钛元素讲解
钛 化学元素
元素氢(H) 一种化学元素，通常条件下为气体，是现在所知道的元素中最轻的，无色、无味、无臭，跟氧化合成水。
工业上用途很广。
氦(He) 一种化学元素，通常条件下为气体，无色无臭，不易和其他元素化合。
很轻，可用来充入气球或电灯泡等。
锂(Li) 一种金属元素，银白色，质软，是金属中比重最轻的，可制合金。
铍(Be) 一种金属元素，钢灰色。
合金质坚而轻，可用来制飞机机件。
在原子能研究及制造X射线管中，都有重要用途。
硼(B) 一种非金属元素，有结晶和非结晶两种形态。
结晶硼是有光泽的灰色晶体，很坚硬；非结晶硼是暗棕色粉末。
用于制合金钢，也可用作原子反应堆的材料。
硼酸可做消毒防腐剂；硼砂是制珐琅、玻璃等的原料。
碳(C)（醣）一种非金属元素，无臭无味的固体。
无定形碳有焦炭、木炭等，晶体碳有金刚石和石墨。
碳是构成有机物的主要成分。
炼铁需要焦炭。
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极广。
氮(N) 一种化学元素，通常条件下为气体，无色、无臭、无味，化学性质不活泼。
可制氮肥。
氧(O) 一种化学元素，通常条件下为气体，无色、无臭、无味，比空气重。
能帮助燃烧，是动植物呼吸所必需的气体。
氟(F) 一种化学元素，通常条件下为气体，淡黄色，味臭，性毒。
液态氟可作火箭燃料的氧化剂。
含氟塑料和含氟橡胶有特别优良的性能。
氖(Ne) 一种化学元素，通常条件下为气体，无色无臭，不易与其他元素化合。
真空管中放入少量的氖气，通过电流，能发出红色的光，可做霓虹灯。
钠(Na) 一种金属元素，银白色，质软，能使水分解放出氢，平时要贮藏在煤油里。
钠的化合物很多，如食盐（氯化钠）、烧碱（氢氧化钠）、纯碱（碳酸钠）等。
镁(Mg) 一种金属元素，银白色，略有延展性，在湿空气中表面易生碱式碳酸镁薄膜而渐失金属光泽，燃烧时能发强光。
镁与铝的合金可制飞机、飞船。
硫酸镁可做泻药，俗称泻盐。
铝(Al) 一种金属元素，银白色，有光泽，质地坚韧而轻，有延展性。
做日常器皿的铝通常叫钢精或钢种。
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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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%。
钛合金基础知识
钛的身世2010-07-22 09:4钛元素，发现于18世纪，并于1795年由德国化学家M.H克拉普斯命名为钛(Titan)。
在希腊神话中这是大地之子的名字，在古希腊“泰坦精神”就是永往直前的意思。
钛作为新型首饰用材有其它材料不可比似的优势一．轻：钛的比重是4.51，约为不锈钢、钴、铬等合金的一半，比黄金的16.3更是轻了许多，在制做耳坠、项链等首饰时优势明显。
这一优势同时减少了设计师对于首饰用材的限制，可以用其做出很多体积较大且夸张的造型。
二．钛具有良好的耐腐蚀性：钛是极活泼的元素，极易与氧反应，生成Tio2，但是钛表面生成的几个到几十纳米的氧化膜极其完整致密，具有局部破坏后在瞬间的自修复能力，并且在大多数环境中是稳定的，这就是钛的耐腐蚀性的理论基础。
三．良好的生物相容性：钛的良好耐腐蚀性特征使它和人长期接触以后也不影响其本质，不会造成过敏。
现在在医学领域已经得到广泛的应用。
如：钛接骨板、钛髋关节以及钛膝关节等。
因此对金属有过敏反应的人可放心大胆佩带。
四．钛能着色：钛金属有一个很有趣的特征，将钛置于电解液中通上一定电流，其表面应就会被电解化上一层氧化膜，而氧化膜的厚薄可决定颜色的变化，而并无需外加元素。
现在可做的颜色有金、黑、蓝、褐、花等各种颜色。
它的这一特性使首饰设计更多彩更时尚。
五．钛不易变形，不用重新整形：钛硬度高，不易变形，不象普通金银首饰等佩带一段时间后需要重新整形。
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。
化学元素知识：钛-广泛用于航空航天和医疗行业的金属元素
化学元素知识：钛-广泛用于航空航天和医疗行业的金属元素钛是一个广泛应用于航空航天和医疗行业的金属元素。
它在化学元素周期表中的位置是第22号（Ti），属于过渡金属元素。
钛是一种轻质、高强度、耐腐蚀的金属，被称为“21世纪的金属”。
钛的物理特性钛的密度仅为4.5克/立方厘米，比许多其他金属如钢、铜、铝等都要轻。
它的熔点是1668度摄氏度，比许多其他金属都要高。
钛是一种非常强的金属，具有优异的拉伸和弯曲强度。
此外，钛在常温下也非常耐腐蚀，能够抵抗一些酸、碱和盐的侵蚀。
钛在航空航天领域的应用钛在航空航天领域中应用非常广泛。
