鈦金屬材料的應用及前景

金屬鈦具有很多優良的性能：鈦的比重為4.5g/cm3，僅為普通結構鋼的56%，而強度與普通結構鋼相當或更高，在金屬結構材料中，鈦的比強度是最高的。

　　鈦的熔點為1668℃，比鐵、鎳稍高，比鋁、鎂的熔點高1000℃以上。因此，作為輕金屬結構材料，鈦合金具有比鋁、鎂合金好得多的熱強性，最高使用溫度可達600℃。

　　鈦在氧化性氣氛中極易在表面與氧形成一層堅固的氧化物薄膜，是其在氧化性酸、堿、鹽介質，特別是在濕氯氣和海水中，具有優異的抗腐蝕性能。

　　鈦具有同素異構的結晶構造，885℃以上為密排六方晶格的β相，以下為體心立方晶格的α相。因此，加入不同的合金元素后，鈦合金可分成α-、β-和α+β三類。鈦的同素異構性使其在加入不同合金元素時能得到性能截然不同的合金和具有大的熱處理效應。

　　鈦的膨脹系數為8.2×10-6/℃，較一般結構金屬小，在急冷急熱時應力小，適于在溫度變化的環境中使用。

　　鈦具有好的韌性和抗疲勞性能，焊接性能也很好。鈦的低溫性能好，在-196℃下，也不呈現低溫脆性，這些性能都非常適合結構運用。

　　鈦的導熱系數小、無磁，某些鈦合金還具有超導性能、記憶性能和貯氫性能等功能。

　　由于鈦所具有的一系列優良性能，資源又很豐富，鈦的工業生產問世后，立即受到世界普遍高度重視。1947年美國率先實現海綿鈦生產工業化，當年生產2噸海綿鈦，1957年就發展到15000多噸。日本在1952年、前蘇聯在1954年均相繼開始了海綿鈦的生產。中國也于1958年開始了海綿鈦的試生產，現在已形成了完整的鈦工業體系。當前，世界上有鈦工業的國家主要是美國、獨聯體、日本、英國、中國和德國。

　　鈦的應用首先是從軍工和航空工業開始的。早在1951年美國就將鈦材用于飛機上，到1961年美國用于飛機制造的鈦材達3940噸，占鈦材總用量的77%，如果加上導彈和空間技術用鈦，占鈦材用量的95%。前蘇聯、英國的鈦材也主要用在軍事和航空工業。進入70年代后，鈦的優良性能逐步在民用工業中得到普遍認識，鈦在冶金、化工、電力等民用工業上的應用逐年增加，用量也穩步增長?，F在，美國非宇航用鈦已超過30%，獨聯體為50%，日本由于歷史原因，鈦材幾乎全部用于民用工業。

　　中國是一個鈦資源十分豐富的國家，經過幾十年的發展，目前已形成從鈦礦、海綿鈦、鈦冶煉和鈦材生產、鈦設備制造的整體工業體系。中國的鈦工業同樣是為航空而興起的，我國在上世紀80年代確定了大力推廣鈦材民用的方針，國家又適時地采取了扶持的政策，鈦工業才走上了穩定發展的道路。但是，目前中國鈦工業的規模和鈦材的產量與世界發達國家還有很大的差距，在民用工業上鈦的用量也還較小，其原因是鈦金屬材料的優越性還沒有被廣泛認識，再加上鈦材料昂貴的價格使很多企業不能承受，直接影響了鈦材料的推廣使用。要使中國的鈦工業得到高速發展，必須大力宣傳和推廣使用鈦金屬材料，使鈦金屬材料的優越性和使用鈦材料可帶來的經濟和社會效益廣為人知

　　金屬鈦的用途

　　碳化鈦（TiC）頗象碳化鐵，具有金屬光澤?？伤忍蓟F具有更高的熔點和更高的硬度。所以,它有著實際應用價值。

　　用鈦制器皿保存的食物，色、香、味經久不衰；鈦制炊具既輕巧,又不會生銹，最合科學衛生。

　　用鈦合金制成的高壓容器，能夠耐受2500個大氣壓的高壓。

　　鈦和鎳組成的合金，被成為“記憶合金”。這種合金制成預先確定的形狀,再經定型處理后,若受外力變形，只要稍微加熱便可恢復原來的面貌。這種合金目前已在不少領域得到應用。如美國阿波羅號飛船上用的天線，就是這種記憶合金；上海第一醫學院附屬第九人民醫院已將這種記憶合金用于婦女絕育手術中；另外還可用于儀表、電子裝置等領域。

　　現在，對鈦的廣泛使用最大障礙是鈦很難冶煉。因為鈦的熔點很高,冶煉鈦就要在更高的溫度下進行,而在高溫下鈦的化學性質又變得很活潑，因此冶煉要在惰性氣體保護下進行,還要不使用含氧材料，這就對冶煉設備、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、導彈、宇宙飛船、人造衛星等方面。

　　目前人類對鈦的應用僅僅是一個良好的開端，金屬鈦的前程無量,所以鈦被授予“21世紀金屬”的稱號。