世界上最堅硬的金屬 講講關於它的故事

2020-11-22 潮流科技fans

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鈦對於很多人來說，是一種有所耳聞但又知之甚少的金屬。它以希臘神話中的泰坦命名，是地球上最堅硬的金屬。雖然鈦並不屬於稀有金屬，但由於它開採和生產成本高，因此價格昂貴。你可能聽說過鈦合金或者鈦潛艇，但你知道在蛋糕上的糖霜中也有鈦嗎？

作為元素表中位列第10的金屬，有一些只屬於它的故事，接下來讓我慢慢分享給你們聽！

西班牙畢爾巴鄂的古根海姆博物館由鈦和

鈦直到20世紀才被提煉出來

如果我不告訴你，你或許還認為鈦很早前就被人們發現並應用了，其實事實並非如此，鈦直到20世紀才被提煉出來。

早在1791年，英國礦物學家兼教堂牧師的威廉·格雷戈就在康沃爾鎮附近的一條小溪裡挖出了一些奇怪的黑色沙子。其中一些沙子是有磁性的，格雷戈認為是氧化鐵，而其中的另一種物質則是個謎，格雷戈認為它是另一種氧化物，但在當時的皇家地質學會的書籍中並沒有相關記載。

高純度鈦20世紀才被提煉出來

後來，德國化學家馬丁·海因裡希·克拉普羅於1795年又發現了這種奇怪的金屬氧化物，並以希臘神話中奧林匹亞人神靈的名字將其命名為氧化鈦。

雖然高純度的鈦在18世紀末就被發現，但直到1910年，在美國通用電氣公司工作的化學家馬修·亨特才在高溫高壓的條件下，將這種銀色的金屬從氧化物中剝離出來。

鈦有著極高的強度重量比

鈦合金（鈦和其他金屬的混合物）是地球上所有金屬中，強度重量比最高的。純鈦和鋼一樣堅固，但它比鋼輕45%。由於鈦的強度重力比極高，使鈦合金成為製造飛機發動機和機身、火箭、飛彈的首選材料，因為這些應用場合需要金屬部件足夠堅固而且重量輕。

目前，空客A380是世界上最大的客機，每架空客A380中包括70噸的鈦，大部分在其裝配的大型發動機中。

每架空客A380需要消耗鈦70噸

20世紀30年代開始，一種名為「諾克斯工藝」的冶金技術開始盛行，加速了20世紀40年代和50年代鈦的實際應用。起初它被用於美國和俄羅斯的軍用飛機和潛艇上，第一次應用於軍用飛機和潛艇（美國和俄羅斯），後來到了60年代，才開始廣泛應用於商用飛機。

鈦不會生鏽

腐蝕和氧化屬於化學過程，隨著時間的推移，它們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，氧氣都會吸收電子，產生我們稱之為「氧化物」的金屬。最常見的腐蝕性氧化物之一是氧化鐵，也就是俗稱的鐵鏽。

船舶的海底部件幾乎用鈦製成

但並不是所有的金屬都會受到腐蝕，當鈦與氧接觸時，在鈦的表面會形成一層薄薄的二氧化鈦（TiO2）。這層二氧化鈦實際上保護了底層的鈦，使其不會受到酸、鹼、汙染和鹽水造成的腐蝕。

鈦的天然防腐性能使其不僅是製造飛機的理想材料，也是長期浸泡在高腐蝕性鹽水中的海底部件的理想材料。船舶螺旋槳幾乎都是由鈦製成的，船舶的內部壓倉物和管道系統，以及船上暴露在海水中的硬體也是如此。

鈦可以植入人體的各個部位

鈦不受腐蝕的特性使其認為最安全的人體植入物的材料。鈦是完全「生物相容」的，這意味著它無毒、無過敏性，甚至可以與人體組織和骨骼相融合。

鈦是人體植物物的理想材料

鈦是關節植入物、顱骨板、牙根植入物、人工眼和耳釘、心臟瓣膜、脊柱融合甚至尿道狹窄的手術材料。研究表明，鈦植入物能觸發人體免疫系統直接在鈦表面生長新骨骼，這一過程被稱為「骨整合」。

鈦是髖關節置換術和骨折用鋼釘的重要材料，這是因為鈦有著眾所周知的高強度重量比，保證植入物重量很輕的同時，它還能表現出與人骨相同的精確彈性。

鈦或許正在你手中

隨著冶煉工藝的成熟，鈦的價格在20世紀末大幅下降，許多製造商開始尋找這種神奇金屬的更多商業應用。

鈦合金的輕質強度使其非常適合應用於體育用品中。最早的產品是鈦金屬製作的高爾夫球桿，雖然適用人群較少且成品價格昂貴，幾乎無人問津，但這為鈦進入其他體育用品打開了一扇門。

鈦被廣泛應用於體育製品中

發展到今天，你幾乎可以在任何重量、強度和耐用性的許多運動裝備中找到鈦的存在：比如網球拍、棒球棒、滑雪板、自行車架、遠足登山裝備、露營裝備，甚至專業賽馬的馬蹄鐵。

鈦會出現在你意想不到的地方

現在，全球每年大約生產的570萬噸鈦，但其中只有5%用於鍛造成金屬，其他絕大多數都被轉化為二氧化鈦。二氧化鈦是一種無毒的美白顏料，廣泛應用於油漆、化妝品、藥品和食品，其中就包括撒在蛋糕上的白色糖霜。

白色油漆過去是用鉛基顏料染色的，但自從人們知道鉛對健康有影響之後，二氧化鈦就佔了上風。研究表明，鈦基顏料具有一些很酷的性質。

鈦總能出現在你意想不到的地方

鈦基白色油漆具有較高的防腐性，使用壽命更長。氧化鈦對光線具有極強的折射率，因此可以產生特別明亮的白色陰影。與此同時，氧化鈦還能反射紅外光，這就是為什麼鈦基塗料總被應用於天文臺的原因，因為它能分散導致圖像模糊的紅外光。

總結：鈦是世界上最堅硬的金屬，20世紀才被提煉成功；鈦有著極高的強度重量比；鈦不會生鏽，因此成為製造飛機和船舶的重要材料；鈦的生物相容性極高，因此成為人體植入物的理想材料；現在的很多體育裝備中都有鈦；鈦總能出現在你意想不到的地方，比如油漆，化妝品和食品。

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