鈦是一種化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)Ti,原子序數(shù)22,在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一種銀白色的過渡金屬,其特征為重量輕、強(qiáng)度高、具金屬光澤,耐濕氯氣腐蝕。
鈦被認(rèn)為是一種稀有金屬,這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對(duì)豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣布于地殼及巖石圈之中。鈦亦同時(shí)存在于幾乎所有生物、巖石、水體及土壤中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦?zhàn)畛R姷幕衔锸嵌趸仯捎糜谥圃彀咨伭稀F渌衔镞€包括四氯化鈦(TiCl4)(作催化劑及用于制造煙幕或空中文字)及三氯化鈦(TiCl3)(用于催化聚丙烯的生產(chǎn))。
鈦屬于稀有金屬,實(shí)際上鈦并不稀有,其在地殼中的豐度占第七位,占0.45%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于許多常見的金屬。但由于鈦的性質(zhì)活潑,對(duì)冶煉工藝要求高,使得人們長(zhǎng)期無法制得大量的鈦,從而被歸類為“稀有”的金屬。用于冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦(FeTiO3)、金紅石(TiO2)和鈣鈦礦等。礦石經(jīng)處理得到易揮發(fā)的四氯化鈦,再用鎂還原而制得純鈦。
鈦的強(qiáng)度大,純鈦抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)180kg/mm²。有些鋼的強(qiáng)度高于鈦合金,但鈦合金的比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和密度之比)卻超過優(yōu)質(zhì)鋼。鈦合金有好的耐熱強(qiáng)度、低溫韌性和斷裂韌性,故多用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件和火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件。鈦合金還可作燃料和氧化劑的儲(chǔ)箱以及高壓容器。現(xiàn)在已有用鈦合金制造迫擊炮座板及無后座力炮的發(fā)射管。在石油工業(yè)上主要作各種容器、反應(yīng)器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和閥等。鈦可用作電極和發(fā)電站的冷凝器以及環(huán)境污染控制裝置。鈦鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療中,鈦可作人造骨頭和各種器具。鈦還是煉鋼的脫氧劑和不銹鋼以及合金鋼的組元。鈦白粉是顏料和油漆的良好原料。碳化鈦,碳(氫)化鈦是新型硬質(zhì)合金材料。氮化鈦顏色近于黃金,在裝飾方面應(yīng)用廣泛。
鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè),有"空間金屬"之稱;另外,在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。
工業(yè)純鈦的雜質(zhì)含量較化學(xué)純鈦要多,因此其強(qiáng)度、硬度也稍高,其力學(xué)性能及化學(xué)性能與不銹鋼相近,比起鈦合金純鈦強(qiáng)度較好,在抗氧化性方面優(yōu)于奧氏體不銹鋼,但耐熱性較差,TA1、TA2、TA3依次雜質(zhì)含量增高,機(jī)械強(qiáng)度、硬度依次增強(qiáng),但塑性韌性依次下降。
β 型鈦:β型鈦合金屬可熱處理強(qiáng)化,合金強(qiáng)度高、焊接性、壓力加工性良好,但性能不穩(wěn)定,且熔煉工藝復(fù)雜。
十大性能
密度小,比強(qiáng)度高
金屬鈦的密度為4.51g/立方厘米,高于鋁而低于鋼、銅、鎳,但比強(qiáng)度位于金屬之首。
折疊耐腐蝕性能
鈦是一種非常活潑的金屬,其平衡電位很低,在介質(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定,如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。這是因?yàn)殁伜脱跤泻艽蟮挠H和力,在空氣中或含氧的介質(zhì)中,鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜,保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機(jī)械磨損也會(huì)很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。
為了提高鈦的耐蝕性,研究出氧化、電鍍、等離子噴涂、離子氮化、離子注入和激光處理等表面處理技術(shù),對(duì)鈦的氧化膜起到了增強(qiáng)保護(hù)性作用,獲得了所希望的耐腐蝕效果。針對(duì)在硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣和高溫氯化物等生產(chǎn)中對(duì)金屬材料的需要 ,開發(fā)出鈦-鉬、鈦-鈀、鈦-鉬-鎳等一系列耐蝕鈦合金。鈦鑄件使用了鈦-32鉬合金,對(duì)常發(fā)生縫隙腐蝕或點(diǎn)蝕的環(huán)境使用了鈦-0.3鉬-0.8鎳合金或鈦設(shè)備的局部使用了鈦-0.2鈀合金,均獲得了很好的使用效果。
折疊耐熱性能
新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長(zhǎng)期使用。
折疊耐低溫性能
鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)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,是低溫容器,貯箱等設(shè)備的理想材料。
折疊抗阻性
金屬鈦受到機(jī)械振動(dòng)、電振動(dòng)后,與鋼、銅金屬相比,其自身振動(dòng)衰減時(shí)間最長(zhǎng)。利用鈦的這一性能可作音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機(jī)振動(dòng)元件和高級(jí)音響揚(yáng)聲器的振動(dòng)薄膜等。
折疊無磁性、毒性
鈦是無磁性金屬,在很大的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化,無毒且與人體組織及血液有好的相溶性,所以被醫(yī)療界采用。
折疊抗拉強(qiáng)度
鈦的這一性能說明了其屈強(qiáng)比(抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度)高,表示了金屬鈦材料在成形時(shí)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(shí)的回彈能力大。
折疊換熱性能
金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比碳鋼和銅低,但由于鈦優(yōu)異的耐腐蝕性能,所以壁厚可以大大減薄,而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝,減少了熱組,鈦表面不結(jié)垢也可減少熱阻,使鈦的換熱性能顯著提高。
折疊彈性模量
鈦的彈性模量在常溫時(shí)為106.4GMPa,為鋼的57%
折疊吸氣性能
鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬,在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。
吸氣性能
鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬,在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。










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