钛的应用

    钛(Ti)---银灰色金属，比重4.5，熔点1668°C。 他用希腊神话中大地之子泰坦（Titan）的名字来命名（中文按它原文名称的译音，定名为钛）。在古希腊，“泰坦精神”就是勇往直前的同义词,用titanium的名字来命名表示金属钛所具有的天然强度。 钛是一种很特别的金属，质地非常轻盈，却又十分坚韧和耐腐蚀，它不会像银会变黑，在常温下终身保持本身的色调。钛的熔点与铂金相差不多，因此常用于航天.军工精密部件。加上电流和化学处理后，会产生不同的颜色。 钛如同它的名字一样是一种具有英雄气概的金属，银亮，轻盈，坚牢。在化学上，大名鼎鼎的强腐蚀剂“王水”能够吞噬白银、黄金，以至把号称“不锈”的不锈钢侵蚀，变得锈迹斑驳，面目全非。然而，“王水”对钛却无可奈何。在“王水”中浸泡了几年的钛，依旧锃亮，光彩照人！有优异的抗酸碱腐蚀性；若把钛加到不锈钢中，只加百分之一左右，就大大提高抗锈本领。常温时钛在空气中稳定；因为钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等优良的特性，钛合金强度高，它密度小，强度大，密度是钢铁的一半而强度和钢铁差不多；钛既耐高温，又耐低温。在-253℃~500℃这样宽的温度范围内都能保持高强度。这些优点正是太空金属所必备的。钛的合金是制做火箭发动机的壳体及人造卫星、宇宙飞船的好材料。钛有“太空金属”之称。由于钛有这些优点，所以５０年代以来，一跃成为突出的稀有金属。 钛是一种纯性金属，正因为钛金属的“纯”，故物质和它接触的时候，不会产生化学反应。也就是说，因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，它是*对人类植物神经和味觉没有任何影响的金属。钛又被人们称为“亲生物金属”。钛在医学上有着独特的用途。在骨头损伤处，用钛片和钛螺丝钉固定好，过几个月，骨头就会长在钛片上和螺丝钉的螺纹里。新的肌肉就包在钛片上，这种“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替人骨治疗骨折。 由于钛的以上特性，它特有的银灰色调不论是高抛光.丝光.亚光都有很好的表现，是除贵金属铂，金以外*合适的首饰金属，在国外现代首饰设计中经常使用。但由于钛的加工技术要求很高，用普通设备很难浇铸成型，用普通工具又很难将它焊接起来，所以很难形成生产规模。因此，在国内首饰市场很难见到它的踪影，市场上俗称钛金。 钛金属具有未来性的特质，皆能增显气质，同时历久弥新，质地轻盈却格外坚固，是国际上流行的首饰用材。至于款型设计上，极简干净的切割，高度的设计性与低调的前卫风格，备受年轻白领的推崇钛材应用领域 钛作为一种稀有金属，具有比重小、强度高、耐高温、耐腐蚀，是优质的耐蚀轻型结构材料、新型的功能材料和重要的生物工程材料，主要用于航空航天工业、化学工业和能源工业等部门。90年代以前，钛材主要用于航空和核潜艇等*技术领域，成为军事工业的重要战略物质，并且在冷战时期由于战略的需要而获得快速发展，产量一直保持较快的增长速度。冷战结束后，由于军用钛材需求锐减，从而一度使世界钛材产量严重下降。目前世界钛应用量*大的仍然是航空航天工业部门，其用量占消费量的50％。不过，随着钛材在民营领域使用的推广力度不断加大，以及技术的进步带来的生产成本的降低，钛在其它民用工业和消费领域的用途发展非常快，部分弥补了军用工业需求下降的不利影响。因此，世界钛工业总体来说还处于复苏期。据专家预计，世界钛工业将可保持每年5％左右的速度增长。 　　

    我国钛材需求呈现良好的增长势头，近几年，在我国经济快速增长的有利条件下，钛工业有了长足的发展，特别是2002年，我国钛工业摆脱了多年徘徊不前的状况，进入了一个新的发展阶段。当年，我国海绵钛产量创历史新高，已超过3000吨，全国钛的需求量达到6000-7000吨左右，在2001年增长30％的基础上，继续增长了15％。需求的领域来自三个方面：一是军工项目对钛的需求量加大；二是航空航天的需求有所增加；三是我国民用领域应用呈突破性增长态势。这三个方面的增长，刺激着我国钛工业的发展。 　　

    2002年，钛材*现身建筑行业。令世人关注的国家大剧院的球状屋顶用钛已确定，日本新日铁被选定为国家大剧院钛板的供应商。这是我国建筑领域*应用钛材，开创了建筑领域的先河，必将带动我国建筑市场钛材的应用。据悉，正在建设中的杭州大剧院、首都博物馆均有意采用钛材作屋顶及墙外板装饰。面对庞大的建筑市场，我国钛加工企业面临极好的发展机遇，开发适应市场的钛建材产品。 　　

    2002年我国钛应用的传统领域亦有所发展，飞机、船舰、制盐、制碱、石化、纺织、冶金及电力等部门的用钛均有提高。 　　

     2002年，钛在我国民用消费领域也有长足发展，除建材以外，在体育休闲、汽车、医疗、计算机等领域钛的用量也在快速增长。如高尔夫球头及球杆的用量已超过1000吨。 　　

    由此可见，在钛工业的发展中，民用领域是拉动钛工业发展的新的动力和契机。从近年国内市场发展看，国内钛材市场需求量趋于增加，在“八五”期间，钛市场有效需求量8000吨，据全国钛应用推广领导小组办公室对国内市场的调查，到2005年预计国内海绵钛和钛加工材的需求量分别为7500吨和5500吨，到2010年国内海绵钛和钛加工材的需求量则分别超过1万吨。 　　

