عنصر

در دانش شیمی، به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. به تعداد پروتون‌های درون هستهٔ یک اتم، عدد اتمی گفته می‌شود. به عنوان مثال، تمام اتم‌هایی که ۶ عدد پروتون در هستهٔ خود داشته باشند، عنصر شیمیایی کربن هستند. هم‌چنین تمام اتم‌هایی که تعداد پروتون‌های درون هستهٔ آن‌ها ۹۲ عدد باشد، عنصر اورانیوم به شمار می‌روند. هم اکنون تعداد عناصر شیمیایی در جدول تناوبی حدود ۱۱۵ عنصر برآورد می‌شود. فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

عنصر یک واژه عربی است، و آرش پارسیش این ایت: ماده- مایه- آخشیج.

برُنز، آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. برخی از انواع برنج، برنز هم نامیده می‌شوند. بطور کلی آلیاژ CU و Sn برنز قلع و در اصطلاح عامیانه برنز نامیده می‌شود این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده‌است اما از لحاظ کلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یک عنصر غیر از روی اطلاق می‌شود. مانند آلیاژ مس و آلومینیوم که به آلومینیوم برنز مشهور است.یا مس و نیکل که به نیکل برنز مشهور است. بررسی نمودار تعادلی آلیاژ Cu و Sn نشان می‌دهد که با افزایش عنصر قلع نقطه ذوب کاهش و فازهای گاما و ε در ساختار ظاهر می‌گردد لذا با افزایش عنصر قلع سختی و استحکام آلیاژ افزایش و انعطاف پذیری آن کاهش میابد، لذا برنزهای قلع ریختگی حداکثر ۲۵٪ قلع دارند علاوه برای به منظور بهبود نرمی از خواص آلیاژ برنز قلع به آن عناصر مختلفی اضافه می‌شود که مهمترین آنها عبارتند از Zn , Pb , P اضافه نمودن Zn به آلیاژ برنز قلع باعث افزایش سیالیت مذاب و سهولت ریختگری می‌گردد. وجرم حجمی آن تقریباً 8.5گرم بر سانتی متر مکعب است.

طلا یا زَر (نشانه اختصاری:Au) نام یک عنصر است. از فلزات گرانبها با رنگ زرد و جلای فلزی می‌باشد.

طلا به طور طبیعی میل ترکیبی بسیار پایینی با کلیه عناصر نشان می‌دهد و به همین دلیل عمدتاً در طبیعت به صورت فلز خالص یافت می‌شود.

در شبی تاریک و صاف ، ستارگان چنان می‌درخشند که گویی می‌توان با دست آنها را لمس کرد. در واقع بیشتر ستارگان قابل دید برای چشم غیر مسلح ، در محدوده یک هزار سال نوری واقع هستند. گذشته از ستارگان چشمک زن ، نواری مه مانند و کم نور در سرتاسر آسمان کشیده شده است که به آن راه شیری می‌گوییم. این مه حفره فام ، دهها هزار سال نوری با ما فاصله دارد. با دوربین دو چشمی یا تلسکوپ کوچک ، به صورت اجتماع انبوهی از هزاران هزار ستاره کم نور دیده می‌شود. گرچه این ستارگان بسیار دور دست هستند، ولی مجموع نور آنها را می‌توان با چشم دید.

مشخصات کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری ، کهکشانی مارپیچی است که شامل حدود 500 میلیارد ستاره است. این کهکشان حدود 10 میلیارد سال پیش ، از یک ابر عظیم گاز و غبار تشکیل یافت. در قسمت مرکزی کهکشان راه شیری هسته‌ای کروی قرار دارد که ممکن است شامل یک حفره سیاه نیز باشد. هسته توسط گروهی از دنباله‌های مارپیچی در برگرفته شده است. این دنباله‌ها از ستاره‌های فروزان تازه شکل یافته تشکیل شده‌اند. هسته و قرص کهکشان با هاله‌ای از ستاره‌هایی با طول عمر بسیار زیاد ، در بر گرفته شده‌اند.

قطر هسته یک کهکشان در حدود 10000 سال نوری است. قسمت احاطه کننده هسته دارای قطری برابر با 100000 سال نوری و ضخامتی برابر با 1000 سال نوری است . هاله کهکشان دارای قطری تا 50000 سال نوری است. منظومه شمسی (شامل ابر اوپتیک-اورت) با عرضی برابر با سه سال نوری نسبتا کوچک به نظر می‌رسد. خورشید با سرعتی حدود 220 کیلومتر (135 مایل) در ثانیه ، مرکز کهکشان را در مدت زمانی حدود 250 میلیون سال دور می‌زند. تا کنون خورشید 15 تا 20 دور به گرد هسته کهکشان چرخیده است.

