鈦金屬的主要用途是什么？

【專家解說】：鈦是一種過渡金屬，在過去一段時(shí)間內(nèi)人們一直認(rèn)為它是一種稀有金屬。從20世紀(jì)40年代以后，鈦及其化合物被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、軍工、醫(yī)療以及石油化工等領(lǐng)域；因?yàn)殁伨哂腥埸c(diǎn)高、硬度大、可塑性強(qiáng)、密度小、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)；鈦外觀似鋼，具有銀灰光譯。鈦的強(qiáng)度大，鈦合金抗拉強(qiáng)度達(dá)180kg/mm3。鈦的特性是密度小(4.51g/cm3），硬度大，熔點(diǎn)高(1675℃），高純度鈦具有良好的可塑性,但當(dāng)有雜質(zhì)存在時(shí)變得脆而硬。在室溫時(shí)鈦不與氯氣、稀硫酸、稀鹽酸和硝酸作用，但能被氫氟酸、磷酸、熔融堿侵蝕。鈦很容易溶解于H2SO4中，鈦?zhàn)钔怀龅男阅苁菍?duì)海水的抗腐蝕性很強(qiáng)．鈦在地殼中約占總重量的0.42%,在金屬世界里排行第七,含鈦的礦物多達(dá)70多種．目前鈦的用途發(fā)展很快，已被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、軍工、輕工、化工、紡織、醫(yī)療以及石油化工等領(lǐng)域。 極細(xì)的鈦粉，是火箭的好燃料；鈦的抗腐蝕能力，比常用的不銹鋼強(qiáng)15倍,使用壽命比不銹鋼長(zhǎng)10倍以上。鈦在外科醫(yī)療手術(shù)上的應(yīng)用，也非常引人入勝。目前，外科接骨是用不銹鋼，使用不銹鋼有一個(gè)缺點(diǎn)，就是接骨愈合之后，要把不銹鋼片再取出來，這是件十分痛苦的事。不然,不銹鋼會(huì)因生銹而對(duì)人體產(chǎn)生危害。如果改用鈦制的“人造骨胳”將使骨科技術(shù)完全改觀。在頭損壞的地方,用鈦片與鈦螺絲釘，過了幾個(gè)月，骨頭就會(huì)重新生長(zhǎng)在鈦片的小孔與螺絲里,新的肌肉纖維就包在鈦的薄片上，鈦骨骼宛如真正的骨骼一樣和血肉相聯(lián)，起到支撐和加固作用,所以,鈦被人們贊譽(yù)為“親生物金屬”?，F(xiàn)在它已開始應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肋關(guān)節(jié)、頭蓋骨、主動(dòng)心瓣、骨骼固定夾等方面。 在煉鋼工業(yè)中，少量鈦是良好的脫氧、除氮及除硫劑。 二氧比鈦是一種寶貴的白色顏料，叫鈦白。鈦白兼有鉛白的掩蓋性能和鋅白的持久性能，它是世界上最白的物質(zhì)之一，而且鈦白無(wú)毒。現(xiàn)在每年用做顏料的二氧化鈦有幾十萬(wàn)噸。 由于二氧化鈦具有高熔點(diǎn)的性質(zhì)，常被用來制造耐火玻璃、釉料、琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗(yàn)器皿等。 四氯化鈦在濕空氣中會(huì)冒出大量白煙。由于它具有這種特性,在軍事上常用它作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水汽多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長(zhǎng)城,擋住了敵人的視線。 鈦酸鋇晶體被廣泛應(yīng)用于超聲波儀器和水底探測(cè)器中。這是因?yàn)榫哂惺軌簲馗淖冃螤顣r(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流；一旦通電又會(huì)改變形狀。把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便會(huì)產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測(cè)知超聲波的強(qiáng)弱；相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。 