由于钛的高强度和轻量化特性，它被广泛用于制造飞机和宇宙飞船。
例如，美国的F-22和F-35战斗机、欧洲的空中客车A380、波音787梦想飞机等飞行器都采用了大量的钛材料。
此外，钛还被用于制造火箭外壳、发动机部件、卫星等。
钛在医疗领域的应用钛在医疗领域中也有非常广泛的应用。
由于它的生物相容性和耐腐蚀性，钛被用于制造人工假体、牙科植入物、骨接合器等。
在手术中，医生常用钛器械进行手术，由于它不会引起过敏反应和组织损伤，因此非常受欢迎。
此外，钛还被用于制造药品、药片，以及用于把人造器官植入人体中的支架等。
钛的开采和生产钛的开采和生产并不容易。
钛多以四氯化钛（TiCl4）的形式存在于天然矿石中，但四氯化钛本身是一种具有强腐蚀性的物质，需要在高温下还原才能得到纯钛。
目前，世界的主要钛矿资源主要集中在澳大利亚、南非、加拿大、美国等国家。
因此，钛的开采和生产需要大量的能源和成本。
总结钛是一种被广泛应用于航空航天和医疗领域的金属元素，具有优异的轻量化、强度、耐腐蚀等特性。
虽然钛的开采和生产成本较高，但由于其在航空航天和医疗领域的广泛应用，钛仍然是一个价值非常高的元素。
在未来，随着科技和工程技术的不断发展，钛的应用还将继续扩展。
钛元素
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。
因此，不论在冶炼或者铸造的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。
在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。
人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。
人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很容易溶解在钢水里，当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的质量。
所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣一—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。
以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。
钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。
特别可贵的是钛白无毒。
它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等铁水变稠，主要受钛的溶解和析出的影响，[Si]对钛具有消弱作用，铁水中∑[Si+Ti]为0.6%左右时，含钛量在0.29%以下时，钛对铁水粘度的影响较小，适宜炉温的选择是为了防止含钛铁水变稠，铁水粘罐，渣铁难以分离。
由于钒钛矿石中含有大量钛的氧化物，这就造成冶炼过程中出现一些使用普通矿所没有的特殊问题：钒钛矿量的增加会引起炉渣中二氧化钛的增加，钛的还原增加，并溶解于铁水中，同时还有一定量的TiC、TiN和Ti(CN)生成，这一过程对高炉冶炼以及铁水的后续处理过程有很大影响。
前人研究结果表明：钛对高温液态含钛铁水流动性能的影响最大口。
炉内钛的还原主要是通过渣中TiO：与焦炭中固定碳反应进行的，高炉内还原出的钛可以溶人铁水中，但当含量超过一定限度后就会从铁中析出，并很易与C，N等生成高熔点的钛化物(TiC，TiN，Ti(CN))等。
这些物质具有很高的熔点，从而会引起铁水粘度升高、熔点升高、铁水粘罐以及铁水脱硫能力降低等问题。
钛元素的用途
钛元素的用途
钛元素是一种具有广泛应用的金属元素，其主要用途如下：
1. 航空航天领域：钛合金具有较高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，广泛用于飞机、导弹、火箭等航空航天器的结构件、发动机零部件、涡轮叶片等。
2. 医疗领域：钛合金具有良好的生物相容性和机械性能，被广泛应用于人工关节、牙科种植体、心脏起搏器等医疗器械制造中。
3. 化工领域：钛合金对许多强酸、强碱、高温等介质有较好的耐蚀性，在化工工业中用于制造化工设备、管道、储罐等。
4. 汽车领域：钛合金轻质、高强度、抗腐蚀性好，广泛应用于汽车发动机、底盘、悬挂系统等零部件中，以提高汽车的性能和耐久性。
5. 其他领域：钛合金还被广泛应用于制造运动器材、珠宝、音响设备等领域。
同时，钛粉末也是一种重要的冶金原料，可用于制造高强度钢、合金等材料。
