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钛基本知识引见[yǐnjiàn]

钛基本知识引见[yǐnjiàn]

从发现钛元素到制得纯品,用时[yòngshí]一百多年。而钛真正失掉[shīdiào]利用,认识其本来的真面目,则是本世纪40年代以后的事情了。 地理皮相[píxiàng]十千米[qiānmǐ]厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多6l倍。随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿其实不[qíshíbù]希罕。 

海滩上有成亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停地淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。 

钛没有磁性,用钛建造的核潜艇没必要[méibìyào]担心磁性水雷的进击[jìnjī]。 

1947年,人们才入手下手[rùshǒuxiàshǒu]在工厂里冶炼钛。当年,产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年,年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几近[jǐjìn]只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。据统计, 目前世界上每一年[měiyīnián]用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。 

钛的耐热性很好,熔点高达1725℃。在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水,也不能腐蚀它。钛不怕海水,有人曾把一块钛沉到海底,五年以后取下去[xiàqù]一看,上面粘了许多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪的。 

现在,人们入手下手[rùshǒuxiàshǒu]用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛特别很是[tèbiéhěnshì]结实,能承受很高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。 

钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。过去,化学回响反映[huíxiǎngfǎnyìng]器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸,每隔半年,这种部件就要统统换掉。现在,用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢部件贵一些,但是它可以接连[jiēlián]不竭[bùjié]地使用五年,较量争论[jiàoliàngzhēnglùn]起来反而合算得多。 

钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此,非论[fēilùn]在冶炼或者铸造的时分[shífēn],人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时分[shífēn],空气与水当然是严格禁止接近的,甚至连冶金上经常使用[jīngchángshǐyòng]的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在,人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用,来提炼钛。 

人们利用钛在高温下化合能力极强的特点,在炼钢的时分[shífēn],氮很容易溶解在钢水里, 当钢锭冷却的时分[shífēn],钢锭中就形成气泡,影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛,使它与氮化合,变成炉渣一—氮化钛,浮在钢水皮相[píxiàng],这样钢锭就比较纯净了。 

当超音速飞机遨游飞翔[áoyóufēixiáng]时,它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼,一到二三百度也会吃不消,必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验,在这种低温下,钛仍旧有很好的韧性而不发脆。 

利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。比方,利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。 

钛的氧化物——二氧化钛,是雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白。以前,人们开采钛矿,主要目的就是[jiùshì]为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强,不容易[bùróngyì]起化学变化,永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。 

二氧化钛是世界上最白的东西, l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比经常使用[jīngchángshǐyòng]的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此,钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外,为了使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

四氯化钛是种有趣的液体,它有股刺鼻的气味,在湿空气中便会大冒白烟——它水解了,变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上,人们便利用四氯化钛的这股怪脾气,作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水气多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。在农业上,人们利用四氟化钛来防霜。 

钛酸钡晶体有这样的特性:当它受压力而改变形状的时分[shífēn],会产生电流,一通电又会改变形状。于是,人们把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在,几近[jǐjìn]所有的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡还有许多用途。例如:铁路工人把它放在铁轨下面,来测量火车通过时分[shífēn]的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锐利的水下眼睛,它不只能够看到鱼群,而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。 

冶炼钛时,要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛,再放到密封的不锈钢罐中,充以氩气,使它们与金属镁回响反映[huíxiǎngfǎnyìng],就失掉[shīdiào]“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易!除了电炉的空气必须抽干净外,更伤脑筋的是,简直找不到盛装液态钛的坩埚,因为一般耐火材料部含有氧化物,而其中的氧就会被液态钛夺走。后来,人们终于发了然[liǎorán]一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热,其他[qítā]部分都是冷的,钛在电炉中熔化后,流到用水冷却的铜坩埚壁上,即速[jísù]凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块,但它的成本就可想而知了。