I. গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া
1. অক্সিজেন
- টাইটানিয়াম উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে অক্সিজেনের সাথে অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল। যখন তাপমাত্রা টাইটানিয়ামের গলনাঙ্কের (প্রায় 1,668 ডিগ্রি) কাছাকাছি বৃদ্ধি পায়, তখন টাইটানিয়াম পার্শ্ববর্তী পরিবেশে অক্সিজেনের সাথে দ্রুত প্রতিক্রিয়া দেখায়। এই প্রতিক্রিয়া টাইটানিয়ামের পৃষ্ঠে একটি অক্সাইড ফিল্ম গঠন করে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং সময় বৃদ্ধির সাথে সাথে অক্সাইড ফিল্ম ঘন হতে থাকে। এটি শুধুমাত্র টাইটানিয়াম উপাদান নিজেই গ্রাস করে না, তবে টাইটানিয়ামের রাসায়নিক গঠনও পরিবর্তন করে, এর বিশুদ্ধতা এবং কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, কিছু উন্মুক্ত উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লিতে, যদি কার্যকর সুরক্ষা ব্যবস্থা গ্রহণ না করা হয়, টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের অক্সিডেশন চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান হ্রাসের দিকে পরিচালিত করবে এবং উচ্চ-সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলি (যেমন প্রয়োজনীয়তাগুলি) পূরণ করতে ব্যর্থ হবে। মহাকাশ ক্ষেত্রে টাইটানিয়াম খাদ অংশগুলির জন্য)।
2. নাইট্রোজেন
- টাইটানিয়াম উচ্চ তাপমাত্রায় নাইট্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করতেও প্রবণ। নাইট্রোজেন অণুগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় টাইটানিয়াম পরমাণুর সাথে পচে এবং টাইটানিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে। এই নাইট্রাইডের গঠন টাইটানিয়ামের স্ফটিক গঠন পরিবর্তন করে, এটি আরও ভঙ্গুর করে তোলে। টাইটানিয়াম পণ্য ঢালাই বা ফোরজিং এর মতো উচ্চ-তাপমাত্রা প্রক্রিয়াকরণের সময় এই অস্বস্তিকর ঘটনাটি খুব প্রতিকূল। এটি পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ বা ব্যবহারের সময় টাইটানিয়াম পণ্যগুলি ক্র্যাক বা এমনকি ভেঙে যেতে পারে, টাইটানিয়াম উপকরণগুলির নির্ভরযোগ্যতা এবং পরিষেবা জীবন হ্রাস করে।
3. হাইড্রোজেন
- উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে হাইড্রোজেন টাইটানিয়ামকেও প্রভাবিত করবে। হাইড্রোজেন সহজেই টাইটানিয়াম দ্বারা শোষিত হয় এবং টাইটানিয়ামের ভিতরে হাইড্রাইড তৈরি করে। হাইড্রাইডের উপস্থিতি টাইটানিয়ামের হাইড্রোজেন ক্ষয় সৃষ্টি করতে পারে, উল্লেখযোগ্যভাবে টাইটানিয়ামের শক্ততা এবং নমনীয়তা হ্রাস করে। কিছু উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-চাপের রাসায়নিক বিক্রিয়া জাহাজে, যদি টাইটানিয়াম উপাদানগুলি ব্যবহার করা হয়, হাইড্রোজেনের অনুপ্রবেশ গুরুতর নিরাপত্তা ঝুঁকির কারণ হতে পারে, কারণ হাইড্রোজেন ভ্রূণের পরে টাইটানিয়াম উপাদান পাত্রের ভিতরে চাপ সহ্য করতে পারে না এবং ভেঙে যেতে পারে।
2. অমেধ্য প্রভাব
1. কাঁচামাল অমেধ্য
- টাইটানিয়াম গলে যাওয়া সাধারণত টাইটানিয়ামযুক্ত আকরিক (যেমন ইলমেনাইট বা রুটাইল) নিষ্কাশনের সাথে শুরু হয়। এই আকরিকগুলিতে প্রায়শই অন্যান্য অপরিষ্কার উপাদান থাকে, যেমন লোহা, ম্যাঙ্গানিজ, সিলিকন ইত্যাদি। উচ্চ-তাপমাত্রা গলানোর প্রক্রিয়া চলাকালীন, এই অপরিষ্কার উপাদানগুলি টাইটানিয়ামের সাথে নিম্ন-গলনাঙ্কের ইউটেক্টিক গঠন করতে পারে। এই ইউটেক্টিকসের উপস্থিতি টাইটানিয়ামের গলন বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করবে, টাইটানিয়ামের প্রকৃত গলন তাপমাত্রার পরিসরকে হ্রাস করবে এবং গলন প্রক্রিয়া চলাকালীন স্থানীয় অত্যধিক গরম বা অতিরিক্ত শীতল হতে পারে, যা টাইটানিয়ামের দৃঢ়ীকরণ কাঠামোর অভিন্নতাকে প্রভাবিত করবে এবং এইভাবে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করবে। টাইটানিয়াম পণ্য
