钛材-凯发官方

     钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业和航海工业。

钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔点1668±4℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4k。在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。   

钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。  

钛的性能  

1.密度小，比强度高  金属钛的密度为4.51g/cm3，高于铝而低于铁、铜、镍，但比强度位于金属之首，

2.耐腐蚀性能  钛是一种非常活泼的金属，其平衡电位很低，在介质中的热力学腐蚀倾向大，但实际上钛在许多介质中很稳定，如钛在氧化性、中性和弱还原性介质中是耐腐蚀性的。这是因为钛和氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一种致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀，即使由于机械磨损也会很快自愈或重新再生。这表明了钛是具有强烈钝化倾向的金属。介质温度在315*c以下钛的氧化膜始终保持这一特性。  

为了提高钛的耐蚀性，研究出氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等表面处理技术。对钛的氧化膜起到了增强保护性作用。获得了所希望的耐腐蚀效果。针对在硫酸、盐酸、甲胺溶液、高温湿氯气和高温氯化物等生产中对金属材料的需要，开发出钛-钼，钛-钯，钛-钼-镍等一系列耐蚀钛合金。钛铸件使用了钛-32钼合金，对常发生缝隙腐蚀或点蚀的环境使用了钛-0.3钼-0.8镍合金或钛设备的局部使用了钛-0.2鈀合金，均获得了很好的使用效果。  

3.耐热性能好  新型钛合金能在600*c或更高的温度下长期使用。

4.耐低温性能好  其强度随温度的降低而提高，但塑性变化却不大，在-196-253*c低温下保持良好的延性及韧性。避免了金属冷脆性，是低温容器，贮箱等设备的理想材料。  

5.抗阻尼性能强。  金属钛受到机械振动，电振动后，与钢、铜金属相比，其自身振动衰减时间最长，利用钛的这一性能可做音叉、医学上的超声粉碎机振动元件和高级音响扬声器的振动薄膜等。  

6.无磁性、无毒 钛是无磁性金属，在很大的磁场中也不会被磁化，无毒且与人体组织及血液有好的相容性，所以被医疗界采用。  

7.抗拉强度与其屈服强度接近  钛的这一性能说明了其屈强比（抗拉强度/屈服强度）高，表示了金属太材料在成型是塑性变形差，由于钛的屈服极限与弹性膜量的比值大，使钛成型时的回弹能力大。  

8.换热性能好  金属态的导热系数虽然比碳钢和铜低，但由于钛优异的耐腐蚀性能，使用壁厚可以大大减薄，而且表面与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热阻，钛表面不结垢也可减少热阻，

9.弹性模量低  钛的弹性模量在常温时为106.4gmpa，为钢的57%。

10.吸气性能  钛是一种化学性能非常活波的金属，在高温下可与许多元素和化合物发生反应。钛吸气主要指高温下与碳、氢、氧发生反应。

钛材应用   

　　钛及其合金具有重量轻、强度大、耐热性强、耐腐蚀等许多优特性，被誉为“未来的金属”，是具有发展前途的新型结构材料。钛及其合金不仅在航空、宇宙航行工业中有着十分重要的应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等许多工业部门中广泛应用。

1．钛在化工等部门的应用

　　钛的另一个显著特点是耐腐蚀性强，这是由于它对氧的亲合力特别大，能在其表面上生成一层致密的氧化膜，可保护钛不受介质腐蚀。金属钛在大多数水溶液中，都能在表面生成钝化氧化膜。因此，钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好，甚至可与铂比美。但是，如果在某种介质中，能连续溶解钛表面氧化膜时，则钛在这种介质中便会受到腐蚀。例如，钛在氢氟酸、浓的或热的盐酸、硫酸和磷酸中，由于这些溶液溶解钛表面氧化膜，所以钛被腐蚀。如果在这些溶液中加入氧化剂或某些金属离子时，则钛表面氧化膜便会受到保护，此时钛的稳定属于增加。

一．化学工业      

　　钛在各种酸、碱、盐介质中，除上述四种无机酸和腐蚀性很强的氯化铝外，都具有很好的稳定性。所以，钛是化学工业中优良的抗腐蚀材料，得到了越来越广泛的应用。例如，在氯碱工业中使用钛金属阳极和钛制湿氯气冷却器，收到很好的经济效果，被誉为氯碱工业中的一大革命。

二．石油工业     

　　钛在有机化合物中，除了温度较高下的五种有机酸（甲酸、乙酸、草酸、三氯乙酸和三氟乙酸）外，都具有非常好的稳定性。因此，钛是石油炼制和石油化工中优良的结构材料，可以用来制作各种热交换器、反应器、高压容器和蒸馏塔等。 三．冶金工业      钛属活性金属，具有良好的吸气性能，是炼钢工业中优良的脱气剂，它能化合钢在冷却时析出的氧和氮。在钢中加入少量的钛（<0.1%）可使钢坚韧而富有弹性。钛也是炼钢，炼铝等工业中重要的合金添加剂。钛具有超导性，是一种常见的超导材料。另外，钛在含有金属离子的酸性溶液中具有很好的稳定性，因此钛在湿法冶金工业中，如铜、镍、钴、锰等有色金属的电解生产中，有着十分广泛的应用。

