钛的基本知识

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钛材料知识点总结大全

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钛材料知识点总结大全钛材料是一种轻量、高强度、耐腐蚀的金属材料,由于其优异的性能,在航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域得到了广泛应用。

为了更好地了解钛材料,下面将对钛材料的相关知识点进行总结。

1. 钛材料的物理性能钛是一种具有金属光泽的银白色金属,其密度为4.51克/立方厘米,比重仅为1/2.7,属于轻质金属。

此外,钛的熔点为1668摄氏度,具有良好的的耐高温性能。

2. 钛材料的化学性能钛是一种不活泼的金属,能在大多数化学介质中稳定存在。

它具有良好的耐腐蚀性能,可以在酸、碱、盐等腐蚀介质中长期使用而不受腐蚀。

3. 钛材料的机械性能钛具有优异的机械性能,其抗拉强度可以达到600-1000兆帕,屈服强度为550兆帕。

此外,钛材料还具有优秀的韧性和疲劳强度,适用于各种动态负荷条件下的使用。

4. 钛材料的加工性能钛材料的加工性能相对较差,主要表现为高硬度、难切削、易产生变形和割裂等特点。

因此,在加工过程中需要采取适当的工艺和措施来保证钛材料的加工质量。

5. 钛材料的热处理钛材料通常采用α-β相结构,可通过热处理来调整其组织结构,提高其力学性能。

常用的热处理工艺包括固溶处理、时效处理、等温回火处理等。

6. 钛合金的分类钛合金是指钛与其他金属元素形成的合金,可以根据其组成和性能分为α型、α+β型、β型和ψ型等不同种类的钛合金。

7. 钛材料的表面处理钛材料的表面处理可以提高其表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性,常见的表面处理工艺包括阳极氧化、阳极电泳涂层、喷砂处理等。

8. 钛材料的焊接钛材料的焊接相对较为复杂,主要问题包括氧化、氢捕集、氢致脆、热影响区等。

适当的焊接工艺和措施可以有效降低这些问题。

9. 钛材料的应用领域钛材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优异性能,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械、化工、海水淡化等领域。

10. 钛材料的发展趋势随着科学技术的不断进步,钛材料的生产工艺和性能不断改善,其应用领域也不断拓展。

钛的基本知识

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b)管材生产方法。
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钛生产设备:轧管机
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钛生产设备: 退火炉
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钛加工材:
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1936年W.克劳尔在氩气中以镁还原四氯化钛,获得海 绵钛,该技术转让给美国矿山局,实现了海绵钛生产的工 业化。1948年制造出约10吨海绵钛。海绵钛塑性差,不能 直接加工成金属制品,必须经真空特殊熔练方法,海绵钛 生产至今仍限于前苏联独联体国家(俄罗斯、乌克兰、哈 萨克斯坦)、美国、日本和中国。 目前,以美国剑桥大学为代表的FFC法等新的熔炼方法 多国正加紧进行攻关,若有突破,必将引发钛工业的一场 变革。
钛设备:
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第二章、钛的应用 及其前景展望
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一、钛的应用
钛是第二次 世界大战后发展起来的一种重要金属材料, 是航空航天工业的主要材料。作为优质轻型耐蚀的结构材 料、新型功能材料与重要的生物工程材料,被誉为仅次于 铁、铝之后正在崛起的“第三金属”,人们又称其为“海 洋金属”、“太空金属”,由于钛资源丰富、应用广泛, 人们寄予极大希望。 F15战斗机 约30T每架 最终制品约5T每架
化工, 50.10%
航空航天, 8.50% 电力, 12.20%
国外航空工业用钛比例大,2011年14.8万吨钛材中,航空用钛材 6.4万吨,占43.2%。

钛及钛合金基础知识

钛及钛合金基础知识

钛及钛合金基础知识
1.钛及其合金的性能
纯钛的密度为4.5 g/cm3,熔点为1 668℃。

钛及其合金具有很多的优点,如抗蚀能力强,尤其是抗海水及其抗蒸汽腐蚀能力比铝合金、不锈钢和镍合金还高;在各种浓度的硝酸和铬酸中以及稀硫酸、苛性碱溶液中的稳定性好;焊接性好,低温韧性好,强度低,塑性好;易于冷压力加工。

