「鈦」只用於航空航天?你可能不知道「鈦」的這7大事實

2020-12-08 騰訊網

位於西班牙畢爾巴鄂的古根海姆博物館由鈦和玻璃製成

鈦是地球上最堅固的金屬。雖然它不是稀有金屬,但由於開採和生產成本高,所以價格昂貴。你可能聽說過鈦高爾夫球桿或鈦潛艇,但你知道白色蛋糕糖衣裡也有鈦嗎?這裡有六個很酷的事實,關於著名的鈦金屬。

1. 這種「神一般」的金屬直到20世紀才被鍛造出來

早在1791年,一位業餘的英國礦物學家兼教堂牧師威廉·格雷戈就在康沃爾鎮附近的一條小溪裡鏟起了一些奇怪的黑色沙子。有些沙子是有磁性的,格裡高爾斷定是氧化鐵,但其他物質則是個謎。它肯定是另一種氧化物,但英國皇家地質學會(Royal Geological Society)的教科書上沒有。

1795年,德國化學家馬丁·海因裡希·克拉普羅斯(Martin Heinrich Klaproth)重新發現了這種奇怪的氧化物,並將其命名為氧化鈦。

儘管純鈦是在18世紀末被發現的,但直到1910年,美國通用電氣(General Electric)的化學家馬修·亨特(Matthew Hunter)才從其氧化物中分離出純鈦。1910年,亨特在一個密封的「炸彈」中,研究出如何在高溫高壓下從氧化物中剝離這種銀色金屬。

2. 它是地球上最輕最結實的金屬

純鈦擁有地球上所有金屬中最高的強度重量比。它和鋼鐵一樣堅固,但輕了45%。

它令人印象深刻的強度重量比使得鈦和鈦合金(鈦和其他金屬的混合物)成為飛機發動機和機身、火箭、飛彈的首選材料——任何需要金屬部件儘可能堅硬和輕量化的應用。

空客A380,世界上最大的客機,包含77噸鈦,主要在其巨大的發動機。

多虧了20世紀30年代的一項名為「諾克斯工藝」的冶金技術創新,鈦的商業鍛造在20世紀40年代和50年代全面展開。第一次應用是在軍用飛機和潛艇上,然後是20世紀60年代的商用飛機。

3.鈦不會腐蝕

腐蝕是一種電化學過程,隨著時間的推移會慢慢地破壞大多數金屬。當金屬暴露在氧氣中,無論是在空氣中還是在水下,氧氣會奪取電子,產生我們所說的金屬「氧化物」。最常見的腐蝕性氧化物之一是氧化鐵,又稱鐵鏽。

但並不是所有的氧化物都會使底層金屬受到腐蝕。例如,鈦的表面覆蓋著一層薄薄的二氧化鈦(TiO2),這實際上保護了底層鈦免受任何類型的腐蝕,包括電化學腐蝕、微生物腐蝕和應力腐蝕。

鈦的天然防腐性能使其不僅是飛機的理想材料,而且是暴露在高腐蝕性海水中的海底部件的理想材料。船舶螺旋槳幾乎都是由鈦材料製成的,船上的內部壓載和管道系統以及暴露在海水中的船上硬體也是如此。

4. 鈦適合存在於身體的各個部位

薄的二氧化鈦層保護鈦免受腐蝕,也使它成為植入人體最安全的材料。鈦是完全「生物相容的」,這意味著它是無毒的,不會引起過敏,甚至可以與人體組織和骨骼融合。

顱骨和關節植入物、顱骨板、牙齒植入物的根、人造眼睛和耳朵的釘、心臟瓣膜、脊柱融合物,甚至尿道刺穿物鈦都是首選的外科材料。研究表明,鈦植入物會觸發人體免疫系統在鈦表面直接生長骨骼,這一過程被稱為骨整合。

鈦是髖關節置換和骨折固定針的首選的另一個原因是,鈦具有眾所周知的高強度重量比,這使得植入物重量更輕,而且鈦具有與人類骨骼相同的彈性。

5.鈦用於製造高爾夫球桿和其它運動器材

20世紀末,隨著純鈦價格的下降,製造商開始為這種神奇的金屬尋找更多的商業用途。鈦的輕質強度使它非常適合運動用品。

第一批鈦制高爾夫球桿在20世紀90年代中期上市,這些球桿價格不菲,但它們的成功促使其他體育製造商涉足鈦金屬。

現在你可以在任何重量、強度和耐用性都是關鍵的運動器材中找到鈦:網球拍、長曲棍球棒、滑雪板、自行車架、棒球棒、徒步旅行和登山器材、露營裝備,甚至職業賽馬用的馬蹄鐵。

6. 白色塗料(和蛋糕糖衣)中含有鈦

每年生產的630萬噸鈦中,只有5%被鍛造成金屬。其中絕大多數被轉化為二氧化鈦,而二氧化鈦正是天然保護鈦不受腐蝕的材料。二氧化鈦作為一種無毒的美白顏料,在世界範圍內廣泛應用於油漆、化妝品、藥品和食品,包括白色蛋糕糖霜。

白色塗料過去是用含鉛顏料染色的,但一旦知道了鉛對健康的影響,二氧化鈦就取代了它。結果發現鈦基顏料有一些很酷的特性。

房屋油漆工選擇鈦基的白色塗料,因為他們是防腐蝕的,壽命更長。氧化鈦具有極強的折射率,使其具有比鑽石更大的自然光澤,並產生特別明亮的白色陰影。氧化鈦也能反射紅外光,這就是為什麼在太陽天文臺的外部總是使用鈦基顏料來反射使圖像模糊的紅外光

7. 鈦製品

湖南五江輕化集團公司是全球產、銷量最大的保溫瓶生產企業,年產量超過1.6億隻,銷售佔全國33%左右的市場份額;作為一家集科、工、貿、產、供、銷於一體的大型民營高科技企業集團,瞄準鈦產業廣闊前景,歷時6年打通年產2萬噸鈦及鈦合金全鈦產業鏈各個板塊,形成了獨具特色的五江鈦品之路,旗下藍鑽鈦鍋一經推出就廣受好評!

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