鈦的應用

    鈦(Ti)---銀灰色金屬，比重4.5，熔點1668°C。 他用希臘神話中大地之子泰坦（Titan）的名字來命名（中文按它原文名稱的譯音，定名為鈦）。在古希臘，“泰坦精神”就是勇往直前的同義詞,用titanium的名字來命名表示金屬鈦所具有的天然強度。 鈦是一種很特別的金屬，質地非常輕盈，卻又十分堅韌和耐腐蝕，它不會像銀會變黑，在常溫下終身保持本身的色調。鈦的熔點與鉑金相差不多，因此常用于航天.軍工精密部件。加上電流和化學處理后，會產生不同的顏色。 鈦如同它的名字一樣是一種具有英雄氣概的金屬，銀亮，輕盈，堅牢。在化學上，大名鼎鼎的強腐蝕劑“王水”能夠吞噬白銀、黃金，以至把號稱“不銹”的不銹鋼侵蝕，變得銹跡斑駁，面目全非。然而，“王水”對鈦卻無可奈何。在“王水”中浸泡了幾年的鈦，依舊锃亮，光彩照人！有優異的抗酸堿腐蝕性；若把鈦加到不銹鋼中，只加百分之一左右，就大大提高抗銹本領。常溫時鈦在空氣中穩定；因為鈦具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等優良的特性，鈦合金強度高，它密度小，強度大，密度是鋼鐵的一半而強度和鋼鐵差不多；鈦既耐高溫，又耐低溫。在-253℃~500℃這樣寬的溫度范圍內都能保持高強度。這些優點正是太空金屬所必備的。鈦的合金是制做火箭發動機的殼體及人造衛星、宇宙飛船的好材料。鈦有“太空金屬”之稱。由于鈦有這些優點，所以５０年代以來，一躍成為突出的稀有金屬。 鈦是一種純性金屬，正因為鈦金屬的“純”，故物質和它接觸的時候，不會產生化學反應。也就是說，因為鈦的耐腐蝕性、穩定性高，使它在和人長期接觸以后也不影響其本質，所以不會造成人的過敏，它是*對人類植物神經和味覺沒有任何影響的金屬。鈦又被人們稱為“親生物金屬”。鈦在醫學上有著獨特的用途。在骨頭損傷處，用鈦片和鈦螺絲釘固定好，過幾個月，骨頭就會長在鈦片上和螺絲釘的螺紋里。新的肌肉就包在鈦片上，這種“鈦骨”就如真的骨頭一樣，甚至可以用鈦制人造骨頭來代替人骨治療骨折。 由于鈦的以上特性，它特有的銀灰色調不論是高拋光.絲光.亞光都有很好的表現，是除貴金屬鉑，金以外*合適的首飾金屬，在國外現代首飾設計中經常使用。但由于鈦的加工技術要求很高，用普通設備很難澆鑄成型，用普通工具又很難將它焊接起來，所以很難形成生產規模。因此，在國內首飾市場很難見到它的蹤影，市場上俗稱鈦金。 鈦金屬具有未來性的特質，皆能增顯氣質，同時歷久彌新，質地輕盈卻格外堅固，是國際上流行的首飾用材。至于款型設計上，極簡干凈的切割，高度的設計性與低調的前衛風格，備受年輕白領的推崇鈦材應用領域 鈦作為一種稀有金屬，具有比重小、強度高、耐高溫、耐腐蝕，是優質的耐蝕輕型結構材料、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業、化學工業和能源工業等部門。90年代以前，鈦材主要用于航空和核潛艇等*技術領域，成為軍事工業的重要戰略物質，并且在冷戰時期由于戰略的需要而獲得快速發展，產量一直保持較快的增長速度。冷戰結束后，由于軍用鈦材需求銳減，從而一度使世界鈦材產量嚴重下降。目前世界鈦應用量*大的仍然是航空航天工業部門，其用量占消費量的50％。不過，隨著鈦材在民營領域使用的推廣力度不斷加大，以及技術的進步帶來的生產成本的降低，鈦在其它民用工業和消費領域的用途發展非常快，部分彌補了軍用工業需求下降的不利影響。因此，世界鈦工業總體來說還處于復蘇期。據專家預計，世界鈦工業將可保持每年5％左右的速度增長。 　　