但是,其工艺性和切削加工性很差,冷变形易开裂,在热加工时易吸收氢、氧、氮及碳等杂质,导致塑性和冲击韧性降低,为热加工(铸、锻、焊、热处理)带来不少麻烦。

2.钛合金分类、特性及应用
钛合金按其退火后的组织可分为3个类型:α型、β型和α+β型。

(1) α型钛合金α型钛合金所含的合金元素主要为铝和锡。

当温度在400℃以下时,它的总体性能较好,组织稳定,焊接性能好,焊缝韧性高。

但强度不高,也不能热处理强化。

因此,它通常用于制造350℃以下经冲压或焊接成形的零件。

(2) β型钛合金β型钛合金能进行热处理强化,焊接性及压力加工性也比较好。

但总体性能不稳定,冶炼工艺也较复杂,所以目前不常用。

(3) α+β型钛合金α+β型钛合金的力学性能变化范围宽,可适应各种不同的用途。

可进行热处理强化,并且它的工艺性较好,便于压力成形。

但是它的焊接性差,高温下具有较大的热强度。

因此,它常用来制造
400℃下长期工作的零件。

例如,TC4是用途最广的钛合金,用量占现有钛合金的一半。

钛金属基本知识

钛金属基本知识

钛钛的发现及命名英国牧师格雷戈尔,是一位矿物爱好者,家中陈列着五颜六色的矿石标本。

1791年,他在默纳陈河谷中采集到一种黑色磁性砂,新自动手分析这黑色磁性砂的组成,发现除含有磁铁矿、氧化硅外,还有近一半的棕红色粉未。

为解开棕红色粉未之谜,他做了大量的试验。

最后,他确信这棕红色粉未中含有一种尚未被人们发现的新金属元素。

所以,人们就以发现地“默纳陈”给这种新镏金属元素命了名。

1795年,奥地利科学家克拉普罗特在研究匈牙利出产的金红石时,也发现了格雷戈尔发现的那种奇石物质。

便给它起了新名-钛。

意思是说,这种金属像古希腊神话中的大力士神“泰坦”那样力大无比。

钛的性质钛是银白色金属,熔点为1667℃,密度为4.5克/厘米3。

其化学性质与锆相似,而在水溶液中低价钛的某些性质又与钒相似。

钛在高温下易与多种气体反应,是良好的吸气剂。

在一定温度下它能吸氢,温度升高时又能放氢,可用作贮氢材料。

由于钛表面能生成致密的氧化膜,有保护作用,所以钛在海水和大多数酸、碱、盐中有良好的耐蚀性。

钛是化学活性高的金属,高温下能和多种元素反应而受到污染,因而给熔炼、铸造、热加工和热处理带来一定困难,钛在自然界中分布极广,地壳中钛的含量,仅次于铝、铁、镁等。

比常见的铜、铅和锌的总量还要多。

近十年来,由于钛被广泛应用,开发速度加快,被称为倔起的“第三金属”。

已发现含钛1%以上的矿物有80多种,但目前工业上使用的仅有金红石和钛铁矿两种。

钛的用途钛的强度大,纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。

有些钢的强度高于钛合金,但钛合金的比强度(抗拉强度和密度之比)却超过优质钢。

钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性,故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。

钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。

现在已有用钛合金制造自动步枪,迫击炮座板及无后座力炮的发射管。

在石油工业上主要作各种容器。

现在已有用钛合金制造自动步枪,迫击炮座板及无后座力炮的发射管。

有色金属材料(钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等)基础知识

有色金属材料(钛及其合金、镍及其合金、铜及其合金、锆、钽等)基础知识
(b)钛与氢的关系:极强的吸氢能力:常温下α钛中可达到0.18%(重量比,下同)的氢,250℃时,钛开始剧烈吸氢,319℃时,氢含量达到1.6%,可以利用钛来贮存氢.大量吸氢后导致氢脆(又叫氢腐蚀)形成钛氢粉末,所以设备介质中含氢不能用钛制造.
(c)、钛与氧的关系:常温下氧化,200-300℃形成致密的氧化膜,400℃反应加快,600℃与氧剧烈反应,钛在常温液态氧3.5Kg/Cm2中燃烧,钛的着火很难扑灭,不能用水只能隔绝空气.。
3)、钛的导热系数低,约为碳钢的1/4.5,稍低于不锈钢。加工硬化倾向很大,所以切削刀尖温度偏高(可能导致钛工件着火,刀具退火报废),加工速度不宜过快(比钢的切削速度低25-50%,约为8-20m/sec),刀具要锋利,切削过程中不能停刀,冷却剂进行充分冷却。尽管钛设备导热系数低会引起较大的热应力或热疲劳应力,但此缺点为它的线膨胀系数较低所补偿;且不影响传热效率,这是由于钛具有较好的抗污染能力;不使气体呈膜状凝结而成滴状凝结;能耐较高流速的冲刷腐蚀;能使设备壁或管壁制作的很薄的特点。因此钛具有较好的传热性能。
(a)钛的熔炼:钛在自然界中以TiO2(即金红石)形式存在,第一步:TiO2+Cl2+C=TiCl4+CO2(气态)即把O形成气态,否则会与Ti形成可逆反应;第二步:TiCl4+2Mg=Ti(即蜂窝状的海绵钛)+2MgCl2;第三步:将海绵钛作成电极放置在真空自耗电弧炉中熔炼成比重为4.51的金属钛铸件.
(f)、钛与S、P的关系:450℃以上钛与P发生反应形成Ti2P,高温时钛与熔化硫和气体硫发生反应,熔化的钛与气体硫之间的反应特别激烈,生成脆性的TiS2
(g)、钛与铁元素的关系:熔融态的钛铁会形成TiFe、TiFe2这些晶间化合物,组织为针尖状的熔点为2000℃的马氏体,使钛的塑性降低,并形成吸氢吸氧的通道。所以在焊接钛钢复合板设备时必须先焊接基板的里面,外清根,后外层,再贴条焊接复层。

