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新一代金屬中的寵兒--鈦及鈦合金 |
| 來(lái)源：鈦，鈦合金，鈦棒，鈦板，鈦設(shè)備，鈦管，鈦絲 發(fā)布時(shí)間：2012-8-23 11:11:20 |
鋼是20世紀(jì)前流行世界的金屬，鋁、鎂是20世紀(jì)流行世界的金屬，那么鈦及鈦合金就是本世紀(jì)金屬中的寵兒！
人們?cè)缭?789年就在鈦磁鐵礦中發(fā)現(xiàn)了二氧化鈦（TiO2）,但是由于鈦的熔點(diǎn)很高（約1660℃），必須在高溫下冶煉，而高溫下鈦的化學(xué)性質(zhì)又很深入淺出，因此冶煉鈦特別困難，人們也一直將鈦稱為“稀有金屬”。其實(shí)呢，正好相反，鈦是地殼中含量較多的元素之一，約占地殼重量的0.6％，位居第力九位，是銅的80倍，銀的6萬(wàn)倍，而鈦資源在常用金屬中則僅將于鐵、鋁、鎂（其在地殼中的含量分別為8.13％、5％、2.1％）而列居第四位。
一直到20世紀(jì)50年代左右，人們終于找到了適用于鈦合金的冶煉工藝及設(shè)備——真空自耗電極電弧爐，這樣才使得鈦開(kāi)始走向工業(yè)化的生產(chǎn)。不過(guò)，最初的產(chǎn)量很少，直到20世紀(jì)80才有圈套的發(fā)展，就金屬的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，鈦可以說(shuō)是名副其實(shí)的“小弟弟”！
可是這個(gè)小弟弟卻具有不尋常的綜合優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)人見(jiàn)人愛(ài)的“多面手”。它比鋼輕得多（密度只有鋼的60％左右），但比鋼和鋁更加結(jié)實(shí)（以同等重量而論），而且能抗腐蝕、耐高溫、碉低溫，還無(wú)磁、無(wú)毒、具有記憶功能等等。因?yàn)榧绱吮姸嗟膬?yōu)點(diǎn)于一身，因此，鈦被人們稱為是繼鐵、鋁之后的”第三金屬。”
鈦可以廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。目前藍(lán)天上飛行的飛機(jī)很多老師用鋁合金制造的。但是，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到兩倍音速時(shí)，機(jī)身的溫度會(huì)比一倍音速的飛機(jī)高大約100℃;漢速度達(dá)到3倍音速的時(shí)候，機(jī)身溫度又會(huì)高出200℃，達(dá)到大約300℃，這里鋁合金的強(qiáng)度將會(huì)大大降低，如果強(qiáng)行飛行，鋁合金飛機(jī)會(huì)在空中碎裂，發(fā)生十分可怕的空難事故。所以，人們一般將飛機(jī)速度達(dá)到音速2～3倍的區(qū)域看作是難以逾越的“熱障”。那么，能不能越過(guò)這個(gè)障礙呢？能！倡用鋁合金做機(jī)身是不行的，必須尋找更加優(yōu)異的材料，而鈦合金就是這些新型材料中的佼佼者。鈦合金在溫度達(dá)到550℃時(shí)，強(qiáng)度仍無(wú)明顯的變化，所以它能勝任飛機(jī)以3～4倍音速下的飛行。
更可貴的是，鈦合金還同時(shí)具有優(yōu)異的耐低溫性能，可在－196℃～－253℃的低溫下保持較好的延伸性和韌性，特別適合于太空一干二凈對(duì)材料的要求。因此，鈦又被稱為“太空金屬”，廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星的外殼、航天飛機(jī)的骨架和蒙皮、衛(wèi)星的登月艙及推進(jìn)系統(tǒng)等，美國(guó)“雙子星座”宇宙飛船座艙幾乎全部用鈦制成。
另外，由于鈦具有極好的耐腐蝕性能，在相關(guān)有重要的應(yīng)用。鈦是目前能大量生產(chǎn)的、幾乎不被海水腐蝕的金屬之一，是艦船、海洋工程理想材料。比如，俄羅斯的臺(tái)風(fēng)級(jí)核潛艇每艘用鈦就達(dá)到9000噸，不僅能增加潛水深度，而且可提高航行速度。鈦還被大量用于海洋石油開(kāi)采和海濱電站。因此，鈦又被稱為“海洋金屬”。鈦的耐腐蝕性能，更令它能在化工領(lǐng)域大顯身手?，F(xiàn)在，各種鈦制設(shè)備已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到氯堿、純堿、尿素、鹽等各種制造行業(yè)，為這些行業(yè)帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
而且，鈦無(wú)毒、無(wú)磁性的特性，鈦合金的彈性模量和人體骨骼的彈性模量相近，與人體具有很好的相容性，因此又被稱為“生物金屬”。用鈦片和鈦螺絲治療骨折，有意想不到的效果，只要過(guò)幾個(gè)月，新骨和肌肉就會(huì)和鈦片結(jié)合起來(lái)。因此，鈦是理想的人體牙科植入物和人工關(guān)節(jié)材料。
鈦還是記憶合金家庭的重要組成成員，鎳鈦合金就是人們最早發(fā)現(xiàn)具有記憶疚的合金，這種合金能“記住”自己的天頭，漢它受到外力而變形后，只要給予相應(yīng)溫度，又能“故態(tài)復(fù)萌”，恢復(fù)原形。而且由于含有鈦，它的強(qiáng)度也很高。因此，這種合金成為用途最廣的開(kāi)關(guān)記憶合金，直到今天，它仍是性能最好的開(kāi)形狀記憶合金之一。
另外，作為結(jié)構(gòu)霉?fàn)€，鈦由于比（強(qiáng)度與密度之比）很高，在很多要求輕型、耐重荷的場(chǎng)合下，比鋼鐵這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料更有優(yōu)勢(shì)。比如，我國(guó)正在興建的國(guó)家大劇院，其開(kāi)的屋頂就采用了鈦——不銹鋼復(fù)合板，開(kāi)了我國(guó)在建筑領(lǐng)域使用鈦的先河。鈦在美國(guó)車早已應(yīng)用于建筑行業(yè)，又如，1984年開(kāi)日本東京電力博物館就采用了鈦板作為屋頂，面積達(dá)750平方米，共用鈦材1噸。
鈦的出現(xiàn)，將金屬材料的使用帶入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。鈦的優(yōu)異性能使其成為“智慧金屬”和“全能金屬”，鈦的未來(lái)可以說(shuō)前途無(wú)量。 |
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