元素发现史金属钛5

元素发现史金属钛(5)

四.钛一一21世纪的金属

有人将铜、铁、铝分别称为第一代第二代，第三代金属，而他们的接班人即第四代金属，就是金属中的“后起之秀”一一钛。

钛的拉丁文名称“tanium”，得名于古希腊神话中的大力士“泰坦”，钛的外观很像铁，也呈银灰色。和铁相比，两者的硬度差不多，但钛的质量却只有同体积铁的一半，熔点也比铁要高得多，比号称“不怕火”的黄金的熔点还要高℃。纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工。此外钛在常温下性质很稳定，就是在强酸、强碱里也不会被腐蚀。

即使是在航空工业中称霸已久的铝，面对钛也只能自愧不如。和铝相比，钛只比铝稍重一点，但硬度却比铝大2倍。钛具有良好的可塑性，超凡的韧性，惊人的抗腐蚀性，能在—℃∽℃的温度范围内保持高强度，可以说性能极其优越。当飞机的速度超过音速的2.2倍时，飞机和空气的剧烈摩擦产生的温度会超过℃，这时铝合金的强度会剧烈下降，而钛却泰然自若。难怪，在美国的最新式战斗机中，钛的用量达全机质量的90%以上，从20世纪60年代起，钛就成了卫星、火箭、宇宙飞船的重要材料。

钛除了有“空间金属”的美称外，还有“深海金属”的美名。一般的舰船是用钢铁制成的，会因海水腐蚀而锈损。而钛不仅强度高，且表面有致密的氧化膜，长期在海水中也不会被腐蚀，将钛放入海水中，数年取出后仍光亮如初。如果用钛来制造船只，就可以不用担心海水的腐蚀了。另一方面，海水中深度每增加10米，压强就会增加一个大气压，因此制造潜水艇船体所用的材料必须具有强度大、耐腐蚀的特性，钛恰好可以从容胜任。年，苏联用3多吨钛建造了当时世界上航行速度最快的核潜艇。美国海军也制成了以钛合金为材料的深海潜艇，能在4米的深海中航行。

钛还有一个奇特的性能：它是一种“亲生物金属”，植入人体后不会引起过敏反应，加之它与骨骼密度相仿，因此可在医疗上用来制造人造骨，只要在人体骨骼损坏的地方填进钛片和钛螺丝，过了几个月，骨头就会在钛片的小孔和螺丝钉的螺孔中生长，新的肌肉纤维就包在钛部件上面，这种“钛骨”与真的骨头几乎没什么不同。

钛不但本身有着这些优异的性能，而且还有着一个无与伦比的优点：液态的钛几乎能溶解所有的金属，通过加入各种其他金属元素，可以得到各种各样的钛合金，以改善钛的性能，适应不同领域的需要。例如铝锡钛合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作，以钛铝钒合金为代表的超塑性合金有着超长的伸长率，非常便于加工成型。还有一些钛合金不仅强度高，而且耐高温和低温的性能也很好。

由于钛的性能如此优异，人们称钛为“未来的钢铁”、“21世纪的金属”。现在，钛和钛合金在船舶、化工、电子器件和通信设备等领域得到了大量的应用，并已成为火箭、导弹和航天飞机等尖端科技领域不可缺少的材料。

可是人们不仅要问，既然钛这么好，为什么在我们的日常生活中还是很难看见钛的身影呢？是因为它的含量特别小吗？答案是否定的。钛在地壳元素的大家庭里排名第九，其含量仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁等，比铜、镍、铅、锌的总和还要多16倍。那为什么长期以来给它戴上了“稀有金属”的帽子呢？这是由于笨拙的冶炼方法所造成的。钛在高温总是和氧、碳等许多元素紧紧结合在一起，很难分离。目前，工业上还没有一种好办法，直接把钛和氧分开得到金属钛，因此目前钛的价格昂贵，限制了它的广泛使用。

年人们首次得到纯钛。年才开始在工厂里炼钛，当年产量仅两吨。年钛的年产量已达20万吨。目前大规模生产高纯度的钛，仍是冶金工业追求的目标。相信随着科技的发展，在提高冶炼技术和降低成本的前提下，用不了太久，钛将很快脱颖而出，成为金属材料界居于“统治地位”的金属。

值得一提的是，我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量就越大4.2亿吨，接近国外探明的钛储量的总和。