钛合金基础知识

钛合金基础知识

钛合金基础知识嘿,朋友们!今天咱来聊聊钛合金这玩意儿。

钛合金啊,就像是金属世界里的明星!你说它有多厉害呢?咱就打个比方,普通的金属可能就像是老实巴交的普通人,干着常规的活儿。

但钛合金可不一样,它就像是个全能运动员,干啥啥行!它特别轻,轻到啥程度呢?就好像一片羽毛,但可别小瞧了这片“羽毛”,它的强度那可是杠杠的!比很多金属都要硬气得多。

你想想看,那么轻的东西,还那么结实,这不是很神奇吗?钛合金的耐腐蚀性也超强。

把它放在各种恶劣的环境里,它都能稳稳地待着,就像一个坚强的战士,啥苦都能吃,啥罪都能受。

不管是酸啊碱啊,还是其他乱七八糟的腐蚀性东西,都拿它没办法。

而且啊,钛合金的耐热性也很棒。

一般的金属可能稍微热点就受不了啦,变形啦啥的。

钛合金可不会,再高的温度它也能扛得住,简直就是耐高温的勇士!咱生活中很多地方都能看到钛合金的身影呢。

比如说飞机上,那可是大量用到了钛合金。

飞机在天上飞,那得又轻又结实啊,钛合金不就正好合适嘛。

还有那些高级的医疗器械,钛合金在里面也是大显身手。

你说钛合金这么好,它就没点缺点吗?嘿,还真有!它的价格可不便宜呢,这就像是一个优秀的人,可能有点小脾气一样。

但这也没办法呀,好东西总是会贵一些嘛。

咱再想想,如果没有钛合金,那得少了多少好玩的东西啊。

飞机可能没那么安全,医疗器械可能也没那么好用。

所以说啊,钛合金可真是个宝!咱得好好珍惜钛合金,好好利用它的优点,让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜。

它就像是我们的好朋友,默默地为我们服务着。

咱可不能亏待了它,是不是?反正我是觉得钛合金太牛啦,你们难道不这么认为吗?。

钛基本知识

钛基本知识

钛基本知识介绍从发现钛元素到制得纯品,历时一百多年。

而钛真正得到利用,认识其本来的真面目则是本世纪40年代以后的事情了。

地理表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多6l倍。

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希罕。

海滩上有成亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停地淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。

这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。

1947年,人们才开始在工厂里冶炼钛。

当年,产量只有2吨。

1955年产量激增到2万吨。

1972年,年产量达到了 20万吨。

钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。

现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。

据统计,目前世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。

钛的耐热性很好,熔点高达1725℃。

在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。

就连最凶猛的酸——王水,也不能腐蚀它。

钛不怕海水,有人曾把一块钛沉到海底,五年以后取上来一看,上面粘了许多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪的。

现在,人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。

由于钛非常结实,能承受很高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。

钛没有磁性,用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。

钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。

过去,化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。

不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸,每隔半年,这种部件就要统统换掉。

现在,用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢部件贵一些,但是它可以连续不断地使用五年,计算起来反而合算得多。

