सैन्य प्रौद्योगिकी के इतिहास में,टाइटेनियम मिश्र-जो हल्के, उच्च{{1}शक्ति, और संक्षारण प्रतिरोधी{{3}हैं, उन्हें एक समय "गहरे समुद्र के राजा" के रूप में जाना जाता था। शीत युद्ध के दौरान, सोवियत संघ ने 1,000 मीटर से अधिक की गहराई तक गोता लगाने में सक्षम परमाणु पनडुब्बियों के निर्माण के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु प्रौद्योगिकी का उपयोग किया था, और उनकी गति आज भी बेजोड़ है। हालाँकि, लागत और विश्वसनीयता जैसे मुद्दों के कारण, इन्हें धीरे-धीरे समाप्त किया जा रहा है।
विचार करने लायक एक घटना यह है कि टाइटेनियम मिश्र धातुओं के उत्कृष्ट अनुप्रयोग हमेशा पनडुब्बी क्षेत्र तक ही सीमित रहे हैं, और आज तक, उनका उपयोग पूरे विमान वाहक के निर्माण के लिए नहीं किया गया है। विमान वाहक पर, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए "आवेदन का दायरा" प्रोपेलर और पाइपिंग जैसे विशिष्ट मुख्य घटकों तक सीमित है। यह देखते हुए कि टाइटेनियम मिश्र धातु में इतना जबरदस्त समग्र प्रदर्शन होता है, मानवता ने कभी भी पूरी तरह से टाइटेनियम मिश्र धातु से बना विमान वाहक क्यों नहीं बनाया है? इस प्रश्न को ध्यान में रखते हुए, आइए इसके पीछे के कारणों पर गहराई से नजर डालें।
सबसे पहले, आइए लागत पर विचार करें। हालाँकि चीन ने हाल के वर्षों में टाइटेनियम मिश्र धातु के कच्चे माल और प्रसंस्करण के क्षेत्र में जबरदस्त सफलताएँ हासिल की हैं, जिससे उनकी लागत प्रभावशीलता अभूतपूर्व ऊंचाइयों पर पहुंच गई है, लेकिन जब कच्चे माल की लागत की बात आती है तो स्टील अभी भी भारी मूल्य लाभ रखता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लौह अयस्क और स्क्रैप लोहे की लागत बेहद कम है, आमतौर पर केवल कुछ युआन प्रति मीट्रिक टन।
दूसरा, टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए वास्तविक बाधा कच्चे माल में नहीं है, बल्कि अत्यधिक मांग वाली प्रसंस्करण स्थितियों और उच्च विनिर्माण लागत में है। विशेष रूप से, यह लंबे प्रसंस्करण समय, महंगे उपकरण, उच्च सामग्री अपव्यय और ऑपरेटर विशेषज्ञता के लिए अत्यधिक उच्च आवश्यकताओं के रूप में प्रकट होता है। इससे भी अधिक महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि टाइटेनियम मिश्र धातु हवा और ट्रेस तत्वों के प्रति बेहद संवेदनशील हैं; यहां तक कि ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, लोहा, सिलिकॉन, या हाइड्रोजन जैसी छोटी अशुद्धियां भी उनके भौतिक गुणों में भारी बदलाव ला सकती हैं।
नतीजतन, पारंपरिक गलाने के तरीके टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए पूरी तरह से अप्रभावी हैं। उच्च श्रेणी के सैन्य टाइटेनियम मिश्र धातु उत्पादों के लिए, सामग्री को संदूषण से पूरी तरह से अलग करने के लिए इलेक्ट्रोड वेल्डिंग को वैक्यूम वेल्डिंग कक्ष में भी किया जाना चाहिए। पिघलने की प्रक्रिया के दौरान, वैक्यूम पिघलने की तकनीक आवश्यक है: इसमें पिघलने से पहले क्रूसिबल को एक पूर्ण वैक्यूम में खाली करना शामिल है, इसके बाद इलेक्ट्रिक आर्क, इलेक्ट्रॉन बीम, या वैक्यूम चुंबकीय उत्तोलन जैसी तकनीकों का उपयोग किया जाता है। इन अत्यंत कठोर प्रक्रिया आवश्यकताओं का मतलब है कि टाइटेनियम मिश्र धातुओं से जुड़े उपकरण निवेश और समय की लागत पारंपरिक स्टील की तुलना में कई गुना अधिक है।
