鈦金屬
鈦是一種過渡金屬,具有鋼鐵般的外觀和銀灰色的光澤,一段時間以來一直被認為是稀有金屬。鈦不是一種稀有金屬,它約占地球總重量的05的外殼.42%,是 銅、鎳、鉛、鋅總量的16倍。在金屬世界排名第七,含鈦礦物70多種。鈦具有高強度低密度高硬度高熔點和強耐腐蝕性;高純鈦塑性好,但有雜質(zhì)存在時變脆變硬。

現(xiàn)狀展望 編輯本段
鈦、鈦合金和鈦化合物的優(yōu)異性能促使人們迫切需要它們。然而,高昂的生產(chǎn)成本限制了它的應(yīng)用。
據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,中國鈦的使用量 美國化學(xué)工業(yè)在2012年達到2.5萬噸,低于2011年。這是中國 美國化工鈦市場自2009年以來經(jīng)歷了負增長。近年來,化學(xué)工業(yè)一直是鈦加工材料的最大用戶,其消費量一直保持在鈦材總消費量的50%以上,2011年的比例高達55%但隨著經(jīng)濟下行,化工行業(yè)不僅新開工項目將大幅減少,還將面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,部分產(chǎn)品新增產(chǎn)能將受到控制,落后產(chǎn)能將逐步淘汰。受此影響,鈦加工材料消費萎縮也就順理成章了。在此之前,有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測,2013~2015年鈦在化工行業(yè)的使用量將達到峰值。從目前的市場表現(xiàn)來看,2012年整體經(jīng)濟疲軟可能會提前化工用鈦的衰退期。
有了以上政策和國家環(huán)保、隨著產(chǎn)業(yè)政策的實施和市場的推動,中國 美國鈦白行業(yè)將經(jīng)歷去產(chǎn)能過程,這將促進行業(yè)升級,提高氯化法鈦白的比重,提高行業(yè)集中度。在未來的五年里,中國 美國鈦白粉行業(yè)將迎來大規(guī)模重組、整合。2]近期中核鈦白、金普鈦業(yè)的收購行為和意向,預(yù)示著鈦白粉行業(yè)整合的大幕已經(jīng)拉開。
性質(zhì)特征 編輯本段
物理性質(zhì)
鈦是一種銀白色金屬,它的密度(4.506g/cm)大約是鐵的一半,但是它有很高的機械強度(接近于鋼)
化學(xué)性質(zhì)
在室溫下,鈦對空氣和水非常穩(wěn)定??删徛芙庥跐恹}酸或熱稀鹽酸中生成Ti。熱濃硝酸與鈦的反應(yīng)也非常緩慢,最終生成不溶性二氧化鈦的水合物TiO2nH2O。在高溫下,鈦能與許多非金屬反應(yīng),如氧、氯分別產(chǎn)生TiO2和TiCl4。在高溫下,鈦還能與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化鈦和H2,鈦能與許多金屬形成合金。
概況介紹 編輯本段
鈦的比重只有鐵的1/2,但能像銅一樣經(jīng)得起錘打和拉拔。在超低溫世界里,鈦會變得更堅硬,具有超導(dǎo)體的屬性,而鋼會變得脆弱無能。
鈦有很強的耐酸堿腐蝕能力,在海水中浸泡5年也不會生銹,而鋼在海水中會腐蝕變質(zhì)。用鈦合金制造船體,海水可以 不要腐蝕它。用鈦合金制成的“鈦潛艇”,可以下潛到4500米的深度一般鋼鐵潛艇超過300米就很容易被水壓壓碎。
利用鈦和鋯對空氣的強吸收性,可以除去空氣,從而產(chǎn)生真空。鈦鋯合金制成的真空泵只能抽十億分之一的空氣。
在航天工業(yè)中,鈦可以制成航天器“外衣”,防高溫的侵襲。
一種鈦鎳合金,被稱為“記憶合金”這種合金被做成預(yù)定的形狀,然后只要稍微加熱,受到外力變形就能恢復(fù)原來的樣子。這種合金已被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。比如美國阿波羅飛船上用的天線就是這種記憶合金;第九人 上海第一醫(yī)學(xué)院附屬的美國醫(yī)院已經(jīng)將這種記憶合金用于女性絕育;此外,它還可以用于儀器、電子裝置等領(lǐng)域。
碳化鈦(TiC)很像碳化鐵,有金屬光澤。但它的熔點和硬度比碳化鐵高。因此,具有實際應(yīng)用價值。
用鈦制器皿保存食物時,器皿不會被腐蝕產(chǎn)生離子,食物能保持原有的風(fēng)味;鈦金炊具質(zhì)輕強度高,不會生銹,最科學(xué)衛(wèi)生。
鈦合金制成的高壓容器可以承受2500個大氣壓的高壓。
