鈦工業的應用以及發展歷程
發布時間：2022-04-03
鈦工業的應用以及發展歷程
1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當年，產量只有2噸。1955年產量激增到2萬噸。1972年，年產量達到了20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據統計，目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達一千噸以上極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。
鈦的耐熱性很好，熔點高達1725℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強堿的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以后取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃的。
現在，人們開始用鈦來制造潛艇一——鈦潛艇。由于鈦非常堅固，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。
鈦耐腐蝕，所以在化學工業上經常要用到它。過去，化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統統換掉。現在，用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續不斷地使用五年，計算起來反而合算得多。
鈦的最大缺點是難于提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心地防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時候，空氣與水當然是嚴格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧。現在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。
人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點，在煉鋼的時候，氮很輕易溶解在鋼水里，當鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質量。所以煉鋼工人往鋼水里加進金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。
當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500℃。如用比較耐熱的鋁合金制造機翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金乙鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦仍然有很好的韌性而不發脆。
利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。
鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強，不易起化學變化，永遠是雪白的。非凡可貴的是鈦白無毒。它的熔點很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實驗器皿等。
二氧化鈦是世界上最白的東西，1克二氧化鈦可以把450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質大10倍，因此，鈔票紙和美術品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。
四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。非凡是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農業上，人們利用四氟化鈦來防霜。
鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當它受壓力而改變外形的時候，會產生電流，一通電又會改變外形。于是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產生電流，由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產生超聲波。現在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時候的壓力；醫生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。
冶煉鈦時，要經過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但制造這種電爐又談何輕易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態鈦的坩堝，因為一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就會被液態鈦奪走。后來，人們終于發明了一種“水冷銅坩堝”的電爐。這種電爐只有中心一部分區域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經能夠生產幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。
來源：搜鈦網
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