گذر صورتهای فلکی از راه شیری

بیرون از راستای راه شیری تعداد بسیار کمی ستاره کم نور وجود دارد. بطوری که درخشش مبهمی نیز از آنها آشکار نمی‌شود. به علت آنکه راه شیری دایره کاملی در سرتاسر آسمان تشکیل می‌دهد، در هر نقطه روی زمین می‌توان بخشهایی از آن را دید. چند صورت فلکی مهم که راه شیری از میانشان می‌گذرد، شامل ذات الکرسی ، پرساوس ، ممسک الاعنه (ارابه ران) ، تکشاخ ، بادبان ، صلیب ، عقرب ، قوس ، دلو و دجاجه است.

فراوانی میدان ستاره

انبوهترین میدان ستاره‌ای ، در راه شیری جنوبی قرار دارد که منظر زیبایی در آسیای جنوبی و آفریقایی جنوبی بوجود می‌آورد. برای رصد کنندگان واقع در نیمکره شمالی ، بهترین حالت راه شیری اواخر تابستان دیده می‌شود. هنگامی که دجاجه را بتوان در بالای سر دید.

ماهیت راه شیری

ما منظره کهکشان عظیم و پرستاره‌ای را که درون آن زندگی می‌کنیم، به صورت راه شیری می‌بینیم. در کهکشان ما ، احتمالا صد هزار میلیون ستاره وجود دارد. ما در میان این کهکشان هستیم و به همین دلیل نمی‌توانیم شکل کلی آن را به آسانی تجسم کنیم. در واقع ، کهکشان راه شیری ، شبیه یک چرخ فلک غول پیکر است و دو بازوی پرستاره دارد، که چندین بار به دور بخش مرکزی پیچیده‌اند. طول کهکشان ما 100000 سال نوری است. 30000 سال طول می‌کشد تا یک پیام رادیویی از زمین به مرکز آن برسد. اگر ستارگان کهکشان را با سرعت سه ستاره در یک ثانیه بشماریم، هزار سال طول می‌کشد.

قسمت نورانی راه شیری

روشن ترین بخش راه شیری در صورت فلکی قوس است. تلسکوپهای رادیویی فروسرخ ، علامتهای پرقدرتی از این منطقه آشکار می‌کنند. شاید درمرکز بیظلم کهکشان ما ، یعنی نقطه‌ای در راستای صورت فلکی قوس ، سیاهچاله بسیار بزرگی وجود داشته باشد که آزادانه ستارگان و سیاره‌ها را می‌بلعد و توده انبوهی از آنها را در کنار هم جمع می‌کند.

عکس اشعه X از کهکشان راه شیری توسط ناسا

تغییر صورتهای فلکی

چرخش آرام کهکشان ما که در آن بخشهای مرکزی پیوسته از قسمتهای بیرونی پیشی می‌گیرند، به این معنی است که ستارگان نیز بطور مداوم در پهنه آسمان حرکت می‌کنند. در چند میلیون سال آینده ، منظره صورتهای فلکی در نتیجه این حرکت بی وقفه ستارگان تغییر حالت خواهد داد.