四．化肥工业     

　　尿素是重要的化肥，在生产过程中尿素、氨、氨基甲酸铵和它们的混合液，在高温高压的条件下腐蚀性很强，使用钛取代不锈钢后设备寿命大大增加，检修时间大大减少。因此目前尿素生产中的主要设备都使用钛材。

五．海水淡化和造船工业     

六．电力工业 　钛在含有氯化物、硫化物等许多腐蚀性较强的热水中具有较好的稳定性，因此钛已经大量在火力发电厂中用作为热交换器的冷却管。用薄壁钛管取代铜镍合金管后，不仅大大提高了使用寿命，而且大大减少了检修时间，经济效果十分显著。

七．造纸和纺织工业     

　　钛对二氧化氯、亚氯酸、亚氯酸盐等漂白剂具有特殊的抗腐蚀性能。因此，钛在纺织印染工业、造纸工业的漂白设备中有着重要的应用。例如，钛材制造的亚漂机使用效果很好。同时，还有合成纤维等工业中用作喷丝头。

八．其它方面     

　　钛能抵抗人体的腐蚀，并对人体无害。因此可以广泛用于工医疗和制药工业部门。钛有着良好的吸气性能，也在电子真空技术中和高真空技术中有广泛的应用。  

钛在石油、化工等部门的应用     

使用部门 用     途

石油化工 反应器、压力容器、热交换器、分离器配管、蒸馏塔顶凝缩器内衬等。

化学工业 蒸馏塔、反应器、压力容器、热交换器、过滤器、测量仪器、汽轮机叶片、泵、阀、管道、氯碱生产电极、合成塔内衬、其它耐酸设备内衬。

造纸工业 搅拌器、漂白塔、加热锅、反应塔配管。

纺织工业 连续漂白机、蒸馏塔、反应槽、冷凝器、热交换管、离心分离机、喷丝头、阀、泵。

冶金工业 炼钢吸气剂、合金添加剂、超导合金材料、电解高纯金属（如钠、镍、钴）的阴极板和电镀槽等。

海水淡化和发电厂 热交换器、冷凝器、供水加热器、管道、其它接触海水的设备。

舰艇工业 舰艇外壳、甲板、阀、翼、快艇推进器、传动轴、蒸汽机、深潜艇压力舱、开发海洋设备。

其     它 超高真空钛泵、医疗和矫形器械、人工关节、制药和食品工业设备。

2．钛材在航空工业中的应用

　　钛及其合金的比强度（强度与重量比）在金属结构材料中是很高的，它的强度与钢材相当，但其重量仅为钢材的57%。另外，钛及其合金的耐热性很强，在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性，短时间工作温度甚至还可更高些。而铝在150℃，不锈钢在310℃，就失去原有的机械性能。当飞机、导弹、火箭高速飞行时，其发动机和表面温度相当高，铝合金已不能胜任，应用钛合金是十分合适的。正是由于钛及其合金具有强度大、重量轻、耐热性强的综合优良性能，在飞机制造中用它来代替其它金属时，不仅可延长飞机的使用寿命，而且可以减轻其重量，从而大大提高其飞行性能。所以，钛是航空工业和宇宙航空工业中最有前途的结构材料之一。钛及其合金在航空工业中主要用于制造飞机发动机和机身。一般来讲，马赫数小于2的飞机，其发动机使用一部分钛及其合金，机身一般用铝合金。马赫数在于2的飞机，其发动机用钛量增加，而且机身也部分需要用钛。马赫数大于3.5的飞机，其发动机入口温度已很高，就不能用钛合金而需用超级合金了，但其机身用钛量则显著增加。钛及其合金还具有良好的耐低温性能，即使在-250℃的超低温下，它仍具有较高的冲击强度，可耐高压抗震动。因此，钛及其合金在火箭、导弹和宇宙飞船上不仅用于制造发动机外壳和结构部件，而且用于制造高压容器，如高压气瓶、低温液态燃料箱等。另外，钛及其合金在原子能反应堆和军用武器上都有应用。 

 机身也部分需要用钛。马赫数大于3.5的飞机，其发动机入口温度已很高，就不能用钛合金而需用超级合金了，但其机身用钛量则显著增加。钛及其合金还具有良好的耐低温性能，即使在-250℃的超低温下，它仍具有较高的冲击强度，可耐高压抗震动。因此，钛及其合金在火箭、导弹和宇宙飞船上不仅用于制造发动机外壳和结构部件，而且用于制造高压容器，如高压气瓶、低温液态燃料箱等。另外，钛及其合金在原子能反应堆和军用武器上都有应用。  

   钛在航空工业等部门的应用   

使用部门 用      途

航空式业 飞机机身和蒙皮、发动机、尾锥、喷管、弹射舱、防火壁、夹层结构机身机架、连结件和其它零件。

宇宙航行工业 飞船的液体燃料贮箱、高压容器、船舱、蒙皮、结构骨架、制动火箭主起落架 ，火箭、导弹 高压容器、液体燃料贮箱、外壳、喷嘴、火箭发动机。

其    它 原子能反应堆的结构材料、坦克天窗、炮筒和轻便常规武器等。