लेकिन यह इसका अंत नहीं है. इस प्रक्रिया का परिणाम महज़ एक टाइटेनियम पिंड है, जो स्टील की तुलना में -लगभग लोहे के एक बड़े ब्लॉक के बराबर है। इसे भागों में संसाधित करने के लिए, तैयार उत्पाद तैयार होने से पहले इसे कई फोर्जिंग (हीट ट्रीटमेंट) चरणों और अंतिम मशीनिंग से गुजरना होगा। बेशक, 3डी प्रिंटिंग या वैक्यूम कास्टिंग तकनीकों का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन ये तरीके और भी महंगे हैं। उदाहरण के लिए, 3डी मुद्रित टाइटेनियम मिश्र धातु भागों की प्रसंस्करण लागत लगभग कई हजार युआन प्रति किलोग्राम है, जबकि वैक्यूम कास्टिंग की लागत आम तौर पर प्रति किलोग्राम कई सौ से कई हजार युआन होती है।
वास्तव में, वैक्यूम कास्टिंग जटिल संरचनाओं और आंतरिक गुहाओं वाले टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के लिए सबसे उपयुक्त है जिन्हें गर्मी उपचार की आवश्यकता नहीं होती है; उत्पादन बैच जितना बड़ा होगा, यह विधि उतनी ही उपयुक्त होगी। दोष यह है कि इसका ताप से उपचार नहीं किया जा सकता, जिससे प्रदर्शन प्रभावित होता है, जिससे यह छोटे बैच के उत्पादन के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आपको एक साँचे का निर्माण करने की आवश्यकता होती है, और साँचे की लागत अधिक होती है। यदि उत्पादन की मात्रा कम है, तो मोल्ड लागत का परिशोधन करना लगभग असंभव है, जिसके परिणामस्वरूप इकाई लागत बहुत अधिक हो जाती है।
चूंकि नागरिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए प्रदर्शन आवश्यकताएं अपेक्षाकृत कम हैं, इसलिए उनकी लागत आम तौर पर कच्चे माल की कीमत से केवल 5 से 15 गुना अधिक है। इसके विपरीत, सैन्य उत्पादों के लिए प्रदर्शन मानक बेहद सख्त हैं, इसलिए विनिर्माण लागत स्वाभाविक रूप से तदनुसार बढ़ जाती है। वर्तमान में, सबसे महंगे टाइटेनियम मिश्र धातु घटक एयरोस्पेस उद्योग में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम एल्यूमीनियम मिश्र धातु हैं, जो मुख्य रूप से बड़े विमानों के इंजन में उपयोग किए जाते हैं और विशेष उच्च तापमान मिश्र धातु के रूप में वर्गीकृत किए जाते हैं।
यद्यपि विशिष्ट कीमतों का खुलासा नहीं किया जा सकता है, यह देखते हुए कि एक इंजन की लागत लाखों डॉलर तक पहुंच सकती है, सामग्री का खर्च स्वयं स्पष्ट है। इसके अलावा, सेमीकंडक्टर उद्योग में उपयोग किया जाने वाला अल्ट्रा{2}}उच्च-शुद्धता वाला टाइटेनियम (5 से 8 नाइन की शुद्धता के साथ) भी काफी महंगा है।
हालाँकि, टाइटेनियम मिश्र धातुओं का मुख्य लाभ स्टील के यांत्रिक गुणों से मेल खाते हुए या उससे भी अधिक वजन कम करने की उनकी क्षमता में निहित है; साथ ही, उनका संक्षारण प्रतिरोध स्टील से कहीं अधिक है। यह इन दो प्रमुख विशेषताओं के कारण ही है कि टाइटेनियम मिश्र धातुओं को एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग मिला है और इसने नौसेना उपकरणों में भी जगह हासिल की है। हालाँकि, नौसेना में, इन्हें आम तौर पर स्थानीयकृत संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री या संरचनात्मक वजन कम करने वाले घटकों के रूप में उपयोग किया जाता है। वास्तव में, चीन ने अभी तक पूरी तरह से टाइटेनियम मिश्र धातु से बने युद्धपोत का निर्माण नहीं किया है, क्योंकि लागत और प्रदर्शन के बीच संतुलन बनाए रखना होगा।
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