你知道这种神奇的金属吗（神奇金属钛上天入地）
你知道这种神奇的金属吗（神奇金属钛上天入地）纯钛拥有地球上所有金属中最高的强度重量比。它和钢一样坚固 但轻了45%。02 它是地球上最轻最结实的金属早在1791年 一位业余的英国矿物学家兼教堂牧师威廉·格雷戈 在康沃尔镇附近的一条小溪里发现了一些奇怪的黑色沙子。在这些黑沙中 部分沙子是有磁性的 格雷戈断定是氧化铁 但另外的物质则是个谜。当然 这肯定是另一种氧化物 但在当时英国皇家地质学会的教科书上可没有。氧化钛粉末1795年 德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯再次发现了这种奇怪的氧化物 并以希腊神话中奥林匹亚人之前的神灵为其命名为氧化钛。尽管 纯钛是在18世纪末被发现的 但直到1910年 美国通用电气的化学家马修·亨特才从其氧化物中分离出纯钛。1910年 亨特在一个密封的“炸弹”中 研究出如何在高温高压下从氧化物中剥离这种银色金属。
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“钛”以希腊神话中的巨型泰坦命名 是地球上最坚固的金属。大家可能多多少少都听说过“钛”这种金属 就目前而言 它价格昂贵 但它并不是稀有金属 只是由于开采和生产成本高。
你可能知道用钛金属制造的人工关节、高尔夫球杆或是潜水艇 但你知道在白色的蛋糕糖霜里也有钛吗?好吧 下面让我们来了解一下 关于这种以坚韧著称的金属的有趣故事吧!
01这种“神一般”的金属直到20世纪才被锻造出来
早在1791年 一位业余的英国矿物学家兼教堂牧师威廉·格雷戈 在康沃尔镇附近的一条小溪里发现了一些奇怪的黑色沙子。在这些黑沙中 部分沙子是有磁性的 格雷戈断定是氧化铁 但另外的物质则是个谜。当然 这肯定是另一种氧化物 但在当时英国皇家地质学会的教科书上可没有。
氧化钛粉末
1795年 德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯再次发现了这种奇怪的氧化物 并以希腊神话中奥林匹亚人之前的神灵为其命名为氧化钛。尽管 纯钛是在18世纪末被发现的 但直到1910年 美国通用电气的化学家马修·亨特才从其氧化物中分离出纯钛。1910年 亨特在一个密封的“炸弹”中 研究出如何在高温高压下从氧化物中剥离这种银色金属。
02 它是地球上最轻最结实的金属
纯钛拥有地球上所有金属中最高的强度重量比。它和钢一样坚固 但轻了45%。
钛金属固件
这种超乎寻常的强度重量比 使得钛和钛合金(钛和其他金属的混合物)成为飞机发动机和机身、火箭、导弹甚至航天器的首选材料。现代工业中 任何离不开金属部件的设备 都需要尽可能坚硬和轻量化的材料供应。
钛合金发动机叶片
比如 空客A380飞机 世界上最大的客机 它的机体内就包含了高达77吨的钛。大部分都在其巨大的发动机中。多亏了20世纪30年代的一项名为“诺克斯工艺”的创新冶金技术 钛的商业锻造在20世纪40年代和50年代全面展开。首先应用在军用飞机和潜艇上(主要是美国和俄罗斯) 然后在20世纪60年代 开始应用在商用飞机上。
03 钛更抗腐蚀
腐蚀是一种电化学过程 随着时间的推移会慢慢地破坏大多数金属。当金属暴露在氧气中 无论是在空气中还是在水下 氧气都会夺取电子 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 就是铁锈。
但并不是所有的氧化物都能使底层金属受到腐蚀。例如 钛的表面就覆盖着一层薄薄的二氧化钛(TiO2) 这实际上反而保护了底层钛免受任何类型的腐蚀 包括电化学腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀。
钛的天然防腐性能使其不仅是飞机的理想材料 而且还是暴露在高腐蚀性海水中的海底部件的理想材料。船舶的螺旋桨几乎都是由钛材料制成的 船舶的内部压载和管道系统以及暴露在海水中的船上硬件也是如此。
04 钛可以植入人体的各个部位 从头到脚
保护钛免受腐蚀的二氧化钛薄层 也使其成为植入人体最安全的材料。钛是完全“生物相容的” 这意味着它无毒 不会引起过敏和排异反应 甚至可以与人体组织和骨骼融合。
钛合金颅骨板
钛是骨骼和关节植入物、颅骨板、牙种植体根部、人工眼和耳钉、心脏瓣膜、脊柱融合甚至尿道狭窄的优良外科材料。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 这一过程称为骨整合。
钛合金人工髋关节
钛之所以成为髋关节置换术和骨折骨钉的首选材料 是因为钛具有无与伦比的高强度重量比 这使得人体植入物重量更轻 而且钛还具有与人类骨骼相同的弹性。
05 钛在体育运动器材上大显身手
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用途。钛的轻质和高强度使它非常适合制造运动用品。
钛合金高尔夫球杆
第一批钛制高尔夫球杆在20世纪90年代中期上市。比如 卡拉威生产的钛制的1号木球杆。与其它钢铁或木头材质的1号木相比 这些球杆价格不菲 但它们的成功促使其他体育制造商涉足钛金属。
钛合金公路自行车
现在 在任何对重量、强度和耐用性要求都很高的运动器材中 我们都可以找到钛金属。比如 网球拍、长曲棍球棒、滑雪板、自行车架、棒球棍、徒步旅行和登山器材、野营装备 甚至是专业赛马的马蹄铁。
06 白色颜料(包括蛋糕糖霜)中都含有钛
在全世界每年生产的630万吨钛中 只有5%用于锻造成金属 而绝大多数都被转化为二氧化钛。这种材料自然可以保护钛免受腐蚀。如今 二氧化钛在世界范围内被用作无毒的增白颜料 广泛应用于油漆、化妆品、药品和食品 包括白色蛋糕糖霜。
工业用钛白粉(氧化钛)
白色油漆过去是用含铅的颜料染色的 但一旦人们知道了铅对健康的影响 二氧化钛就顺利的取代了铅。事实证明 钛基颜料还有一些很酷的特性。房屋油漆工选择钛基白色涂料 是因为它们具有防腐蚀性和耐久性。
氧化钛还具有极强的折射性 使其具有比钻石更大的天然光泽 并产生一种特别明亮的白色色调。氧化钛也能反射红外光 这就是为什么钛基涂料总是被用在太阳天文台的外部 用以分散使图像模糊的红外光。
钛板装饰的博物馆
此外 一位名为弗兰克·盖里的建筑师 还采用了钛材料来装饰毕尔巴鄂古根海姆博物馆(Guggenheim Museum)的外观。整个博物馆使用了3.3万块钛板包裹 在不同的光线条件下 钛板的颜色和亮度会发生变化 使博物馆散发出令人惊叹的光彩。
07钛已经走入人类生活
2014年五江集团正式启动了全球首家钛全产业链生产企业的立项----总投资76亿元 从钛矿到两万吨海绵钛及钛加工、钛合金、钛民用生活品产业链环环相扣。“五江钛”用非常特别的方式给我们介绍了钛金属的外表的一种特性:
钛杯在不同温度下会氧化成不同的颜色
由于钛的氧化物在不同的温度下 会呈现出不同的颜色 这些漂亮的水杯都是钛金属呈现出来的金属颜色。钛本身具有抑菌的效果 是一个天然的杀菌器皿 因此也受到越来越多人的喜爱!
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