تیتانیوم

تیتانیوم خالص تجاری و آلیاژهای تیتانیومی آلفا و شبه آلفا به طور کلی نشان داده اند که مقاومت خوبی در مقابل خوردگی دارند . آنها جزء این دسته از آلیاژهای تیتانیوم هستند که قابلیت جو شکاری دارند .تیتانیوم خالص معمولاً دارای مقداری اکسیژن آلیاژ شده با آن است که استحکام تیتانیوم خالص تحت تاثیر مقدار این عناصر بین نشینی ( اکسیژن و نیتروژن ) در ساختار تیتانیومی است . آلیاژهای آلفا معمولاً دارای مقدار بالایی از آلومینیوم هستند که موجب مقاومت به اکسایش این آلیاژ در دماهای بالا می شوند . ( آلیاژهای آلفا – بتا همچنین دارای یک عنصر آلیاژی اصلی هستند که آلومینیوم است اما اولین دلیل آن برای پایدار کردن فاز آلفا است ) .آلیاژهای آلفا را نمی توان برای افزایش خواص مکانیکی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد زیرا یک آلیاژ تک فاز به حساب می آید . اضافه کردن عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص قابلیت عملیات حرارتی برای این آلیاژها یا کار در دمای بالا را چون به صورت یک ساختار دو فازی حاصل شده اند ( آلفا – بتا ) ، ایجاد می کند.
آلیاژهای بتا نیمه پایدار هستند ، به این منظور که تمایل به تغییر فاز برای یک حالت تعادلی یا بالانسی از ساختارها دارند . آلیاژهای بتا استحکامی به واسطه ، استحکام ذاتی شان ، ناشی از ساختار بتا و رسوب فاز آلفا و دیگر فازها از آلیاژها در طراحی فرآیندهای عملیاتی حرارتی به دست می آورند .
با اهمیت ترین فایده و مزیت به دست آمده از ساختارهای بتا ، افزایش شکل پذیری آنها در ارتباط با دیگر ساختارهای هگزاگونال از جمله آلفا و آلفا – بتا است . تیتانیوم آلومیند از آلیاژهای متداول تیتانیومی متفاوت هستند زیرا آنها به طور اساسی ترکیباتی هستند که باعث افزایش استحکام و قابلیت شکل پذیری و دیگر خواص می شوند . تیتانیوم آلومیندی کاربردهای دمای بالاتر نسبت به آلیاژهای تیتانیومی دارند اما قیمت تمام شده بیشتر و به طور کل داکتیلیته و قابلیت فرم پذیری کمتری خواهند داشت .
درمورد آلیاژهای تیتانیموم بیشتر بدانیم
تیتانیوم وآلیاژهای آن پتانسیل بالایی در خیلی از کاربردهای خاص دارند ولی بایستی قبل از طراحی و استفاده از آن ، برخی از واقعیتها را درمورد آن مطلع بوده و مد نظر داشت که بیشتر آن در ادامه آورده شده است .
محصولات شکل داده شده تیتانیوم به راحتی در دسترس می باشند ولی ریخته گری شده آن محدودتر است . آلیاژهای شکل داده شده از فاکتورهای تجربی خوبی برخوردار می باشند . هر چند که آلیاژهای ریخته گری از لحاظ وزن و قیمت مقرون به صرفه هستند . ریخته گری تحت فشار ایزواستاتیک گرم می تواند محصولاتی در مقایسه با استحکام کاربردی محصولات شکل داده شده را برای بیشتر فلزات حاصل کند .
آلیاژهای پودری خیلی بیشتر مورد قبول هستند . همچنین فرآیندهای پودر ( متالورژی پودر ) امکان ترکیب آلیاژهای نا متعارف تری را نسبت به هم می دهد . اگر در این فرآیند به واسطه بر هم کنش تیتانیوم با گازهای بین شبکه همچون N2 & O2 ، روشهای پیچیده بایستی اتخاذ شود . بنابراین آلیاژهای پودری تیتانیوم بایستی بسیار گران و پر هزینه در کاربردهای مختلف باشند سطح خواص آلیاژهای پودر ممکن است به حد انتظار ترکیبات شیمیایی نرسد . با این حال با متالورژی پودر این امکان وجود دارد که با بدست آوردن محصولی ترکیبی به شکل نهایی محصول مورد نظر امکان جبران قیمت تمام شده باشد و دلیلی بر اینکه حداقل یک پتانسیل برای هزینه های پایین تر هنگامی که در طی پروژه منظور می شود وجود داشته باشد .
آلیاژهای ریخته گری شده یا پودری تیتانیومی همیشه امکان انتخاب در کاربردهای سازه را دارا می باشند . اما بایستی برنامه ریزی برای این قبیل استفاده ها در همان مراحل اولیه طراحی مد نظر قرار گیرد نه اینکه تلاش شود تا مواد به دست آمده پودری یا ریخته گری شده در مراحل نهایی کار به جای مواد شکل داده شده قرار گیرند . این معقول به نظر می رسد که موقع انتخاب آلیاژهای تیتانیومی از عمومی ترین آلیاژِها استفاده شود مگر در مواقعی که خاصیت خاصی از این فلز مد نظر باشد تا یک آلیاژ خاص در نظر گرفته شود ( مثلاً Ti-6AL- 4v دارای خواص متعدد و زیادی است اما مصارف خاصی دارد ) .
