آلیاژهای تیتانیوم و اهمیت آنها آلیاژهای تیتانیوم از جمله مهم‌ترین مواد جدید هستند که برای بهبود کارایی در سیستم های هوایی و زمینی مهم هستند (شکل 1-2-1 و 1-2-2 ). آنها حتی در صنعت خودروسازی با هزینه-آگاهی نیز در حال کاربرد یافتن هستند (جدول 1-2-1) [2-10]. این کاربردها به دلیل ترکیب عالی از خصوصیات مکانیکی مخصوص (خواص نرمال شده توسط چگالی) و رفتار خوردگی برجسته آلیاژهای تیتانیوم است [2-10]. اگرچه، هزینه بالای آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با مواد رقیب از استفاده گسترده‌ی آن جلوگیری می کند (جدول 1-2-2). در این فصل، رفتار تیتانیوم با یک بررسی اجمالی در مورد متالورژی تیتانیوم و بحث در مورد دو روش در حال توسعه‌ی تکنیک رسیدن به شکل نهایی یا نزیک به نهایی دنبال خواهد شد: ساخت افزایشی (AM) و قالب‌گیری تزریقی فلزات (MIM).
مقدمه
امروزه اصطلاح طراحی آلیاژ پیش پا افتاده به نظر می رسد زیرا مدت زمان زیادی است که علم در حوزه فلز گسترش یافته است. اما در آغاز دهه 1980 هنگامی که تحقیقات طراحی آلیاژ آغاز شد کاملاً جدید بود. از یک دیدگاه تاریخی، پس از تهیه روش PHACOMP در سال 1964، شروع به استفاده از اصطلاح طراحی آلیاژ کردیم. به دنبال این روش، شکل‌گیری فازهای ترد مانند فاز σ و فاز μ در سوپرآلیاژهای پایه نیکل پیش بینی شد [1-2]. با این حال، در آن روزها طراحی آلیاژ هنوز هم چنان دشوار بود که اکثر آلیاژها با تکیه بر تجربه قبلی و آزمایش های سعی و خطا تولید می‌شدند. با این حال، امروزه انفورماتیک مواد [3] معمولاً در هر زمینه از مواد مورد استفاده قرار می گیرد برای صرفه جویی در وقت و هزینه‌ای که برای توسعه‌ی مواد لازم است. همانطور که نویسنده از آن روزها فرا می‌خواند، به نظر می رسد که ما در دنیای دیگری بوده‌ایم.
استفاده از تیتانیوم برای کاربردهای پزشکی از دهه 1950 میلادی آغاز شد و با توجه به زیست سازگاری آن با بدن انسان و بسیاری از مزایای دیگر همچنان مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از تیتانیوم در مفاصلی مانند پروتز لگن و زانو کاملاً شناخته شده می باشد؛ علاوه بر این، برای تولید پیچ ها، نیل ها و پلیت های تروما نیز کاربرد دارد. با این حال، تیتانیوم و آلیاژهای آن امکان توسعه بیشتر ایمپلنت های زیست سازگار، پروتزهای خارجی و ابزار دقیق را فراهم می سازد.
بسیاری از تجهیزات پزشکی متشکل از فلزات به وسیله سرامیکها و پلیمرها جایگزین شده اند، زیرا خواص آنها با پیشرفت تکنولوژی در طول چهار دهه گذشته بسیار بهبود یافته است. با این حال، بیش از 70% از دستگاه های ارتوپدی به دلیل استحکام، دوام و چقرمگی بالا هنوز هم از فلزات ساخته می شوند. بخصوص، تیتانیوم و آلیاژهای آن که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی و سازگاری خوب با بافت بدن به عنوان مواد ایمپلنت پزشکی و دندانپزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. اما با توجه به اینکه دستگاه های ایمپلنت ساخته شده از فلزات به طور معمول مواد مصنوعی هستند، بنابراین زیست سازگاری کمتری را از خود نشان می دهند و هیچگونه عملکرد بیولوژیکی ندارند. برای بهبود زیست سازگاری و افزودن عملکرد بیولوژیکی به فلزات، عملیات سطح یا اصلاح سطح ضروری است.