    钛作为新型金属材料，是支撑*科学技术进步的重要原材料，是国民经济发展和产业升级换代的基础产业。一个国家的钛/钢比，是其技术水平和经济实力的重要标志之一，几个工业较发达国家海绵钛/钢之比保持在万分之三左右，而我国仅有万分之零点三。按照我国现阶段的工业水平，该比例应当在万分之一左右，如果要达到这一比例，钛材市场需求量将扩大两倍以上，这说明我国现有钛材市场开发潜力巨大，前景看好。特别是钛冶炼技术如能取得重大突破，大大降低钛生产成本，则钛的需求会爆炸式上升。 　　

    同时也应当看到，高品质原材料的缺乏成为制约我国钛工业发展的瓶颈。虽然我国的钛矿储量丰富，占世界已探明储量的64%左右，但品位低、易选易采的优质砂矿钛铁矿和砂矿金红石都较少，特别是优质金红石短缺，尚需进口。我国钛矿的特点制约了海绵钛的产量和质量，虽然目前国内海绵钛的产量基本上能满足生产的需要，但由于质量的原因，在生产优质钛锭和钛材时仍需大量进口高品质的海绵钛。所以，如不加紧对钛资源的开发利用，提高海绵钛的产量和质量，则将制约我国钛工业的长远发展。 产业 应用领域 具体的使用部位 原来的主要领域 航空、宇宙航行 喷气发动机部件、机身部件、火箭、人造卫星、导弹等部件 压气机或风扇叶片、盘、机匣、导向叶片、轴、起落架、襟翼、阻流板、发动机舱、隔板、翼梁、燃料箱、火箭燃料室、助推器 化学、石油化工及其他一般工业 尿素、乙酸、丙酮、乙醛、三聚氰酰胺、硝酸、IPA、PO、已二酸、对苯二甲酸、丙烯腈、丙烯内酰胺、丙烯酸脂、无水马来酸、谷氨酸、浓漂白粉、造纸、纸浆、苏打、氯气、表面处理、冶金、环保（排气、排液、除尘） 热交换器、反应槽、反应塔、压力釜、蒸馏塔、凝缩器、离心分离机、搅拌器、鼓风机、阀、泵、管道、计测器、电极基板、电解槽、电镀用夹具、电极、铜箔用滚筒、电解精炼用电极、EGL电镀电极粪尿处理设备 发电、海水淡化 原子能、火力、热地发电、蒸发式海水淡化装置 透平冷凝器、冷凝器、管板、透平叶片、传热管 需求可望增加的新领域 海洋开发、能源 石油、天然气开采、石油精炼、LNG深海艇、海洋温差发电、水产养殖、核废物处理、再处理、浓缩 提升管、热交换器、耐压壳体、鱼网、离心分离机、磁铁外套 土木建筑 屋顶、大厦的外表港湾设施、桥梁、海底隧道 屋顶、外壁、装饰物、小配件类、立柱装饰、外装、纪念碑、标牌、门牌、栏杆、管道、防蚀被覆、工具类 运输机械 汽车部件（四轮车、二轮车） 船用部件 铁路（直线性电机车及其他） 连杆、阀门、护圈、弹簧、螺栓、螺母、油箱热交换器、喷射簧片、水翼、通气管、螺旋桨、架式受电弓、低温恒温器、超导电机 民用品 通信、光学仪器、音响设备、医疗、保健、福利 照相机、曝光装置、印相装置、电池、海底中继器、振动板、人工关节、齿科器材、手术器具、起波器、轮椅、手杖、碱离子净水器、 自行车零件、装饰品、佩带物、体育娱乐用品及其他 构架、胎圈、辐条、脚蹬、手表、眼镜框架、装饰品、剪子、剃须刀、打火机、高尔夫球棒、网球拍、登山工具、滑雪板、套架、雪橇、雪铲、马铁掌、击剑面具、钓具、游艇部件、氧气瓶、潜水刀、热水瓶、炒锅、家具、记录用具、印章、玩具。

    1、密度小，比强度高 金属钛的密度为4.51G/㎝3,高于铝而低于钢、铜、镍,但比强度高于铝合金和高强度合金。 2、弹性模量低 钛的弹性模量在常温时为106.4GMPa,为钢的57%。 3、导热系数小 金属钛的导热系数小,是低碳钢的五分之一,铜的二十五分之一。 4、抗拉强度与其屈服强度接近 钛的这一性能说明了其屈强比(抗拉强度/屈服强度)高,表示了金属钛材料在成形时塑性变形差。由于钛的屈服极限与弹性模量的比值大,使钛成型时的回弹能力大。 5、无磁性无毒 钛是无磁性金属,在很大的磁场中也不会被磁化,无毒,且与人体组织及血液有好的相溶性,所以被医疗界采用。 6、抗拉性能强 金属钛受到机械振动、电振动后,与钢、铜金属相比,其自身振动衰减时间*长。利用钛的确这一性能可做音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和*音响扬声器的振动薄膜等。 7、耐热性能好 新型钛合金可在600℃或更高的温度下长期使用。 8、耐低温性能好 钛合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn)，TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5 Zr-1.5Mo等为代表的低温钛合金,其强度随温度的降低而提高,但塑性变化却不大。在-196-253℃低温下保持较好的延性及韧性,避免了金属冷脆性,是低温