洞察钛界，钛有深度

       钛自1791年首次被发现，人类用200年的时间对其进行提纯和研究，发现钛不仅具有密度小、强度高、耐蚀性能优异、良好的生物相容性等特点，还具有形状记忆、超导、贮氢等三种特殊功能。这让钛得以广泛应用在化工、航空、医疗、汽车、3C等名工业领域，成为不可或缺之金属材料。

       钛的制作流程

       钛在高温下性质十分活泼，很容易和氧、氮、氢、碳等元素化合，因此要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。

       工业上大量生产钛的方法是克洛尔法：首先用氯气和碳作用于钛铁矿（TiFe03）或金红石（Ti02），然后通过蒸馏，将所得到的四氯化钛（TiCl4）同三氯化铁（FeCl3）分离，最后用金属镁(Mg)还原四氯化钛，得到金属钛。

       镁还原的主要反应方程式：

       TiCl4+ 2Mg=Ti+2MgCl

       流程图：

       钛的世界工业发展现状

       2023年，全球钛矿产量为980万吨（折合为Ti02含量）中国产量占比为37%。

       钛的三种特殊功能

       （1）形状记忆功能

       指的是Ti-50%Ni(原子)合金，在一定的温度条件下，能够恢复它原来形状的本领，称这种材料为形状记忆合金。

       （2）超导功能

       指的是Nb-Ti合金，当温度下降到接近绝对零度时，Nb-Ti合金制成的导线，会失去电阻，任意大的电流通过，导线都不会发热，没有能耗，Nb-Ti被称为超导材料。

       （3）贮氢功能

       指的是Ti-50%Fe（原子）合金，具有大量吸收氢气的本领。利用Ti-Fe的这一特征，可把氢安全的贮存起来，即贮存氢不一定使用钢制高压气瓶。在一定条件下还可以让Ti-Fe把氢放出来，Ti-Fe被称为贮氢功能。

       钛的七大特性

       （1）耐热性能好

       通常铝在150℃，不锈钢在310°C即失去了原有性能，而钛合金在500°C左右仍保持良好的力学性能。

       （2）低温性能好

       某些钛合金（如Ti-5A1-2.5SnELI）的强度随温度的降低而提高，但塑性降低得不多，可用在载人飞船上作超低温容器和贮箱使用。

       （3）无磁

       钛无磁性，它用于潜艇壳体，不会引起水雷的爆炸。

       （4）热导率小

       钛的热导率小，仅为钢的1/5，铝的1/13，铜的1/25。

       （5）密度小、强度高、比强度大

       钛的密度是4.51g/cm3，为钢的57%，钛比铝重不到两倍，强度比铝大三倍。钛合金的比强度（强度/密度之比值）是常用工业合金中最大的。

       （6）耐蚀性能优异

       钛在常温下就能在表面形成致密氧化膜，抵抗海水、酸碱等腐蚀，非常适合海洋和化工环境。

       （7）生物相容性高

       钛与人体组织和血液有很好的相容性，无毒且不会引发人体过敏反应，广泛用于人工关节、牙科种植体等医疗领域。

       编辑：张欣怡

       内容来源：陕西机电职业技术学院 钛 · 科技馆