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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、锌等在地壳中的含量要多几倍甚至几十倍。钛的熔点:172.5℃,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的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克二氧化钛就可以把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TeTiO3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”命名这种新元素。
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,实际上都是粉未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克。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1995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。
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