钛的最大缺点是难于提炼。

主要是因为钛在高温下化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。

钛的基本知识

钛的基本知识

熔炼钛渣基本知识钛是一种金属元素,钛有13种同位素,其中稳定同位素5个,其余8个为不稳定的微量同位素,钛的最高氧化钛通常是正四价。

钛广泛应用于航空航天、化工、冶金、电力、船舶和日常生活中。

由于钛的化学活性很强,所以自然界中没有单质存在,总是和氧结合在一起。

在矿中钛主要以TiO2和钛酸盐形式存在。

FeO、Fe2O3、TiO2三者可形成无限固溶体。

钛铁矿是一种以偏钛酸铁晶格为基础的多组分复杂固溶体,熔点是1470ºC。

理论分子式为Fe TiO3(FeO·TiO2),分岩矿和砂矿,岩矿储量大,FeO/ Fe2O3高,结构致密,不易将TiO2与其他成分分离。

砂矿储量小,FeO/ Fe2O3小,结构疏松,易将TiO2与其他成分分离。

世界上90%以上钛矿用于生产钛白。

钛的氧化物中主要是TiO2,此外还有许多低价氧化物,如TiO、Ti2O3、Ti3O5。

高价氧化物,如TiO3、Ti2O7等,它们彼此可形成固溶体。

TiO2在自然界中存在三种同素异型钛态,即金红石型、锐钛型和板钛型。

金红石型TiO2是最稳定的一种,即使在高温下也不发生转化和分解。

锐钛型TiO2仅在低温下稳定,610ºC便开始缓慢转化为金红石型,915ºC可完全转化为金红石型。

板钛型TiO2是不稳定化合物,加温高于650ºC则转化为金红石型。

TiO2是一种白色粉末。

是两性化合物。

钛渣是由钛铁矿经火法冶金处理后获得的含钛品位较高的物料,含TiO2一般大于72%的富钛料。

钛渣分酸溶性钛渣(TiO2为72~85%,主要用于硫酸法生产钛白)和高钛渣(TiO2≥85%,主要用于氯化法生产钛白和金属钛)。

酸溶性钛渣应含有适量的助熔杂质(主要是FeO 和MgO)和一定量的Ti2O3,使钛的氧化物尽可能赋存于黑钛石(Mg Ti2O5)固溶体中,并在工艺上尽量采取措施避免生成金红石型TiO2。

钛渣是一种高熔点的炉渣,钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性。

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钛的基本性质原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族,原子序数为22,原子核由22个质子和20-32个中子组成,核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。

原子核半径5x10-13厘米。

物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),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。

化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。

各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。

与化合物的反应:◇HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。

氢氟酸是钛的最强熔剂。

即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。

Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡(1)2Ti+6HF=2TiF4+3H2 (2)◇HCl和氯化物氯化氢气体能腐蚀金属钛,干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4,见式(3);浓度<5%的盐酸在室温下不与钛反应,20%的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的TiCl3,见式(4);当温度长高时,即使稀盐酸也会腐蚀钛。

各种无水的氯化物,如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液,都不与钛发生反应,钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。

Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(3)2Ti+6HCl=TiCl3+3H2 (4)◇硫酸和硫化氢钛与<5%的稀硫酸反应后在钛表面上生成保护性氧化膜,可保护钛不被稀酸继续腐蚀。

但>5%的硫酸与钛有明显的反应,在常温下,约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快,当浓度大于40%,达到60%时腐蚀速度反而变慢,80%又达到最快。

加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛,见式(5),(6),加热的浓硫酸可被钛还原,生成SO2,见式(7)。

常温下钛与硫化氢反应,在其表面生成一层保护膜,可阻止硫化氢与钛的进一步反应。

但在高温下,硫化氢与钛反应析出氢,见式(8),粉末钛在600℃开始与硫化氢反应生成钛的硫化物,在900℃时反应产物主要为TiS,1200℃时为Ti2S3。

Ti+H2SO4=TiSO4+H2 (5) 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+H2 (6)2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡(7)Ti+H2S=TiS+H2+70千卡(8)◇硝酸和王水致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性,这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特别是海绵钛或粉末钛,可与次、热稀硝酸发生反应,见式(9)、(10),高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应,见式(11);常温下,钛不与王水反应。

温度高时,钛可与王水反应生成TiCl2。

3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (9)3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (10)Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (11)综上所述,钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。

致密的金属钛在自然界中是相当稳定的,但是,粉末钛在空气中可引起自燃。

钛中杂质的存在,显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。

特别是一些间隙杂质,它们可以使钛晶格发生畸变,而影响钛的的各种性能。

常温下钛的化学活性很小,能与氢氟酸等少数几种物质发生反应,但温度增加时钛的活性迅速增加,特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。

钛的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行,因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。