    我國鈦材需求呈現良好的增長勢頭，近幾年，在我國經濟快速增長的有利條件下，鈦工業有了長足的發展，特別是2002年，我國鈦工業擺脫了多年徘徊不前的狀況，進入了一個新的發展階段。當年，我國海綿鈦產量創歷史新高，已超過3000噸，全國鈦的需求量達到6000-7000噸左右，在2001年增長30％的基礎上，繼續增長了15％。需求的領域來自三個方面：一是軍工項目對鈦的需求量加大；二是航空航天的需求有所增加；三是我國民用領域應用呈突破性增長態勢。這三個方面的增長，刺激著我國鈦工業的發展。 　　

    2002年，鈦材*現身建筑行業。令世人關注的國家大劇院的球狀屋頂用鈦已確定，日本新日鐵被選定為國家大劇院鈦板的供應商。這是我國建筑領域*應用鈦材，開創了建筑領域的先河，必將帶動我國建筑市場鈦材的應用。據悉，正在建設中的杭州大劇院、首都博物館均有意采用鈦材作屋頂及墻外板裝飾。面對龐大的建筑市場，我國鈦加工企業面臨極好的發展機遇，開發適應市場的鈦建材產品。 　　

    2002年我國鈦應用的傳統領域亦有所發展，飛機、船艦、制鹽、制堿、石化、紡織、冶金及電力等部門的用鈦均有提高。 　　

     2002年，鈦在我國民用消費領域也有長足發展，除建材以外，在體育休閑、汽車、醫療、計算機等領域鈦的用量也在快速增長。如高爾夫球頭及球桿的用量已超過1000噸。 　　

    由此可見，在鈦工業的發展中，民用領域是拉動鈦工業發展的新的動力和契機。從近年國內市場發展看，國內鈦材市場需求量趨于增加，在“八五”期間，鈦市場有效需求量8000噸，據全國鈦應用推廣領導小組辦公室對國內市場的調查，到2005年預計國內海綿鈦和鈦加工材的需求量分別為7500噸和5500噸，到2010年國內海綿鈦和鈦加工材的需求量則分別超過1萬噸。 　　

    鈦作為新型金屬材料，是支撐*科學技術進步的重要原材料，是國民經濟發展和產業升級換代的基礎產業。一個國家的鈦/鋼比，是其技術水平和經濟實力的重要標志之一，幾個工業較發達國家海綿鈦/鋼之比保持在萬分之三左右，而我國僅有萬分之零點三。按照我國現階段的工業水平，該比例應當在萬分之一左右，如果要達到這一比例，鈦材市場需求量將擴大兩倍以上，這說明我國現有鈦材市場開發潛力巨大，前景看好。特別是鈦冶煉技術如能取得重大突破，大大降低鈦生產成本，則鈦的需求會爆炸式上升。 　　

