很酷的金属——钛

时间:2022-12-09 13:37:58 | 浏览:51

钛以希腊神话中的巨人泰坦命名,是地球上最坚固的金属。虽然它不是稀有金属,但由于开采和生产的成本,它很贵。你可能听说过钛合金高尔夫球杆或钛金属潜艇,但你也知道白色蛋糕糖衣中含有钛吗?以下是关于这种以坚硬著称的金属的六个很酷的事实。1.“神一样

钛以希腊神话中的巨人泰坦命名,是地球上最坚固的金属。

虽然它不是稀有金属,但由于开采和生产的成本,它很贵。

你可能听说过钛合金高尔夫球杆或钛金属潜艇,但你也知道白色蛋糕糖衣中含有钛吗?

以下是关于这种以坚硬著称的金属的六个很酷的事实。

1.“神一样”的金属直到20世纪才被锻造。

早在1791年,一位英国业余矿物学家和教堂牧师威廉·格雷戈尔在康沃尔镇附近的一条小溪里挖到了一些奇怪的黑沙。

其中一些沙子是磁性的,格雷戈尔确定这是氧化铁,但另一些材料是一个谜。

可以肯定的是,这是另一种氧化物,但在皇家地质学会的账簿上并不存在。

1795年,德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯重新发现了这种奇特的氧化物,并以希腊神话中奥林匹亚人之前的神灵命名它的神话名称--氧化钛。

尽管纯钛是在18世纪晚期被发现的,但直到1910年,在通用电气工作的美国化学家马修·亨特才发现纯钛是从氧化物中分离出来的,当时他想出了如何在高温高压下将银色金属从氧化物中剥离出来。

2.它的重量和强度都令人难以置信。

钛合金(钛和其他金属的混合物)拥有地球上所有金属中最高的强度重量比。

纯钛与钢一样坚固,但重量轻45%。

钛令人印象深刻的强度重量比使钛合金成为飞机发动机和机身、火箭、导弹的首选材料-任何金属部件需要尽可能坚固和轻便的应用。

空客A380是世界上最大的客机,包括77吨钛,大部分在其巨大的发动机中。

由于20世纪30年代一项名为“诺克斯工艺”的冶金创新,钛的商业锻造在20世纪40年代和50年代如火如荼地进行。

第一次应用于军用飞机和潜艇(包括美国和俄罗斯),然后是20世纪60年代的商用飞机。

3.钛不生锈。

腐蚀是一种电化学过程,随着时间的推移会慢慢破坏大多数金属。

当金属暴露在氧气中时,无论是在空气中还是在水下,氧气都会抓住电子,产生我们所说的金属“氧化物”。

最常见的腐蚀性氧化物之一是氧化铁,又名铁锈。

但并不是所有的氧化物都会使底层金属受到腐蚀。

当钛与氧气接触时,它会在其表面形成一层薄薄的二氧化钛(TiO2)。

这种氧化层实际上保护了底层的钛不受大多数酸、碱、污染和盐水造成的腐蚀。

钛的天然防腐性能使其不仅是飞机的理想材料,也是暴露在高度腐蚀性盐水中的海底部件的理想材料。

船舶螺旋桨几乎总是由钛制成,船舶的内部压载和管道系统也是如此,船上暴露在海水中的硬件也是如此。

4.钛存在于身体的各个部位,从头到脚。

同样薄薄的二氧化钛保护钛免受腐蚀,也使其成为植入人体最安全的材料。

钛是完全“生物相容性”的,这意味着它无毒、无过敏,甚至可以与人体组织和骨骼融合。

钛是骨和关节植入物、颅板、牙科植入物的根部、人造眼睛和耳朵的钉子、心脏瓣膜、脊柱融合术,甚至是尿道狭窄的首选手术材料。

研究表明,钛植入物会触发人体免疫系统直接在钛表面生长骨骼,这一过程被称为骨整合。

钛是髋关节置换术和骨折钉的首选材料的另一个原因是,钛具有众所周知的高强度/重量比,使植入物保持轻便,而且它表现出与人类骨骼相同的精确弹性。

5.应用于高尔夫俱乐部和其他运动器材中。

20世纪末,随着纯钛价格的下降,制造商开始为这种神奇的金属寻找更多的商业应用。

钛的轻质强度使其非常适合用于体育用品。

上世纪90年代中期,第一批钛合金高尔夫球杆上市,其中包括来自卡拉维的一款名为Great Big Bertha的巨型高尔夫球杆。

与钢制或木制发球杆相比,这些球杆很贵,但它们的成功促使其他运动制造商涉足钛。

现在,你可以在任何重量、强度和耐用性至关重要的运动器材中找到钛:网球拍、曲棍球棒、滑雪板、自行车架、棒球拍、徒步旅行和登山器材、露营装备,甚至职业赛马的马蹄铁。

6.白色油漆(和蛋糕糖衣)中含有钛。

在每年生产的630万吨钛中,只有5%是锻造成金属的。

绝大多数被转化为二氧化钛,这种材料天然地保护钛不受腐蚀。

二氧化钛在世界范围内被用作无毒的增白颜料,用于油漆、化妆品、医药和食品,包括白色蛋糕糖衣。

白色油漆过去是用铅基颜料染色的,但一旦知道了铅对健康的影响,二氧化钛就取而代之了。

事实证明,钛基颜料有一些很酷的特性。

房屋油漆工之所以选择钛基白色涂料,是因为它们具有防腐蚀性,使用寿命更长。

二氧化钛的折射率非常高,使其具有比钻石更大的天然光泽,并产生特别明亮的白色阴影。

氧化钛还能反射红外光,这就是为什么太阳天文台的外部总是使用钛基涂料来分散模糊图像的红外光。

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