金属铁、镁、铝、铅、锌、铜等广泛应用,为人们熟悉。

然而近年来,随着科学技术的飞速发展,上述金属已不能满足现代科学技术的需要。

钛却闪烁着时代的光辉,成为金属中的新秀。

钛及钛的化合物、合金究竟有哪些特性和用途呢?是人们应该了解的问题。

一、钛的发现早在1791年,英国门那新(Meneccin)山谷中静静地躺着一种黑色的矿砂,无人问津。

牧师格利高尔(w.Gregor)是位矿物学的爱好者,当他在自己的教区内游览时,发现并带回了这种黑色的东西,经过分析,他宣称找到了一种未知的新金属。

为了纪念黑色矿砂的发现地,格利高尔把这种金属称为Menaccin,把矿砂称为门那新矿(Menaccite),也就是现在所说的钛铁矿(FeTiO3)1795年,德国科学家克拉普罗兹(铀的发现者)从匈牙利带回的矿物中成功地分离出一种新元素的氧化物,并很快确定他和格利高尔发现的是同一种元素。

这种矿物就是钛的氧化物—金红石(TiO2)。

克拉普罗兹把此元素命名为titanium(钛)取自神话中的“泰坦”(Titans),意指大地之神的儿子。

二、钛的存在钛在地壳中的丰度为0.63% ,居元素分布序列中的第十位,仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢,比常见的锌、铅、镍、铜的总和还要多16倍,但大部分处于分散状态。

主要的矿物有金红石(TiO2)和钛铁矿(FeTiO3)组成复杂的钒钛铁矿。

我国钛蕴藏量居全球之首,仅四川攀枝花地区的矾钛铁矿,储量约15亿吨,占全国已探明储量的97% 。

三、钛的冶炼钛在1791年被发现,而第一次制得纯净的钛却是在1910年,中间经历了一百余年。

原因在于:钛在高温下性质十分活泼,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。

工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。

浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应:FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 == FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3,加入铁屑,Fe3+ 还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FeSO4·7H2O (绿矾)作为副产品结晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是:Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛:H2TiO3 == TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。

将TiO2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000~1100K,进行氯化处理,并使生成的TiCl4,蒸气冷凝。

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO&shy;在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛:TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼,最后制成各种钛材。

四、钛及钛合金的特性、用途纯钛是银白色的金属,它具有许多优良性能。

钛的密度为4.54g/cm3,比钢轻43% ,比久负盛名的轻金属镁稍重一些。

机械强度却与钢相差不多,比铝大两倍,比镁大五倍。

钛耐高温,熔点1942K,比黄金高近1000K ,比钢高近500K。

钛属于化学性质比较活泼的金属。

加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。

但在常温下,钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜,可以抵抗强酸甚至王水的作用,表现出强的抗腐蚀性。

因此,一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。

液态钛几乎能溶解所有的金属,因此可以和多种金属形成合金。

钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。

钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。

钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。

制成的潜艇,既能抗海水腐蚀,又能抗深层压力,其下潜深度比不锈钢潜艇增加80% 。

同时,钛无磁性,不会被水雷发现,具有很好的反监护作用。

钒具有“亲生物“’性。

在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。

因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。

当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。

钛在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。

但钛能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已被证实。

五、钦的化合物及用途重要的钛化合物有:二氧化钛(TiO2)、四氯化钛(TiCl4)、偏钛酸钡(BaTiO3)。

纯净的二氧化钛是白色粉末,是优良的白色颜料,商品名称“钛白”。

它兼有铅白(PbCO3)的遮盖性能和锌白(ZnO)的持久性能。

因此,人们常把钛白加在油漆中,制成高级白色油漆;在造纸工业中作为填充剂加在纸桨中;纺织工业中作为人造纤维的消光剂;在玻璃、陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂,改善其性能;在许多化学反应中用作催化剂。

在化学工业日益发展的今天,二氧化钛及钛系化合物作为精细化工产品,有着很高的附加价值,前景十分诱人。

四氯化钛是一种无色液体;熔点250K、沸点409K,有制激性气味。

它在水中或潮湿的空气中都极易水解,冒出大量的白烟。

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl因此TiCl4在军事上作为人造烟雾剂,犹其是用在海洋战争中。

在农业上,人们用TiCl4形成的浓雾复盖地面,减少夜间地面热量的散失,保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害。

将TiO2和BaCO3一起熔融制得偏钛酸钡:TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2&shy;人工制得的BaTiO3具有高的介电常数,由它制成的电容器有较大的容量,更重要的是BaTiO3具有显著的“压电性能”,其晶体受压会产生电流,一通电,又会改变形状。

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