迎接钛时代来临

作者:              发布时间:2008-07-31


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      纯净的钛,从外形看很象钢铁,也是银灰色。但是和钢相比,钛的硬度和钢差不多,而重量只有同体积钢铁的1/2,熔点也比钢铁高。和铝比较,只比铝稍重一点,但比铝的硬度大两倍。其比重虽然只有铁的1/2,但却像铜一样经得起锤击和拉延。把钛和铁放在炼钢炉中,当铁早已熔化成铁水时,钛却依然自若;钛和钢同在超低温环境下,钢会变得脆弱无能,而钛却会变得更加坚硬,而且具有超导电性能;在酸碱溶液中,钢铁会被腐蚀得千疮百孔,而钛则安然无恙;钢铁在海水中会迅速锈蚀变质,而钛则可至少保持5年以上不锈蚀。↑      早在1795年,人们在分析矿石的时候,就发现了钛元素。钛在地壳元素的大家庭里排行第9。比铜镍铅锌的总和还要多16倍。含钛的矿物达70种之多。↑      钛还有许多优良性能,它的耐热性很好,在1725℃的高温下才开始熔化,而钢的熔点要比它低200℃。它比钢轻43%,比铝稍微重一些,但比铝的硬度大两倍。它的机械强度也大,比纯铁大一倍,比铝几乎大5倍。因此钛是制造飞机、火箭、导弹和宇宙飞行器的优异材料。使用钛后,可以大大减轻飞机机身的重量,如飞行速度2.7倍音速、乘座230名乘客的喷气客机,用不锈钢制造时重量为281t,改用钛合金后为227t。有的飞机结构材料95%是用钛做的,所以称为“钛飞机”。↑      现在,钛又应用于宇宙航行上。它主要用于制作燃料及氧化剂箱和高压容器,少量用于火箭、导弹发动机壳体,以及飞船的船舱、骨架、推进系统和升降舵尾翼的翼梁等。一般用钛代替钢后,可使重量减轻几十到几百公斤。重量减轻有很大意义,可以大大减轻发射重量,对三级火箭来说,第一级火箭每减轻1kg,可使发射总重减轻5kg,二、三级火箭每减轻1kg,发射总重分别减轻8kg和30~100kg。重量减轻还可以节省大量昂贵的燃料和节约制造与发射费用。↑      钛在冶金工业中也有突出贡献。在钢中加入钛能促使钢的晶粒细化,可提高钢的耐热和耐蚀性能,并能改善钢的低温和加工性能。它在炼钢工艺中还是良好的脱氧剂和除气剂,而且又是不锈钢和其它合金钢的重要组分。↑       钛具有优良的抗蚀性能,在淡水、海水、湿氯气、硝酸、铬酸、醋酸……等介质中几乎不被腐蚀;甚至在“王水”中,也不会被腐蚀。所以钛已广泛用于舰艇、常规武器、化工、石油、冶金等工业。钛在人体内能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应,钛放入人体内经长期观察未发现人体内有游离的钛离子,所以它还广泛应用于医疗器械。↑       此外,钛的一些化合物,例如二氧化钛、四氯化钛、氮化钛、钛酸钡等,分别在化工、农业、机械和电子工业中有许多用途。↑       另外,钛在接近-273℃的低温时具有超导性,含50%钛和50%铌的合金是目前比较理想的超导材料。用钛作饮具既轻又不生锈,且能保持食品原有的味道。钛还可以用来制油漆,我们常用的白色油漆,就是钛和氧的化合物,称为钛白。钛和氯的化合物四氯化钛很易水解,它遇上空气中的水气,就会变成氯化氢和二氧化钛,这种化合物可以用来消灭害虫和防霜等。↑       把钛划为稀有金属,实为冤案。钛元素在地壳元素的家庭里排行第9,比铜镍铅锌的总和还要多16倍,含钛的矿物达70种之多。在我国海岸边,有着一片片的钛矿层,储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。在粘土、砂石、煤、石油甚至水中都含有钛。那为什么要给它戴上“稀有金属”的帽子钛的被埋没,完全是由于笨拙的冶炼方法造成的。它平时总是和氧紧紧地抱在一起,难解难分。到目前为止,在工业上还没有一种好办法直接把钛和氧分开而得到金属钛。人们只好请氯、钠或镁从中周旋,炼出金属钛。在冶炼中要是遇到千分之几的氧,钛就会发脆,变得毫无用处。↑       1947年,人们才开始在工厂里冶炼钛,当年,产量只有2t。1955年,产量激增到2万t。1972年,年产量达到了20万t。↑       目前,世界各国的冶金、材料科学家都在孜孜不倦地从事钛冶炼的研究。钛将会成为继铜、铁、铝之后被人们广泛使用的金属,对人类作出越来越大的贡献。
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