ألومينيد التيتانيوم

ألومينيد التيتانيوم (الصيغة الكيميائية AlTi )، المعروف باسم غاما تيتانيوم ، هو مركب كيميائي بين فلزي . يتميز بخفة وزنه ومقاومته للأكسدة ^{[ 1 ]} والحرارة، ولكنه ذو ليونة منخفضة . تبلغ كثافة γ-TiAl حوالي 4.0 غ/سم³ ⁽ 0.14 رطل/بوصة مكعبة) . يُستخدم في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الطائرات، والمحركات النفاثة، والمعدات الرياضية، والسيارات. بدأ تطوير سبائك TiAl في حوالي عام 1970، ولم تُستخدم هذه السبائك في هذه التطبيقات إلا منذ حوالي عام 2000.  

يحتوي ألومينيد التيتانيوم على ثلاثة مركبات بين فلزية رئيسية: ألومينيد التيتانيوم غاما ( γ -TiAl )، و α2 - Ti3Al ، _و TiAl3 . _ومن بين هذه المركبات الثلاثة، حظي ألومينيد التيتانيوم غاما بأكبر قدر من الاهتمام والتطبيقات.

يتمتع سبيكة جاما تيتانيوم ألومنيوم بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للأكسدة والتآكل في درجات حرارة مرتفعة (أكثر من 600 درجة مئوية (1112 درجة فهرنهايت؛ 873 كلفن) )، مما يجعلها بديلاً محتملاً لمكونات السبائك الفائقة التقليدية القائمة على النيكل في محركات التوربينات الطائرة .   

تتمتع سبائك التيتانيوم والألومنيوم بإمكانية زيادة نسبة الدفع إلى الوزن في محركات الطائرات. وينطبق هذا بشكل خاص على شفرات التوربينات منخفضة الضغط وشفرات الضواغط عالية الضغط. تُصنع هذه الشفرات تقليديًا من سبائك فائقة أساسها النيكل، وهي أكثر كثافة بمرتين تقريبًا من سبائك التيتانيوم والألومنيوم. تحافظ بعض سبائك ألومينيد التيتانيوم غاما على قوتها ومقاومتها للأكسدة حتى 1000 درجة مئوية (1830 درجة فهرنهايت؛ 1270 كلفن) ، أي أعلى بمقدار 400 درجة مئوية (752 درجة فهرنهايت؛ 673 كلفن) من حد درجة حرارة التشغيل لسبائك التيتانيوم التقليدية. ^{[ 3 ]}      

تستخدم شركة جنرال إلكتريك سبيكة غاما تيتانيوم-ألومنيوم (TiAl) في شفرات التوربينات منخفضة الضغط لمحركها GEnx ، الذي يُشغّل طائرتي بوينغ 787 وبوينغ 747-8 . وكان هذا أول استخدام واسع النطاق لهذه المادة في محرك نفاث تجاري ^{[ 4 ]} عند دخوله الخدمة عام 2011. ^{[ 5 ]} تتولى شركة Precision Castparts Corp. وشركة Avio spa صبّ شفرات التوربينات منخفضة الضغط من سبيكة TiAl. وتتولى شركة Moeller Manufacturing تصنيع شفرات المرحلة السادسة والسابعة من التوربينات منخفضة الضغط. ^{[ 6 ]} ويجري حاليًا استكشاف مسار بديل لإنتاج شفرات سبيكة غاما تيتانيوم-ألومنيوم لمحركي GEnx وGE9x باستخدام تقنية التصنيع الإضافي . ^{[ 7 ]}

مركب ألفا 2- تي ₃ ألومنيوم هو مركب بين فلزي من التيتانيوم والألومنيوم، وينتمي إلى نظام تيتانيوم-ألومنيوم للمواد المتقدمة عالية الحرارة. يُستخدم بشكل أساسي في صناعة الطيران والفضاء وغيرها من التطبيقات عالية الأداء نظرًا لتوازنه بين القوة وخفة الوزن ومقاومة الأكسدة.

يتميز ببنية بلورية سداسية منتظمة (D0 ₁₉ )، مما يجعله مختلفًا عن γ-TiAl (ألومينيد التيتانيوم غاما) الأكثر شيوعًا.

_{يتميز سبيكة} TiAl3 بأقل كثافة تبلغ 3.4 غ/سم³ ⁽ 0.12 رطل/بوصة مكعبة) ، وأعلى صلابة مجهرية تتراوح بين 465 و670 كغ/مم² ⁽ 661,000-953,000 رطل/بوصة² ⁾ ، وأفضل مقاومة للأكسدة حتى عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية (1830 درجة فهرنهايت؛ 1270 كلفن) . مع ذلك، _فإن تطبيقات TiAl3 في مجالات الهندسة والفضاء محدودة بسبب ضعف مطاوعيتها. إضافةً إلى ذلك، عادةً ما يترافق فقدان المطاوعة عند درجة حرارة الغرفة مع تغير في نمط الكسر من كسر مطاوع عبر الحبيبات إلى كسر هش بين الحبيبات أو إلى كسر هش انشقاقي. على الرغم من تطوير العديد من استراتيجيات التقوية لتحسين متانتها ، إلا أن جودة التشغيل الآلي لا تزال تمثل تحديًا كبيرًا. وتُعد تقنية التصنيع شبه النهائي من أفضل الخيارات لتحضير هذه المواد.       

• تصنيع مكونات ألومينيد التيتانيوم غاما - شركة مولر للتصنيع
• تطبيقات ألومينيد التيتانيوم في النقل المدني عالي السرعة
• ألومينيدات التيتانيوم - المركبات البينية على موقع azom.com.
• محطة الطاقة (إعلان شفرة التوربين منخفض الضغط من نوع Genx TiAl)
• إدوارد أ. لوريا (2001). "Quo vadis gamma titanium aluminide". Intermetallics . 9 (12): 997–1001 . doi : 10.1016/S0966-9795(01)00064-4 .
• دوناتشي، ماثيو جيه (2000). التيتانيوم: دليل تقني . الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. ص  131. ISBN 978-0-87170-686-7.
• كاسنر، مايكل إي، بيريز برادو، ماريا تيريزا (2004). أساسيات الزحف في المعادن والسبائك . إلسيفير. ص  175. ISBN 978-0-08-043637-1.