钛金属材料及其广泛的应用领域

   2020-09-01 互联网彭杰20270
核心提示:地球表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位(地壳中元素排行:氧、

   地球表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位(地壳中元素排行:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛)。随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。

   钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首,是不锈钢的3倍,是铝合金的1.3倍。熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。

 钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。

  由于钛所具有的一系列优良性能,资源又很丰富,钛的工业生产问世后,立即受到世界普遍高度重视。1947年美国率先实现海绵钛生产工业化,当年生产2吨海绵钛,1957年就发展到15000多吨。日本在1952年、前苏联在1954年均相继开始了海绵钛的生产。中国也于1958年开始了海绵钛的试生产,现在已形成了完整的钛工业体系。当前,世界上有钛工业的国家主要是美国、独联体、日本、英国、中国和德国。
    钛的应用首先是从军工和航空工业开始的。早在1951年美国就将钛材用于飞机上,到1961年美国用于飞机制造的钛材达3940吨,占钛材总用量的77%,如果加上导弹和空间技术用钛,占钛材用量的95%。前苏联、英国的钛材也主要用在军事和航空工业。进入70年代后,钛的优良性能逐步在民用工业中得到普遍认识,钛在冶金、化工、电力等民用工业上的应用逐年增加,用量也稳步增长。现在,美国非宇航用钛已超过30%,独联体为50%,日本由于历史原因,钛材几乎全部用于民用工业。
    中国是一个钛资源十分丰富的国家,经过几十年的发展,目前已形成从钛矿、海绵钛、钛冶炼和钛材生产、钛设备制造的整体工业体系。中国的钛工业同样是为航空而兴起的,我国在上世纪80年代确定了大力推广钛材民用的方针,国家又适时地采取了扶持的政策,钛工业才走上了稳定发展的道路。但是,目前中国钛工业的规模和钛材的产量与世界发达国家还有很大的差距,在民用工业上钛的用量也还较小,其原因是钛金属材料的优越性还没有被广泛认识,再加上钛材料昂贵的价格使很多企业不能承受,直接影响了钛材料的推广使用。要使中国的钛工业得到高速发展,必须大力宣传和推广使用钛金属材料,使钛金属材料的优越性和使用钛材料可带来的经济和社会效益广为人知。 

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