鈦在外科手術(shù)中的應(yīng)用也非常引人入勝。不銹鋼,使用不銹鋼有一個缺點,就是骨頭愈合后,再把不銹鋼片拿出來是很痛苦的。否則不銹鋼會因生銹而對人體有害。如果改用鈦制的“人造骨胳”將徹底改變矯形技術(shù)。在頭部受損的地方,使用鈦板和鈦螺釘幾個月后,骨骼會在鈦板的孔和螺絲中重新生長,新的肌肉纖維會被包裹在鈦板上鈦骨像真骨一樣血肉相連,起到支撐和加固的作用因此,鈦被譽為“親生物金屬”它已經(jīng)被應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肋關(guān)節(jié)、頭蓋骨、主動心瓣、骨固定夾等等。
在煉鋼工業(yè)中,少量的鈦是一種良好的脫氧劑、除氮及除硫劑。
鈦酸鋇晶體廣泛應(yīng)用于超聲波儀器和水下探測器。這是因為當(dāng)它在壓力下改變形狀時會產(chǎn)生電流;一旦通電,它會再次改變形狀。將鈦酸鋇放入超聲波中,按壓時會產(chǎn)生電流,可以通過其產(chǎn)生的電流來測量超聲波的強度;相反,通過使高頻電流通過它,可以產(chǎn)生超聲波。
在工藝品和日用品中用黃金裝飾,由于它們的硬度很低、容易刺破磨損,不耐用。在這些物質(zhì)表面鍍上一層氮化鈦,外觀幾乎和黃金一模一樣,但比黃金和硬質(zhì)合金更耐磨這種涂層被認為具有“永不磨損性”
有機鈦聚合物,可用作表面活性劑、分散劑、抗水劑或防銹劑。
在人類使用的四大系列儲氫金屬中,鈦系是其中之一,也是比較便宜的一種,但是人類還沒有找到更理想的“貯氫金屬”一旦這個問題得到解決,人們就可以使用氫作為燃料。
地理分布 編輯本段
中國已探明的鈦資源分布在21個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市)共108個礦區(qū)(圖3.5.1及表3.5.4)主產(chǎn)區(qū)是四川,其次是河北、海南、廣東、湖北、廣西、云南、陜西、山西等省(區(qū))
鈦磁鐵礦巖礦
主要礦床位于四川省攀枝花和紅格米易白馬和西昌太和;河北承德的寺廟、黑山,豐寧的招兵溝,崇禮的南天門;山西左權(quán)通榆;陜西省洋縣畢集溝;新疆的尾亞;河南省舞陽縣趙庵村;廣東興寧的夏蘭;黑龍江省的呼瑪;北京昌平的上莊,懷柔的新地。其中,四川省 資產(chǎn)負債表上的儲備(TiO2 44256.32萬t)占全國同類儲量(TiO2 46522.83萬t)的95.1%,河北省(TiO2 1544.46萬t)占3.3%,陜西省占0.46%,山西省占0.35%
金紅石巖礦
主要礦床位于湖北省棗陽市大夫山;山西代縣碾子溝;河南省新縣楊沖;山東省萊西縣劉家莊。湖北金紅石(TiO2)表內(nèi)儲量(534.43萬t)占全國同類儲量(750.86萬t)的71.2%,山西?。?54.79萬t)占20.6%,陜西?。?4.4萬t)占5.9%
鈦礦資源 編輯本段
到1995年底,世界金紅石(包括銳鈦礦)儲量和儲量基數(shù)分別為3330萬噸和1644億噸,總資源量約為2.3億t(TiO2含量,下同),主要在南非、印度、斯里蘭卡、澳大利亞。世界鈦鐵礦(TiO2)儲量和儲量基數(shù)均為2.743億t和4.353億t,總資源約10億t;主要集中在南非、挪威、澳大利亞、加拿大和印度。
到1996年底,中國保留了原生鈦(磁)鐵礦(折TiO2)儲量35704.09萬t(其中,甲B丙級23191.50萬t)鈦鐵礦(砂礦)礦產(chǎn)儲量3803.19萬t(其中,甲B丙班2147名.17萬t)金紅石礦儲量256.86萬t(其中,A B C級73名.73萬t)金紅石型二氧化鈦儲量750.86萬t(其中A B C級242.43萬t)
如果1996年我國持有的鈦鐵礦ABC礦儲量為2147,.按TiO248含量計17萬噸%換算下來,它的二氧化鈦儲量是1030.64萬t,僅占當(dāng)年世界鈦鐵礦(TiO2)2 7億噸3.83%如果它與原生鈦磁鐵礦結(jié)合(TiO2)甲乙丙級儲量((23 191)50萬t)其中大約50是可用的%以粒狀鈦鐵礦的形式生產(chǎn)(TiO2)儲量11595.加上75萬噸,二氧化鈦總儲量為12626.6萬t,占當(dāng)年世界鈦鐵礦的60(TiO2)儲量27億噸47.76%從這個意義上說,中國堪稱世界上鈦鐵礦資源最豐富的國家。
如果1996年我國金紅石礦的ABC儲量為73.按TiO2 94含量計為73萬噸%換算成TiO2儲量為69.31萬噸,加上當(dāng)年金紅石(TiO2)甲乙丙儲量242.43萬t,合計311.74萬噸,占當(dāng)年世界金紅石產(chǎn)量的70(TiO2)儲量3330萬噸9.36%可見我國金紅石資源并不豐富。
鈦的用途 編輯本段
純鈦是一種銀白色的金屬,具有許多優(yōu)良的性能。鈦的密度為4.54g/Cm3,比鋼輕43% ,比久負盛名的輕金屬鎂略重。但機械強度與鋼相差無幾,是鋁的2倍,鎂的5倍。鈦耐高溫,熔點1942K,比金高近1000K ,比鋼高近500K。
