崛起的第三金属——钛，钛的特性与应用有哪些？

比起其他金属材料，大家可能对钛比较陌生。钛以希腊神话中的泰坦命名，是一种化学元素，化学符号Ti，是一种银白色的过渡金属，钛是世界上公认的无毒元素，是NASA同款火箭卫星专用材料，被应用于我国的玉兔号、歼20、山东舰航母等超级项目。

钛具体有哪些性能特点呢？

优点：

1、密度小、强度高、比强度大

钛的密度是4.51g/cm3，为钢的57%，只是钢的一半多一点，不到铝的两倍，强度比铝大三倍，钛合金的比强度是常用工业合金中最大的，钛合金的比强度是不锈钢的3.5倍，是铝合金的1.3倍，是镁合金的1.7倍。www.tai114.com  钛114

应用举例：网球拍、羽毛球拍、高尔夫球头、球杆、眼镜架等，均是其密度小、轻质、强度高等特性的应用。

2、耐蚀性能优异

钛的钝性取决于氧化膜的存在，它在氧化性介质中的耐蚀性比在还原性介质中要好得多，在还原性介质中能发生高速率腐蚀。钛在一些腐蚀性介质中不被腐蚀，如海水、湿氯气、亚氯酸盐及次氯酸盐溶液、硝酸、铬酸、金属氯化物、硫化物以及有机酸等。

应用举例：烹饪用的钛锅具，日常生活中经常会有弱酸、弱碱、盐等腐蚀环境，钛具有很好的耐蚀性能，且不会生锈。

3、耐热性能好

通常铝在150℃，不锈钢在310℃即失去了原有较高的力学性能，而钛合金在500℃左右仍保持良好的力学性能。钛的耐热性能好，适用于航空发动机压气机的涡轮盘和叶片以及飞机后机身的蒙皮。

应用举例：钛锅具在大火烹饪过程中，耐热性能优异。

4、无磁性、无毒

钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相溶性。

应用举例：钛餐具、水具、炊具等都是因为钛对人体无毒，无金属析出，而设计制造的。

5、导热系数小

钛的热导率小，仅为钢的1/5，铝的1/13，铜的1/25。

6、弹性模量小

钛的弹性模量约为铁的55%。

7、抗阻尼性能低

利用钛的这一性能可作音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。

缺点：

1. 造价高，钛的价格是不锈钢的5-10倍。

2. 加工难度大，由于钛是活性金属，对加工环境的要求比不锈钢更为苛刻。

3. 导热性差，在锅具中使用容易糊和粘锅，但在保温杯中使用却可以提高保温效果。

4. 与不锈钢相比，纯钛的表面硬度约为HRC20，不锈钢通常能达到HRC56-58，使用过程中更容易划伤。

5. 抛光性能差，钛在抛光加工时表现的更粘一些，镜面抛光的难度比不锈钢大。

6. 与铜及不锈钢相比，钛材表面更容易留下指印且不易去除。

钛的开发应用历程

1791年英格兰业余矿物学家格雷戈尔于康沃尔发现钛铁砂。

1795年德国科学家克拉普罗特研究了一种来自匈牙利的叫做Schörl的红色矿石。这是金红石（TiO2）的一种形式，他意识到这是一种未知元素的氧化物，将此元素命名为titanium（钛）。

1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白。

1910年美国通用电气的亨特用加热四氯化钛和钠金属的方法制造出了纯净的钛金属。

1948年美国杜邦公司开始用镁法成吨生产海绵钛，这标志着钛工业化生产的开始。

1954年美国研制成功实用Ti-6Al-4V（TC4）钛合金，并推广应用。

20世纪50~60年代，钛合金发展应用于航空航天和军事领域，用于制造航空发动机部件、飞机起落架、导弹部件等。

20世纪60年代，钛合金逐步发展应用于船舶、海工装备、海水淡化、海洋热能开发和海底资源开采等领域，用于制造船舶壳体、海水管道系统、钛泵、阀、接头、紧固件等。

20世纪70年代，钛的优良性能在民用工业中得到了普遍认识，逐步应用于化工、冶金、电力等领域，用于制造电解槽、反应器、蒸馏塔、浓缩器、热交换器、管道、电极等。

1972年世界海绵钛产量达到20万吨的历史最高纪录。

20世纪70年代，美国和日本将纯钛和Ti-6Al-4V用作外科植入材料，用于制造人工植牙、心血管支架、人工关节等。

由于钛及其合金的优异抗蚀性能、良好的力学性能，以及合格的组织相容性，在医疗领域有着广泛的应用。钛与人体骨骼接近，对人体组织具有良好的生物相容性、无毒副作用。人体植入物是与人的生命和健康密切相关的特殊的功能材料。采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中，取得了良好的效果，被医学界给予了很高的评价。

1982年日本研制出钛眼镜架。

20世纪80年代钛材开始应用于建材领域，民用品大量出现，如钛自行车、钛餐具、钛水具、钛工艺品等。钛以其天然具有的抑菌性与亲生物性，一跃成为是食器界的“荣誉金属王”。

钛锅：

钛锅是美味锅，化学性质极其稳定，甚至连“王水”都奈何不了它。钛锅在烹饪时不与食材发生化学反应，所以能保证食材的原汁原味。另外，钛锅是唯一可以用来熬中药的金属锅，这足以看出这种金属材质的安全无毒性。在美国和日本，人们称钛锅是美味锅，深受当地消费者的喜欢。而且钛的密度小，同尺寸的钛锅要远轻于不锈钢锅，使用方便、省力。

钛保温杯：

目前市面上保温杯绝大多数为不锈钢材质，尽管不锈钢比其它金属耐锈蚀，但不锈钢中在使用过程中其组分中重金属元素会缓慢析出，在人体中慢慢累积，达到一定量就会危害人体健康。而钛则对人身体完全无害，绝对安全。正是由于钛的耐腐蚀性、健康性，使得它成为制作水杯的完美材质，能够适应不同温度下各种饮品的挑战。

钛水杯有质轻、耐摔、耐高温、耐腐蚀、对人体无害等诸多优点。

钛自行车架：

钛合金是航空航天产品中采用的高性能材料，具有卓越的金属材料性能，是目前国际上公认的生产各类比赛及休闲用高档自行车最先进、最理想的材料。钛合金突出的特点是重量轻，强度高，弹性好，抗冲击，疲劳性能好，耐腐蚀永不生锈。自行车特别是赛车要求重量轻、刚度好并且冲击性能好。重量轻可以提高速度，并在长距离运动时降低体力消耗；刚性好的自行车车架有利于驱动力的转换，并提高操纵性能；冲击吸收性好的自行车车架可以较好地减缓来自路面的冲击，从而减少车手的疲劳。

钛餐具：

钛的优秀的生物相容性，对人体彻底无毒、无害、不过敏，其外表经阳极氧化处置后，构成的氧化膜有抑菌、密度小、质轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等特点。钛可被制作成许多餐具，一般有钛筷子，钛勺，钛叉，钛碗，钛餐刀等。运用钛的特点结合特殊的物理化学表面着色工艺处理，使其具有独特的金属光泽，质地可以与银质餐具相媲美。钛制餐具既实用又可收藏，是馈赠亲友，居家使用之佳品。长久以来受到各界人士的高度青睐。

其它类：

钛轻质又不易与皮肤发生过敏，并且钛表面经阳极处理可有绚丽色彩，因此可应用于各类饰品、眼镜架等产品中。钛以其轻质、强度高的特性在体育用品中的广泛应用，从最早的网球拍、羽毛球拍逐步扩展到了高尔夫球头、球杆以及赛车等。