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元素小百科丨上天下海,，這種金屬“鈦”強了

浪聲 2023-12-12 | 閱讀：947

鈦金屬日益被人們重視,，被譽為“現(xiàn)代金屬”和“戰(zhàn)略金屬”,，是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰(zhàn)略物資，由于鈦具有熔點高,、比重小,、耐腐蝕、導熱系數(shù)低,、高低溫度耐受性能好,、在急冷急熱條件下應力小等特點，其商業(yè)價值在二十世紀五十年代開始被人們認識,，被應用于航空,、航天、化工,、石油,、電力等高科技領域。

元素特征

鈦是一種化學元素,，化學符號Ti,，原子序數(shù)22，在化學元素周期表中位于第4周期,、第IVB族,。是一種銀白色的過渡金屬,，其特征為重量輕、強度高,、具金屬光澤,，耐濕氯氣腐蝕。

鈦的密度為4.54g/立方厘米,，比鋼輕43% ,，比久負盛名的輕金屬鎂稍重一些。機械強度卻與鋼相差不多,，比鋁大兩倍,，比鎂大五倍。鈦耐高溫,，熔點1942K,，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K,。

液態(tài)鈦幾乎能溶解所有的金屬,，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中制得的鈦鋼堅韌而富有彈性,。鈦與金屬Al,、Sb、Be,、Cr,、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。

1795年,，德國化學家克拉普魯斯（Martin Heinrich Klaproth）在研究金紅石時也發(fā)現(xiàn)了該種氧化物,，并以希臘神Titans命名了其中的未知金屬物質，中文音譯為“鈦”,。當他知道格雷戈爾之前的發(fā)現(xiàn)后,，也取得了一些馬納坎礦物的樣本，并證實它含鈦,。

1795年,，德國化學家克拉普魯斯（Martin Heinrich Klaproth）在研究金紅石時也發(fā)現(xiàn)了該種氧化物，并以希臘神Titans命名了其中的未知金屬物質,，中文音譯為“鈦”,。當他知道格雷戈爾之前的發(fā)現(xiàn)后，也取得了一些馬納坎礦物的樣本,，并證實它含鈦,。

鈦元素的發(fā)現(xiàn)

鈦最早的發(fā)現(xiàn)者是來自于英國的格雷戈爾（Reverend William Gregor），1791年,，他在英國馬納坎附近的一條小溪旁發(fā)現(xiàn)一些會被磁鐵吸引的黑沙,，分析出里面含有氧化鐵和一種無法鑒別的金屬氧化物。

鈦元素的分布

鈦屬于稀有金屬，實際上鈦并不稀有,，其在地殼中的豐度占第七位,，占0.45%，遠遠高于許多常見的金屬,。但由于鈦的性質活潑,，對冶煉工藝要求高，使得人們長期無法制得大量的鈦,，從而被歸類為“稀有”的金屬,。用于冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）和鈣鈦礦等,。礦石經(jīng)處理得到易揮發(fā)的四氯化鈦,，再用鎂還原而制得純鈦。

中國鈦資源總量9.65億噸,，居世界之首,，占世界探明儲量的38.85%，主要集中在四川,、云南,、廣東、廣西及海南等地,，其中攀西（攀枝花西昌）地區(qū)是中國最大的鈦資源基地,，鈦資源量為8．7億噸。

中國探明的鈦資源分布在21個?。ㄗ灾螀^(qū),、直轄市）共108個礦區(qū),。主要產(chǎn)區(qū)為四川，其次有河北,、海南,、廣東、湖北,、廣西,、云南、陜西,、山西等?。▍^(qū)）。

鈦的應用

01在軍工方面的應用

鈦在軍事工業(yè)方面有著十分廣闊的用途,。核動力潛艇,、水翼艇、迫擊炮身管,、反坦克導彈,、導彈發(fā)射器、坦克防護板,、防彈背心等大量用鈦,。據(jù)資料介紹，一艘臺風級核潛艇,，用鈦量高達9000噸,，由此可見軍工對鈦材的需求巨大。

02在航天航空方面的應用

鈦廣泛用于航空工業(yè),，民用飛機用鈦量約占構架重量的20～25%,。此外，戰(zhàn)略火箭發(fā)動機,、宇宙飛船,、人造衛(wèi)星天線等也大量用鈦。

03在海洋產(chǎn)業(yè)方面的應用

在海水中,，鈦具有其他金屬材料無法比擬的耐蝕性能,，特別是耐受海水的高速沖刷腐蝕。目前,，美國,、日本、法國等國家都已研制出各種先進的鈦制深潛器,、潛艇,、海底實驗室裝置來進行海洋研究。此外，沿海電站,、海上采油設備,、海水淡化、海洋化工生產(chǎn),、海水養(yǎng)殖業(yè)等都廣泛采用鈦制設備和裝置,。

04在化工方面的應用

目前鈦設備的應用已從最初的“純堿與燒堿工業(yè)”擴展到整個化工行業(yè)，設備種類已從小型,、單一化發(fā)展到大型、多樣化,。據(jù)化工部門預計,，化工行業(yè)的年用鈦量將超過1500噸。二十世紀70～80年代以后,，我國真空制鹽企業(yè)逐步開始采用鈦金屬材料制造設備,，結果設備腐蝕情況大大改觀。

05在石油精煉中的應用

在石油精煉過程中,，石油加工產(chǎn)品與冷卻水中的硫化物,、氯化物和其他腐蝕劑，對煉油裝置特別是低溫輕油部位的常減壓塔頂冷凝設備的腐蝕性嚴重,，設備腐蝕問題已經(jīng)成為困擾煉油工業(yè)的突出問題之一,。近年來美國、日本等國將鈦制設備引入到這些高腐蝕的環(huán)節(jié),，取得了很好的效果,。

06在汽車工業(yè)方面的應用

鈦的輕質、高強度等性能早已被汽車制造商所關注,，鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史,，目前賽車幾乎都使用了鈦材，日本汽車用鈦已超過600噸,，隨著全球汽車工業(yè)的發(fā)展,，汽車用鈦還在快速增加。

07在醫(yī)學中的應用

隨著醫(yī)療技術的提高,，在人體內(nèi)植入金屬是十分常見的外科手術,，由于鈦金屬具有與人體組織排異反應弱，目前被廣泛于人工骨骼,、人工關節(jié),、人造牙等人體植入物方面得到廣泛的應用。此外,，鈦在制藥機械,、醫(yī)療器械方面的應用也得到進一步的認識，未來需求不可低估,。

08在體育和日用品方面的應用

鈦在全球高爾夫球具制造領域的消耗數(shù)量巨大,，每年用于鈦高爾夫球具制造的鈦材量高達6000多噸,。此外，網(wǎng)球拍,、羽毛球拍,、滑雪杖、雪鏟,、登山冰杖,、登山釘、雪撬,、擊劍防護面罩,、釣魚桿、自行車,、眼鏡架,、手表、工藝品以及其它生活用品都廣泛使用鈦材,。

09在能源材料中的應用

除上述用途外,，鈦在電池材料、核工業(yè),、建筑材料,、地熱開發(fā)、電力,、尤其探勘與開發(fā)等方面都有廣泛應用,。

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