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鈦基本知識介紹

從發(fā)現(xiàn)鈦元素到制得純品，歷時(shí)一百多年。而鈦真正得到利用，認(rèn)識其本來的真面目，則是本世紀(jì)40年代以后的事情了。
地理表面十公里厚的地層中，含鈦達(dá)千分之六，比銅多6l倍。隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不希罕。
海灘上有成億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經(jīng)過海水千百萬年晝夜不停地淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。
鈦沒有磁性，用鈦建造的核潛艇不必?fù)?dān)心磁性水雷的攻擊。
1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當(dāng)年，產(chǎn)量只有2噸。1955年產(chǎn)量激增到2萬噸。1972年，年產(chǎn)量達(dá)到了 20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點(diǎn)，它的硬度卻比鋁大2倍?，F(xiàn)在，在宇宙火箭和導(dǎo)彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達(dá)一千噸以上極細(xì)的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽(yù)為宇宙金屬，空間金屬。
鈦的耐熱性很好，熔點(diǎn)高達(dá)1725℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿的溶液中。就連兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以后取上來一看，上面粘了許多小動(dòng)物與海底植物，卻一點(diǎn)也沒有生銹，依舊亮閃閃的。
現(xiàn)在，人們開始用鈦來制造潛艇一——鈦潛艇。由于鈦非常結(jié)實(shí)，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達(dá)4500米的深海中航行。
鈦耐腐蝕，所以在化學(xué)工業(yè)上常常要用到它。過去，化學(xué)反應(yīng)器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強(qiáng)烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統(tǒng)統(tǒng)換掉?，F(xiàn)在，用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續(xù)不斷地使用五年，計(jì)算起來反而合算得多。
鈦的大缺點(diǎn)是難于提煉。主要是因?yàn)殁佋诟邷叵禄夏芰O強(qiáng)，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時(shí)候，人們都小心地防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時(shí)候，空氣與水當(dāng)然是嚴(yán)格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因?yàn)殁仌难趸X里奪取氧。現(xiàn)在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。
人們利用鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)的特點(diǎn)，在煉鋼的時(shí)候，氮很容易溶解在鋼水里，當(dāng)鋼錠冷卻的時(shí)候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質(zhì)量。所以煉鋼工人往鋼水里加進(jìn)金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。
利用鈦和鋯對空氣的強(qiáng)大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。
鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強(qiáng)，不易起化學(xué)變化，永遠(yuǎn)是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點(diǎn)很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗(yàn)器皿等。
二氧化鈦是世界上白的東西， l克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍，因此，鈔票紙和美術(shù)品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時(shí)也要添加二氧化鈦。在橡膠工業(yè)上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。
四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在**上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上，人們利用四氟化鈦來防霜。
鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當(dāng)它受壓力而改變形狀的時(shí)候，會產(chǎn)生電流，一通電又會改變形狀。于是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測知超聲波的強(qiáng)弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。現(xiàn)在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時(shí)候的壓力；醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。
冶煉鈦時(shí)，要經(jīng)過復(fù)雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應(yīng)，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但制造這種電爐又談何容易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態(tài)鈦的坩堝，因?yàn)橐话隳突鸩牧喜亢醒趸铮渲械难蹙蜁灰簯B(tài)鈦奪走。后來，人們終于發(fā)明了一種“水冷銅坩堝”的電爐。這種電爐只有中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經(jīng)能夠生產(chǎn)幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。　當(dāng)超音速飛機(jī)飛行時(shí)，它的機(jī)翼的溫度可以達(dá)到500℃。如用比較耐熱的鋁合金制造機(jī)翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金乙鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經(jīng)得住零下一百多度的考驗(yàn)，在這種低溫下，鈦仍舊有很好的韌性而不發(fā)脆。

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