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21世纪的金属 ──钛 江苏省连云港海宁中学 刘岩 纯净的钛是银白色的金属。钛的矿物在自然界中分布很广，约占地壳重的0.6%，仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁，而比铜、锡、锰、锌等在地中的含量要多几倍甚至几十倍。钛的熔点为1 725 ℃，它的主要特点是密度小而强度大。和钢相比，它的密度只相当于钢的57%，而强度和硬度与钢相近。和铝相比，铝的密度虽较钛小，但机械强度却很差。因此，钛同时兼有钢(强度高)和铝(质地轻)的优点。纯净的钛有良好的可塑性，它的韧性超过纯铁的2倍，耐热和抗腐蚀性能也很好。 由于钛有这些优点，所以20世纪50年代以来，一跃成为突出的稀有金属。钛及其合金，首先用在制造飞机、火箭、导弹、舰艇等方面，目前开始推广用于化工和石油部门。例如，在超音速飞机制造方面，由于这类飞机在高速飞行时，表面温度较高，用铝合金或不锈钢，在这种温度下已失去原有性能，而钛合金在550 ℃以上仍保持良好的机械性能，因此可用于制造超过音速3倍的高速飞机。这种飞机的用钛量要占其结构总重量的95%，故有“钛飞机”之称，目前，全世界约有一半以上的钛，用来制造飞机机体和喷气发动机的重要零件。钛在原子能工业中，用于制造核反应堆的主要零件。在化学工业中，钛主要用于制造各种容器、反应器、热交换器、管道、泵和阀等。若把钛加到不锈钢中，只加百分之一左右，就大大提高抗锈本领。 钛还能形成许多化合物，它们也有各种各样特殊的性能和用途，如二氧化钛，是雪白的粉末，它是最好的白色颜料，俗称“钛白”1 g二氧化钛就可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。世界上用做白色颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。如把二氧化钛加在纸里，可使纸变白并且不透明，因此制造钞票和美术品用的纸，有时就要添加二氧化钛，此外，为使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。二氧化钛被誉为世界上最白的东西。 自然界中的钛大部分处于分散状态，主要形成矿物钛铁矿FeTiO3和金红石TiO2及钒钛铁矿等。我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿，储量约15亿吨。 另外钛在医学上有着独特的用途，可用它代替损坏的骨头，而被称为“亲生物金属”。 那么，钛是怎样被发现的呢?1791年，英国科学家格里戈尔在密那汉郊区找到一种矿石──黑色磁性砂，通过对这种矿石的研究，他认为矿石中有一种新的化学元素。并用发现矿石的地点“密那汉”命名这个新元素。 过了四年，德国化学家克拉普洛特从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中，发现了这种新元素，他用希腊神话中“太旦”族的名字来命名(中文按它原文名称的译音，定名为钛)。克拉普洛特还特地指出，格里戈尔所发现的新元素“密那汉”就是钛，但在当时找到的，实际上都是粉末状的二氧化钛而不是金属钛。直到1910年，美国化学家罕德尔才第一次制得纯度达99.9%的金属钛，但总共不到1 g。从发现钛到制得金属钛，前后经历了120年，到1947年，人们才开始在工厂里炼钛，当时的年产量只有2吨。到了1955年，产量激增到2万吨。到1972年，年产量达到20万吨。 钛的用途越来越广，日益受到人们的重视，人们称它为未来的钢铁、21世纪的金属。 (责任编辑：admin) |