydana gelir. Bu malzeme<br />
de ark fırınında ve vakum altında ısıtılarak son kalan<br />
MÜHENDİS VE MAKİNA DERGİSİ CİLT : 27 SAYI : 318 TEMMUZ 1986
Change language