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第一节钛分族
Na Mg ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
料来制取氧化锆。
H2O
HCl
锆石 碳酸钠
熔融 锆酸钠 水解
酸化
煅烧 氧化锆
ZrO2 + Na2CO3 ＝ Na2ZrO3 + CO2 Na2ZrO3 + 3H2O ＝ ZrO(OH)2·nH2O↓+ 2NaOH ZrO(OH)2 + 2HCl + 6H2O ＝ ZrOCl2·8H2O ZrOCl2 煅烧 ZrO + Cl2
②与酸反应
钛分族金属在室温下，因受其表面致密氧化膜的保护，很难与 稀盐酸、稀硫酸、硝酸作用，也不与水作用。但能被氢氟酸、磷酸 等腐蚀。
Ti + 6HF ＝ TiF62- + 2H+ + 2H2↑
金属钛能溶于热的浓盐酸（或硫酸、硝酸）中：
2Ti + 6HCl Δ 2TiCl3 + 3H2↑ Ti + H2SO4(稀) Δ TiSO4 + H2↑
TiCl4 + 2Mg ＝ 2MgCl2 + Ti
除去氯化镁和残余的金属镁，可
得海绵状金属钛。
将海绵状金属钛再通过电弧炉熔
融、浇铸，得钛锭。
资料卡片
一、钛铁矿
钛铁矿[FeTiO3]三方晶系，晶体呈厚板状、菱面 体状；矿石通常呈不规则粒状散布在岩石中，铁黑色 或钢灰色，条痕黑色至棕红色，半金属光泽。
钛合金主要元素详解
钛合金主要元素详解标题：钛合金主要元素详解引言：钛合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
了解钛合金的主要元素，对于深入理解其性能和应用具有重要意义。
本文将深入探讨钛合金的主要元素，包括钛、铝、钒、铁等，并提供个人的观点和理解。
正文：一、钛(Ti)钛是钛合金的主要元素，具有低密度、高强度、耐腐蚀等优异特性。
它在航空工业中被广泛应用，因其具有较低的密度，能够提供良好的强度和刚性。
此外，钛还具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗许多酸、碱和盐的侵蚀，因此在海洋环境和化学工业中使用广泛。
钛合金中的钛还可以通过添加其他元素来改变其性能，在不同应用领域具有更多的选择和优化。
二、铝(Al)铝是常见的钛合金添加元素，具有轻质、高强度和优异的耐热性能等特点。
铝的添加可以有效提高钛合金的强度和硬度，并且还可以提高耐热性能和耐磨性能。
此外，铝还能够提高钛合金的抗腐蚀性能，延长其使用寿命。
因此，在航空航天和汽车制造等领域，铝是常见的钛合金添加元素之一。
三、钒(V)钒是一种重要的合金添加元素，它能够显著提高钛合金的强度和硬度。
钒的添加可以形成硬质的钒化物，增加钛合金的晶界强化作用，提高其机械性能。
此外，钒还能够显著提高钛合金的抗腐蚀性能，并且能够提高其耐高温性能。
因此，在航空航天和核工业等领域，钒是常见的钛合金添加元素。
四、铁(Fe)铁是一种常见的杂质元素，它会对钛合金的性能产生重要影响。
铁对钛合金的强度和塑性有显著影响，合适的铁含量可以提高钛合金的强度和硬度。
而过量的铁含量则会降低钛合金的塑性和韧性，影响其加工性能。
因此，在钛合金的制备和应用过程中，需要进行合理的铁含量控制。
观点和理解：钛合金作为一种重要的结构材料，其性能和应用取决于主要元素的选择和控制。
在本文中，我们深入探讨了钛、铝、钒和铁这些主要元素的作用和影响。
钛的低密度和优异的耐腐蚀性使其在航空工业和化学工业等领域得到广泛应用。
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• 用途：应用于外科接骨、制造各种人造关 节和骨骼固定夹等 • 性质：钛对氧的亲和力很大 • 用途：应用于炼钢工业中，是良好的脱氧、 除氮和除硫剂
氧化钛的应用
• 金红石型的TiO2：
纳米级的TiO2可做光催化剂，使多氯联 苯脱氯
氧化钛的应用
• 钛白是经过化学处理得到纯净的TiO2 • 铅白：碱式碳酸铅。有毒，400℃时分解。覆 盖力强。 • 锌白：氧化锌。锌白粉，比铅白色白，经久不 变黄、稳定，干后色层较坚固，但吃油多，覆 盖力也没有铅白强，干得较慢，易脆易裂。 • 钛白：惰性颜料，无毒，不受气候条件影响， 有很强的覆盖力。纯钛白颜色干得快，干后容 易变黄，所以经常和锌白混合使用。锌钛白既 减轻了锌白的易脆性，又改善了钛白单独使用 的缺点。
钛及其重要化合物
钛的应用
• 性质：抗酸碱腐蚀，钛的抗腐蚀能力是普 通不锈钢的15倍 • 用途：加到不锈钢中，提高其抗腐蚀性
• 性质：既耐高温，又耐低温，比强度很 • 用途：广泛用于制造火箭发动机的壳体、 人造卫星、飞机、潜水和深水潜艇的部件
钛的应用