鈦是一種化學(xué)活性金屬。加熱時能與O2、N2、H2、硫和鹵素之間的非金屬相互作用。但在室溫下,鈦表面容易形成一層非常薄而致密的氧化物保護膜,能抵抗強酸甚至王水的作用,表現(xiàn)出很強的耐腐蝕性。因此,普通金屬在酸性溶液中會變得千瘡百孔,而鈦卻安然無恙。
液態(tài)鈦幾乎可以溶解所有的金屬,所以可以和很多金屬形成合金。在鋼中加入鈦制成的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成間隙化合物或金屬間化合物。
鈦合金制成的飛機比同等重量的其他金屬制成的飛機多載100多名乘客。該潛艇不僅能抗海水腐蝕,還能抗深水壓力,潛水深度比不銹鋼潛艇高80% 。同時,鈦是非磁性的,不會被地雷發(fā)現(xiàn),具有很好的反監(jiān)聽效果。
鈦具有“親生物“性。在人體內(nèi),能抵抗分泌物的腐蝕,無毒,適用于任何滅菌方法。因此被廣泛用于制作醫(yī)療器械和人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨,活動心臟瓣膜、骨骼固定夾。1]當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)纏繞在它們周圍時“鈦骨”早上,這些鈦骨頭開始維持人體的正?;顒印?/p>
鈦在人體內(nèi)分布廣泛,正常人體內(nèi)含量每70kg體重不超過15mg,但其作用尚不明確。但已證明鈦能刺激吞噬細胞,增強免疫力。
相關(guān)合物 編輯本段
重要的鈦化合物有:二氧化鈦(TiO2)四氯化鈦(TiCl4)偏鈦酸鋇(BaTiO3)
二氧化鈦
純二氧化鈦是一種白色粉末,是一種優(yōu)良的白色顏料“鈦白”它兼有鉛白(PbCO3)覆蓋性能和鋅白(ZnO)的持久性能。因此,人們經(jīng)常在涂料中加入鈦白粉,制成高檔白漆;造紙工業(yè)中用作紙漿的填料;紡織工業(yè)中用作人造纖維的消光劑;在玻璃、陶瓷、搪瓷工業(yè)作為添加劑,以改善其性能;在許多化學(xué)反應(yīng)中用作催化劑。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,二氧化鈦和鈦系列化合物作為精細化工產(chǎn)品,具有很高的附加值和誘人的前景。
四氯化鈦
四氯化鈦是無色液體;熔點250K、沸點409K,有刺鼻氣味。在水中或潮濕空氣中易水解,放出大量白煙。
TiCl 43h2o == H2TiO 34HCl
因此,TiCl4 4在軍事上,特別是在海戰(zhàn)中被用作人工氣溶膠。在農(nóng)業(yè)上,人們使用TiCl4 4形成的濃霧地面,以減少夜間地?zé)岬膿p失,保護蔬菜和作物免受嚴寒、霜凍的危害。
偏鈦酸鋇
將TiO2 2和BAC O3熔融在一起制備偏鈦酸鋇:
Tio2Baco == BaTiO3 decacarbon dioxide-
人工制備的BaTiO3具有高介電常數(shù),并且由其制成的電容器具有大容量更重要的是,鈦酸鋇具有顯著的“壓電性能”它的晶體受壓會產(chǎn)生電流,通電會改變形狀。人們把它放在超聲波中,當(dāng)它被按壓時,就會產(chǎn)生電流通過測量電流,可以測量超聲波的強度。幾乎所有的超聲波儀器都使用它。隨著鈦酸鹽的開發(fā)和利用,它越來越廣泛地用于制造非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計算機存儲元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強磁、半導(dǎo)體材料、光學(xué)儀器、試劑等。
鈦的產(chǎn)品 編輯本段
鈦及鈦合金是極其重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域、航天、車輛工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
材質(zhì):佳能鈦,工業(yè)純鈦, α 型鈦, β 型鈦, α β型鈦
類型包括有鈦絲、鈦網(wǎng)、鈦管、鈦片、鈦箔。
鈦網(wǎng):它應(yīng)用在一些儀器設(shè)備上,起到過濾的作用。
鈦絲:除了工業(yè)應(yīng)用,高級鈦絲還用于一些植入和美容手術(shù)。
鈦管:應(yīng)用于工業(yè)、機械上。
鈦片:骨植入物,外科骨縫合和生物植入公司。
鈦箔:應(yīng)用程序同上鈦箔是一種較薄的鈦片,厚度為0.1mm以下。
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