在用金色裝飾工藝品和日用品中，由于它們的硬度低、容易刺破和磨損，不能耐久。當(dāng)在這些物質(zhì)的表面鍍一層氮化鈦時(shí)，外觀幾乎和黃金的鍍層一模一樣，而比黃金以及硬質(zhì)合金更耐磨，這種鍍層被譽(yù)為具有“永不磨損性”。 有機(jī)鈦聚合物，可用作表面活性劑、分散劑、抗水劑或防銹劑。 目前人類使用的四個(gè)系列的貯氫金屬中，鈦系是其中一種，也是比較便宜的一種，但目前人類還沒有找到更理想的“貯氫金屬”，一旦這個(gè)問題解決了，人們就可以用氫做燃料。 “鈦飛機(jī)”可以減輕機(jī)體重量5噸，多載乘客100多名。在新型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，鈦合金已占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)重量的18～25％；在最新出現(xiàn)的超音速飛機(jī)上，鈦的使用量幾乎占到整個(gè)機(jī)體結(jié)構(gòu)總重量的95％，所以，如果沒有鈦合金就很難發(fā)展目前的超音速飛機(jī)。 用鈦制造的潛艇，不僅比鋼制潛艇經(jīng)久耐用，而且可以潛入更大的深度，鈦潛艇可以下潛到4500米以下，這是鋼制潛艇無(wú)法逾越的界限。用鈦制造軍艦、輪船，不用涂漆，在海水中航行幾年也不會(huì)生銹。由于鈦不是鐵磁體物質(zhì)，不會(huì)被磁水雷發(fā)現(xiàn)，這點(diǎn)在軍事上特別重要，如果沒有鈦煉成的耐熱鋼，目前使用的常規(guī)武器步槍和機(jī)槍的壽命也只能是最初的4.5秒。 利用鈦和鋯對(duì)空氣的強(qiáng)大吸收力，可以除去空氣，造成真空。用鈦鋯合金制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十億分之一。 鈦鈮合金是理想的超導(dǎo)材料。清華大學(xué)利用光學(xué)干涉原理和離子氮化鈦處理制成了畫面清晰、層次分明的山川水墨畫。 在目前使用的最常見的兩種不銹鋼中，鉻鎳鈦18－8－1型（含鉻18%、鎳8%、鈦1%)是工業(yè)上最常用的。 碳化鈦（TiC）頗象碳化鐵，具有金屬光澤?？伤忍蓟F具有更高的熔點(diǎn)和更高的硬度。所以,它有著實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 用鈦制器皿保存的食物，色、香、味經(jīng)久不衰；鈦制炊具既輕巧,又不會(huì)生銹，最合科學(xué)衛(wèi)生。 用鈦合金制成的高壓容器，能夠耐受2500個(gè)大氣壓的高壓。 鈦和鎳組成的合金，被成為“記憶合金”。這種合金制成預(yù)先確定的形狀,再經(jīng)定型處理后,若受外力變形，只要稍微加熱便可恢復(fù)原來的面貌。這種合金目前已在不少領(lǐng)域得到應(yīng)用。如美國(guó)阿波羅號(hào)飛船上用的天線，就是這種記憶合金；上海第一醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院已將這種記憶合金用于婦女絕育手術(shù)中；另外還可用于儀表、電子裝置等領(lǐng)域。 現(xiàn)在，對(duì)鈦的廣泛使用最大障礙是鈦很難冶煉。因?yàn)殁伒娜埸c(diǎn)很高,冶煉鈦就要在更高的溫度下進(jìn)行,而在高溫下鈦的化學(xué)性質(zhì)又變得很活潑，因此冶煉要在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行,還要不使用含氧材料，這就對(duì)冶煉設(shè)備、工藝提出了很高的要求。目前冶煉的鈦70%左右用在制造飛機(jī)、導(dǎo)彈、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等方面。 金屬鈦的前程無(wú)量,所以鈦被授予“21世紀(jì)金屬”的稱號(hào)。