    同時也應當看到，高品質原材料的缺乏成為制約我國鈦工業發展的瓶頸。雖然我國的鈦礦儲量豐富，占世界已探明儲量的64%左右，但品位低、易選易采的優質砂礦鈦鐵礦和砂礦金紅石都較少，特別是優質金紅石短缺，尚需進口。我國鈦礦的特點制約了海綿鈦的產量和質量，雖然目前國內海綿鈦的產量基本上能滿足生產的需要，但由于質量的原因，在生產優質鈦錠和鈦材時仍需大量進口高品質的海綿鈦。所以，如不加緊對鈦資源的開發利用，提高海綿鈦的產量和質量，則將制約我國鈦工業的長遠發展。 產業 應用領域 具體的使用部位 原來的主要領域 航空、宇宙航行 噴氣發動機部件、機身部件、火箭、人造衛星、導彈等部件 壓氣機或風扇葉片、盤、機匣、導向葉片、軸、起落架、襟翼、阻流板、發動機艙、隔板、翼梁、燃料箱、火箭燃料室、助推器 化學、石油化工及其他一般工業 尿素、乙酸、丙酮、乙醛、三聚氰酰胺、硝酸、IPA、PO、已二酸、對苯二甲酸、丙烯腈、丙烯內酰胺、丙烯酸脂、無水馬來酸、谷氨酸、濃漂白粉、造紙、紙漿、蘇打、氯氣、表面處理、冶金、環保（排氣、排液、除塵） 熱交換器、反應槽、反應塔、壓力釜、蒸餾塔、凝縮器、離心分離機、攪拌器、鼓風機、閥、泵、管道、計測器、電極基板、電解槽、電鍍用夾具、電極、銅箔用滾筒、電解精煉用電極、EGL電鍍電極糞尿處理設備 發電、海水淡化 原子能、火力、熱地發電、蒸發式海水淡化裝置 透平冷凝器、冷凝器、管板、透平葉片、傳熱管 需求可望增加的新領域 海洋開發、能源 石油、天然氣開采、石油精煉、LNG深海艇、海洋溫差發電、水產養殖、核廢物處理、再處理、濃縮 提升管、熱交換器、耐壓殼體、魚網、離心分離機、磁鐵外套 土木建筑 屋頂、大廈的外表港灣設施、橋梁、海底隧道 屋頂、外壁、裝飾物、小配件類、立柱裝飾、外裝、紀念碑、標牌、門牌、欄桿、管道、防蝕被覆、工具類 運輸機械 汽車部件（四輪車、二輪車） 船用部件 鐵路（直線性電機車及其他） 連桿、閥門、護圈、彈簧、螺栓、螺母、油箱熱交換器、噴射簧片、水翼、通氣管、螺旋槳、架式受電弓、低溫恒溫器、超導電機 民用品 通信、光學儀器、音響設備、醫療、保健、福利 照相機、曝光裝置、印相裝置、電池、海底中繼器、振動板、人工關節、齒科器材、手術器具、起波器、輪椅、手杖、堿離子凈水器、 自行車零件、裝飾品、佩帶物、體育娛樂用品及其他 構架、胎圈、輻條、腳蹬、手表、眼鏡框架、裝飾品、剪子、剃須刀、打火機、高爾夫球棒、網球拍、登山工具、滑雪板、套架、雪橇、雪鏟、馬鐵掌、擊劍面具、釣具、游艇部件、氧氣瓶、潛水刀、熱水瓶、炒鍋、家具、記錄用具、印章、玩具。

    1、密度小，比強度高 金屬鈦的密度為4.51G/㎝3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,但比強度高于鋁合金和高強度合金。 2、彈性模量低 鈦的彈性模量在常溫時為106.4GMPa,為鋼的57%。 3、導熱系數小 金屬鈦的導熱系數小,是低碳鋼的五分之一,銅的二十五分之一。 4、抗拉強度與其屈服強度接近 鈦的這一性能說明了其屈強比(抗拉強度/屈服強度)高,表示了金屬鈦材料在成形時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大,使鈦成型時的回彈能力大。 5、無磁性無毒 鈦是無磁性金屬,在很大的磁場中也不會被磁化,無毒,且與人體組織及血液有好的相溶性,所以被醫療界采用。 6、抗拉性能強 金屬鈦受到機械振動、電振動后,與鋼、銅金屬相比,其自身振動衰減時間*長。利用鈦的確這一性能可做音叉、醫學上的超聲粉碎機振動元件和*音響揚聲器的振動薄膜等。 7、耐熱性能好 新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。 8、耐低溫性能好 鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn)，TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5 Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強度隨溫度的降低而提高,但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性,避免了金屬冷脆性,是低溫

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