2. প্রক্রিয়াকরণের সময় অমেধ্য প্রবর্তন
- টাইটানিয়াম গলানোর প্রক্রিয়া চলাকালীন, ব্যবহৃত চুল্লি উপকরণ এবং সরঞ্জাম দ্বারা অমেধ্য প্রবর্তিত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, চুল্লির অবাধ্য উপাদান যদি নিম্নমানের হয়, তবে কিছু উপাদান উচ্চ তাপমাত্রায় টাইটানিয়াম তরলে দ্রবীভূত হতে পারে। এই বিদেশী অমেধ্য টাইটানিয়ামের স্বাভাবিক গলে যাওয়া এবং দৃঢ়ীকরণ প্রক্রিয়াতে হস্তক্ষেপ করবে এবং টাইটানিয়ামে অন্তর্ভুক্তির কারণ হতে পারে, টাইটানিয়ামের গুণমান হ্রাস করতে পারে। টাইটানিয়াম উপাদানের অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা প্রয়োজন এমন কিছু অ্যাপ্লিকেশনে, যেমন মেডিকেল ইমপ্লান্ট, এই অমেধ্যগুলির উপস্থিতি অনুমোদিত নয় কারণ এগুলি মানবদেহে একটি ইমিউন প্রতিক্রিয়া বা অন্যান্য প্রতিকূল স্বাস্থ্যের প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে।
III. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণে অসুবিধা
1. স্থানীয় ওভারহিটিং
- উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে টাইটানিয়াম গলানোর সময়, টাইটানিয়ামের তুলনামূলকভাবে দরিদ্র তাপ পরিবাহিতার কারণে স্থানীয় অতিরিক্ত গরম হওয়ার সম্ভাবনা থাকে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ইলেক্ট্রন মরীচি ব্যবহার করে টাইটানিয়াম গলানোর প্রক্রিয়ায়, ইলেকট্রন বিমের শক্তি অত্যন্ত ঘনীভূত হয়। স্ক্যানিং পাথ বা পাওয়ার সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রিত না হলে টাইটানিয়ামের স্থানীয় এলাকার তাপমাত্রা অনেক বেশি হবে। স্থানীয় অত্যধিক উত্তাপের ফলে টাইটানিয়ামের মাইক্রোস্ট্রাকচার অমসৃণ হবে এবং মোটা দানা তৈরি হবে, যার ফলে টাইটানিয়ামের শক্তি এবং দৃঢ়তা হ্রাস পাবে। টাইটানিয়াম সামগ্রীর কার্যকারিতার উপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এমন মহাকাশের মতো শিল্পগুলিতে, এই মাইক্রোস্ট্রাকচারাল অসঙ্গতি ব্যবহারের সময় অংশগুলির প্রাথমিক ব্যর্থতার কারণ হতে পারে।
2. তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট
- টাইটানিয়াম গলানোর প্রক্রিয়ার সময় একটি উপযুক্ত তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট বজায় রাখাও একটি চ্যালেঞ্জ। তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট খুব বড় হলে, এটি টাইটানিয়ামের দৃঢ়করণ প্রক্রিয়ার সময় বৃহত্তর তাপীয় চাপ সৃষ্টি করবে। এই তাপীয় চাপ টাইটানিয়াম পণ্যগুলিতে বিকৃতি এবং ফাটলের মতো ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে। টাইটানিয়াম অ্যালয় এয়ারক্রাফ্ট ইঞ্জিন ক্যাসিংয়ের মতো বড় টাইটানিয়াম স্ট্রাকচারাল পার্টস তৈরি করার সময়, জটিল গঠন এবং বড় আকারের কারণে, গলন এবং দৃঢ়ীকরণ প্রক্রিয়া জুড়ে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট নিয়ন্ত্রণ করা খুব কঠিন, সুনির্দিষ্ট গরম এবং কুলিং সিস্টেম এবং উন্নত প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন। প্রযুক্তি
