Ti Titanium
钛是一种具有多种优良特性的金属。钛被广泛应用于航空航天工业、消费品和医疗保健等领域。它的历史还很短,因为钛精炼法是在1948年投入实践的。因此,钛的优良特性有望在更广泛的领域得到应用。
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比强度高——钛的密度是4.51g/cm3,为钢的 57%,钛比铝重不到两倍,比强度比铝大三倍。钛合金的比强度(强度/密度之比值)是常用工业合金中最大的(见表 2-1),钛合金的比强度是不锈钢的3.5倍;铝合金的1.3倍;镁合金的1.7倍,所以是宇航工业必不可少的结构材料
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耐蚀性能优异——钛有良好的抗腐蚀性能,不受大气和海水的影响。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介质中要好得多
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耐高温、耐低温——通常铝在150℃,不锈钢在310℃即失去了原有性能,而钛合金在 500℃左右仍保持良好的力学性能。某些钛合金(如 Ti-5AI-2.5SnELI)的强度随温度的降低而提高,但塑性降低得不多,在低温下仍有较好的延展性及韧性,适宜在超低温下使用
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超导功能——NbTi合金,当温度下降到接近绝对零度时,NbTi合金制成的导线,会失去电阻,任意大的电流通过,导线都不会发热,没有能耗,NbTi被称为超导材料
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钛的应用
Application of titanium
Aviation Industry
钛合金具有比强度高、耐高温、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能,早在20世纪50年代就已经应用于航空制造业。近年来,由于其成本的下降、加工性能的改善和新工艺方法的采用,在航空领域的应用越来越广泛。多种资料和数据表明,飞机发动机用钛合金取代钢材料,可减轻发动机结构重量的30%~40%。
Chemical Industry
钛的耐热性很好,熔点高达1725℃。在常温下,钛可以在各种强酸强碱的溶液中不被腐蚀,就连王水,也不能腐蚀它。化工领域钛材的应用,可以大大提高设备的使用寿命,甚至可以连续不更换地使用五年到10年之久,极大地降低了成本。
Oceanographic Engineering
海洋工程用材料,要求必须具有高强度、耐海水热液腐蚀、抗硫化腐蚀、抗微生物附着、高韧性等特点。而钛金属质轻、高强、耐蚀,特别对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫能力,是优质轻型结构材料,被称为“海洋金属”,是重要的战略金属材料。钛金属在海洋工程中具有广泛的用途,特别适于做轻型海工装备,是海洋工程领域的新型关键材料之一。
Ship Industry
钛具有优良的抗腐蚀和剥蚀破坏能力、良好的屈服强度和较低的密度,钛合金作为船体结构材料的应用,主要包括三个方面:潜艇的耐压壳体、深潜器的耐压壳体和水面船舶的壳体。还可以用它来制作薄壁、小直径管路、阀及其他配件等。用钛材制造舰船的船体、管路、配件,不但可以减轻重量,而且还可显著延长系统寿命并提高使用可靠性。
Medical Profession
钛及钛合金具有很好的生物相容性和耐腐蚀性。在用于人体硬组织修复的金属材料中,钛的弹性模量与人体组织最为接近,为80~110 GPa,这可以减轻金属种植物与骨组织之间的机械不适应性。钛的热导率仅为金合金的1/17,与其他合金相比,钛制嵌体、全冠等具有保护牙髓、避免冷热刺激的作用,世界上每年用于医疗的钛材约500 t。钛合金人工关节,包括髋关节、膝关节、肘关节、踝关节等,也被广泛用于人体矫形手术中。