钛金属基本知识

钛

钛的发现及命名英国牧师格雷戈尔，是一位矿物爱好者，家中陈列着五颜六色的矿石标本。1791年，他在默纳陈河谷中采集到一种黑色磁性砂，新自动手分析这黑色磁性砂的组成，发现除含有磁铁矿、氧化硅外，还有近一半的棕红色粉未。为解开棕红色粉未之谜，他做了大量的试验。最后，他确信这棕红色粉未中含有一种尚未被人们发现的新金属元素。所以，人们就以发现地“默纳陈”给这种新镏金属元素命了名。 1795年，奥地利科学家克拉普罗特在研究匈牙利出产的金红石时，也发现了格雷戈尔发现的那种奇石物质。便给它起了新名－钛。意思是说，这种金属像古希腊神话中的大力士神“泰坦”那样力大无比。钛的性质钛是银白色金属，熔点为1667℃，密度为4.5克/厘米3。其化学性质与锆相似，而在水溶液中低价钛的某些性质又与钒相似。钛在高温下易与多种气体反应，是良好的吸气剂。在一定温度下它能吸氢，温度升高时又能放氢，可用作贮氢材料。由于钛表面能生成致密的氧化膜，有保护作用，所以钛在海水和大多数酸、碱、盐中有良好的耐蚀性。钛是化学活性高的金属，高温下能和多种元素反应而受到污染，因而给熔炼、铸造、热加工和热处理带来一定困难，钛在自然界中分布极广，地壳中钛的含量，仅次于铝、铁、镁等。比常见的铜、铅和锌的总量还要多。近十年来，由于钛被广泛应用，开发速度加快，被称为倔起的“第三金属”。已发现含钛1%以上的矿物有80多种，但目前工业上使用的仅有金红石和钛铁矿两种。钛的用途钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超过优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。在石油工业上主要作各种容器。现在已有用钛合金制造自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管。在石油工业上主要作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等，钛可用作电极和发电站的冷凝器，以及环境污染控制装置。钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用。在医疗中，钛可作人造骨头和各种器具。钛还是炼钢的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的组元。钛白粉是颜料和油漆的良好原料。碳化钛，碳（氢）化钛是新型硬质合金材料。氮化钛颜色近于黄金，在装饰方面应用广泛。金属

钛的诞生格雷戈尔和克拉普罗特两人发现了钛，但并没得到钛。克拉普罗特渴望早日能从胎氧化物中分离出钛金属，可是进行了一系列试验之后，始终未获成功：因为钛与氧的亲合力太大，不易释出，所以许多化学家为提取纯钛而作的努力，都以失败告终。后来，人们发现，在800℃的高温下，钛容易与氯结合，可用氯取代氧，生成一种新物质——四氯化钛。1910年，美国人亨特用金属钠还原四氯化钛，制得总重量不到1克、纯度高达99.9%的金属钛。

1932年，卢森堡科学家克劳尔用钙还原四氯化钛的制得了钛。1940年，他又在氩气保护下，用镁还原四氯化钛制得钛——即常称镁还原法的海绵钛，这才为钛的现代工业生产奠定了基础。为什么把钛称为稀有金属据地质探明，钛在地球上的储存量非常丰富，总共约7.7亿吨之多，是储量最多的元素之一。那么，为什么把钛称为稀有金属呢？这有历史和显示的原因。从历史原因上看，由于钛与氧的亲和力特别强，以致从1791年发现钛到1910年，近120年内，人们没能看到金属钛是什么样子。1910年，美国人费了九牛二虎之力提炼出不到1克的钛金属。故把钛划入稀有金属系列。从现实原因上看，金属钛的性能、冶炼方法和用途具有其它稀有金属的特点。所以，人们至今仍把这种并非稀有的钛称为稀有金属。钛与植物如今，人们都知道稀土对农作物的增产有很大影响。然而，钛对农作物的影响也不小。匈牙利布达佩斯园艺学院的研究人员使用“钛激素”做肥料，受到了明显效果，我国科技工作者研制的“钛微肥”正在大面积试用。这种肥料用于西红柿、糖用甜菜、玉米，可提高产量约5%—15%；用于葡萄可增加含滩量和维生素；用于苹果树最好，不仅大幅度提高产量，而且使苹果更香甜可口。目前，钛在农作物上的应用，正引起各国科学家的重视。烟幕伪装——四氯化钛的妙用烟幕伪装是一种既古老而又具有现实意义的伪装手段。它可以起到遮蔽目标、迷惑对方的作用，在现代战争中被经常采用。在第一次世界大战中，德军最先使用了烟幕弹，曾经在康勃雷地区迷惑了英国的一支坦克部队，使他们误入德军包围圈，结果全军被歼。第四次中东战争开始阶段，埃及用反坦克导弹，仅两小时就击毁以军坦克130多辆。后来以军大量施放烟幕，损失减少70%。这些事实，引起各国的注意。具有防可见光、雷达、红外线侦察的多性能烟幕，大豆由有色金属离子和化合物组成。目前，烟幕伪装效果好的一个方法是施放一种钛的化合物——四氯化钛，它造成的烟幕延续时间长。能吹气成型的金属——

钛现在有一种叫做超塑性成行和熔接技术，用吹气加工钛材零件的新工艺。在航空和航天工业上所用的钛材零部件，由于用传统的机械加工工艺袄浪费掉70%的钛，致使成品价格昂贵。

采用新工艺后，钛的损耗可降低到10%，而且简化了工艺流程，既省工，又省料。新的工艺方法是按一定形态把钛板材切割下来，垛合在一起焊牢成气密袋，然后把它放入模具，加热至950℃左右，使钛达到“超塑性状态”，同时吹气，使它胀开紧贴住模具内壁，于是一只零件就这样被加工出来了。钛矿之乡——海南岛广东省的海南岛蕴藏着丰富的钛铁矿资源，开采钛砂的矿点有250多个。从文昌县铺前港到南部三亚市的“天涯海角”，在长达500多公里的东海岸线上，几乎到处都有钛铁矿。西海岸的钛铁胯骨内资源虽不如东海岸丰富，但储量之多也是少见的。据勘察资料表明，广东省的海滨砂矿型钛矿石占全国总储量的85%，而海南岛的钛铁矿则占广东省储量的80%。因此海南岛素有“钛矿之乡”的美称/ 海南岛的海滨砂矿不仅钛的含量高，而且伴有大量的锆英石、独居石、金红石、黄金、锡石等十多种矿物。攀西地区钛资源世界驰名攀西大陆古裂谷带，宽100余公里，是距今月2—3亿年钱就形成的一条古裂谷带。这条裂谷带地址构造复杂，岩浆及地震活动频繁，岩石类型多样。因而，它得天独厚，矿藏丰富，是一个罕见的“聚宝盆”。已发现的矿藏有55种，其中含有钛、钼、镍、钒、金、铂族金属、稀土和稀有金属等多种有色金属。具有工业储量的矿产有44种，成矿区有1599余处，大中型矿产地有90多处。现已探明，仅钒钛磁铁矿的储量约近100亿吨，居全国第一位，在世界上也有重要地位。