Handbook ها و مراجع مربوط به مواد و از این قبیل کتابها برای طراحی بسیار با ارزش هستند . اما هیچ جانشینی را برای تماس با تأمین کننده و سازنده وجود ندارد . خواص و ویژگیهای از این قبیل شرایط فرم دهی غیر معمول و یا فرآیند غیر ایده آل ریخته گری را برای این فلز نبایستی عملیات سرد کردن و گرم کردن غیر معمولی را برای خواص در نظر گرفت . خواص مواد ریخته گری شده و پودری در محدوده پایین تر نسبت به آلیاژهای شکل داده شده قرار دارد . به طوری که خواص مشترک آنها به سختی به همدیگرقابل مقایسه هستند .
اما داده های بدست آمده پراکنده در ریخته گری و همچنین متالورژی پودر ممکن است پایین تر از حداقل های طراحی را نتیجه بدهد . اگر یک طراحی پذیرفته شود بدون هیچ انعطافی با رعایت سطح خواص آن مشخص شده ، این طراحی ممکن است به صورت غیر قابل برگشت پذیری بعداً مورد سؤ ظن و گمان باشد . صنایع فضایی به دنبال بهترین خصوصیت وبهینه ترین آنها هستند . هنگامی که تیتانیوم در کاربردهایی با بحرانیت کمتر استفاده می شود ، دقت کمتری در خواص بایستی در نظر گرفته شود و این امکان وجود دارد تا هزینه و زمان کاهش داده شود .
امروزه دز ایران علاوه بر صنایع هوایی و نظامی رویکردی خاص به این فلز در صنایع شیمیایی به خصوص در صنایع پتروشیمی دیده می شود که این به نوبه خود باعث ایجاد مجال مناسبی جهت کار بر روی ابن فلز و تهیه روشهای استاندارد تولید تجهیزات تیتانیومی در ایران می گردد .
ساختار تیتانیوم به طور کلی
نقطه ذوب تیتانیوم در حدود 1660 درجه سانتیگراد می باشد . اما بیشتر آلیاژهای تجاری آلومینیوم در دمای 538 درجه سانتیگراد کاربرد دارند . تیتانیوم دارای دو ساختار کریستالی است ، در یکی از آنها اتمها در ساختار مکعبی مرکزدار( bcc ) قرارگرفته اند و در دیگر اتمها در یک ساختار شش وجهی فشرده یا هگزا گونال ( HCP ) قرار دارند . ساختار مکعبی مرکز دار ( bcc ) تنها در دمای بالا به دست می آید بجز در مواردی که تیتانیوم با دیگر عناصر برای ثبات پایدار ساختار مکعبی در دمای پایین آلیاژ شده است .
دو ساختار کریستالی تیتانیوم به عنوان ساختارهای b ، a شناخته می شوند . a اشاره دارد به ساختارهای هگزاگونال تیتانیوم چه به صورت آلیاژ یا خالص و ساختار b مربوط به ساختارهای مکعبی یا آلیاژهای آن است .
ساختارهای b ، a در بعضی مواقع به عنوان سیستم ها یا نوع هایی از سیستم شناخته می شوند که آن را به چهار دسته آلیاژهای a و شبه a یا نزدیک به a و a / b و a تقسیم بندی می کنند .
این ترکیبات نشان دهنده تمامی عناصر آلیاژی تیتانیوم نیست اما بیشتر عناصر استفاده شده در طراحی آلیاژهای تیتانیوم را شامل می شود .
اطلاعات بیشتری در مورد ساختار تیتانیوم
تیتانیوم خالص تجاری به صورت ساختار a است . اضافه کردن برخی از عناصر آلیاژی به تیتانیوم خالص تجاری محدوده را برای ریز ساختارهای آلیاژی ایجاد می کند . با داشتن سطح مطلوبی از عناصر آلیاژی b ، فاز b در طول گرم کردن تولید می شود و در حین فرآیند سرد کردن در ادامه یک فرآیند گرم به ساختار دیگر منتقل می شود . ساختار حاصله در این مورد را آلیاژهای b ، a می نامند ( فاز b به a تبدیل می شود ولی فاز باقی مانده هم خواهیم داشت ) تغییرات در آلیاژهای متمایز می شود با محدوده وسیعی از ساختار وخواص شیمیایی آلیاژ که لازمه یک آلیاژ a می باشد . این تغییرات به صورت ترم ساختاری near - a ( ساختارهای شبه a یا نزدیک به a ) هستند . ساختار را بایستی به طور کلی به عنوان نیمه پایدار شناخت . آلیاژها با ساختار b در حین سرد کردن تا دمای اتاق به دست می آیند .
آلومیندهای تیتانیومی ترکیبات بین فلزی هستند که از تیتانیوم وآلومینیوم ( به همراه یک یا بیشتر از عناصر آلیاژی ) به دست می آیند .