Harika Metal Titanyum
Hemen her basınç, sıcaklık ve kimyasala dayanıklı bir madde aranıyorsa, işte titanyum. Hafif, güçlü, parlak, aşınmaya karşı dirençli bir metal olan titanyumun başka metallerle yapılan alaşımları elmas kadar sert, 800 dereceye kadar sıcaklıklarda şekil değişikliklerine ve uzamaya karşı dirençlidir. Paslanmaz çeliği bile aşındıran kimyasal maddelerin etki edemediği, üstelik çelikten %40 daha hafif bir maddedir titanyum.
Bu elementin iki temel özelliği olan hafiflik ve yüksek mukavemet, onun dünya pazarlarında en çok talep edilen bir madde olmasına yol açmıştır. Bilhassa askeri malzeme ve uzay gemilerinde onun bu iki özelliği rakipsiz hale gelmesine sebep olmuştur. Hava araçlarının motorlarında, uzay araçlarında, roketlerde, arabalarda, spor ekipmanlarında, yarış yatlarının parçalarında, golf ekipmanlarında, tenis raketlerinde, bisiklet aksamlarında, kol saatlerinde, su altı ekipmanlarında kullanılan ideal bir metaldir titanyum.
Başka metallerle yapılan alaşımlarının paslanmaz çelik ve krom çeliğinden üstün özellikler göstermesi, üstelik inanılmaz derecede hafif olması, bu metalin silah sanayiinde önemli bir rol oynamasına neden oldu. Pentagon 1953 yılında dev bir metalurji laboratuvarı kurarak titanyumun elde edilmesi ve kullanılması konusunda büyük bir araştırmaya girişti. Diğer devletler de bilhassa Japonya ve Rusya da en iyi metalurjist ve kimyacılarını bu işle görevlendirdiler.
Hemen bütün metallerle alaşım meydana getirilebilmesi sebebiyle, çelik, alüminyum, bakır, nikel, kobalt ve benzerleriyle alaşımı yapıldı. Başka hiçbir elementin diğer metallerle böyle cazip özelliklere sahip alaşımlar meydana getiremeyeceği tespit edildi. O zaman titanyum son derece stratejik öneme sahip bir madde oldu.
Korozyona karşı dirençliliği; kimyasal proseslerde, denizcilikte ve mimari uygulamalarda titanyum metalini rekabetçi yapmaktadır. Suudi Arabistan’da bulunan ve 3,5 milyon kişiye su sağlayan Ras Al Khair deniz suyu arıtma tesisinde kullanılması, onun üstün korozyon direncine örnek teşkil etmektedir. Düşük basınçla buharlaştırma bölümünün yapımında kullanılan boruların %100’ü titanyumdan imal edilmiştir. Yapımında 6.000 ton titanyum kullanılan tesis 2014 yılında deniz suyu arıtımına başlamıştır.
Gelecek yıllar için endüstriyel tahminler; yeni nesil Boeing 787/777 ve Airbus A350/A380’de titanyum kullanımının artarak devam edeceğini göstermektedir. Ayrıca askeri savunma uygulamalarında da (F-35 silah sistemleri, insansız hava araçları, yeni nesil bombardıman uçakları) titanyum kullanılacaktır. Hava ve deniz araçlarına örnek olarak; soğuk savaş döneminin askeri keşif uçaklarından biri olan Amerika’ya ait SR-71 Blackbird’ün imalatında, ağırlığının %90’ı üzerinde (67 ton); yine bu rekabet döneminin Sovyet askeri denizaltısı olan K-278 Komsomolets’in imalatında ise 3.000 ton’un üzerinde titanyum kullanılmıştır. Yine 1960’lardaki Fantom F4’ün %9’unu titanyum oluştururken günümüz F-22’lerinde bu oran %39’un üzerindedir.
Titanyum; yüksek dayanıklılığı, hafifliği ve korozyon direnciyle; cerrahi implant ve medikal uygulamalarda ideal seçenek olarak öne çıkmaktadır. Toksik olmaması ve biyolojik uyumu nedeniyle ortopedik protez ve uygulamalarda, diş implantlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca medikal titanyum alaşımları sağlamlıklarının yanı sıra rakipleri paslanmaz çelik veya kobalt-kromdan hafiftirler.
Titanyum tabiatta saf olarak bulunmaz. Saflaştırma işlemi çok pahalıdır. Bunun için dünya piyasalarında alüminyumun 10 katı fiyata satılır.
Titan’ın yoğunluğu 4,5 gram/cm3 tür. Buna göre demirden çok hafiftir (demirin yoğunluğu 7,9 gram/cm3). Erime noktası da çok yüksektir: 1670° C. Karbon, oksijen veya azotla bileşik yaparsa bu sıcaklık daha da yükselir. Bu özelliği roket kompresörlerinde onu rakipsiz kılar. Alüminyum gibi diğer metallerle alaşımı yapılarak roketlerin ve yüksek hızlı savaş uçaklarının dış gövdesinde kullanılır. Çünkü bu alaşımlar 800° C de bile şekil değiştirmez.
Titanyum karbür halinde ise kobalt ve nikel metalleriyle birlikte en sert kayaların delinmesinde bile kullanılabilecek sertlikte malzemeler elde edilir. Titanyum karbür, çelik malzemeleri yüksek kesme hızında işlemek için sıklıkla kullanılan sermetlerin hazırlanmasında kullanılır. Alet uçları ve saat mekanizmaları gibi metal parçalarda aşınmaya dayanıklı yüzey kaplaması olarak da kullanılır. Titanyum karbür ayrıca uzay aracının atmosferik girişine yönelik bir ısı kalkanı kaplaması olarak da kullanılır.
Ayrıca aşınmaya mukavemet göstermesi, gemi yapımında da kullanılmasına yol açmıştır. Bu özelliğiyle ve hafifliğiyle gözlük yapımında da aranılan madde haline gelmiştir. Çünkü ter hemen her gözlük çerçevesini âdeta eritir.
Vücut dokusuyla uyumlu oluşu, kalp pillerinde, kemik çivilerinde kullanılmasının yolunu açmıştır. Memeli hayvanların kemik ve dokularında titanın da bulunuşu anlamlıdır.
Hârikalar aleminin sessiz dünyasında Yüce Yaratıcı tarafından binlerce yıldır hizmet ettirilen bu hârika metali biz ancak 50-60 yıldır geniş bir şekilde kullanıyoruz ama gerçek fiyatını asıl sahibine verebiliyor muyuz? Düşünmeye değer.
Kaynak: M. Bayram YÜCEL. Dünyada ve Türkiye’de Titanyum. MTA Fizibilite Etütleri Daire Başkanlığı. Ankara. 2018