A. 我想知道有关钛的一切
钛(Titanium):元素符号Ti,原子序数22,原子量47.88,在元素周期表中位于第4周期ⅣB族。钛是地壳中分布最广和丰度高(6320×10-6)的元素之一,占地壳重量的0.61%列居第9位;而钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位,是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂料的重要原料。由于金属钛呈银白色,具有熔点高(1727℃)、比重轻(4.5)、机械强度高(5)、耐低温(超低温下电阻率几乎为0)、耐磨蚀、线钛塑性良好(能薄壁化使用)、不易氧化、还原性强等特点;钛的氧化物——二氧化钛(钛白),具有无毒、良好的物理化学稳定性(1000℃煅烧后不熔于任何酸和碱)、折射指数高(2.55~2.70),以及很强的白度、着色力(1150~1650)、遮盖力(40~50g/m2)、耐温性、抗粉化等特征,被称为“颜料之王”。因此,钛及其氧化物、合金产品是重要的涂料、新型结构材料、防腐材料,被誉为“继铁、铝之后处于发展中第三金属”和“战略金属”,也是“很有希望的金属材料”,在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域,有着广泛的应用,并创造了巨大的经济效益和社会效益,在国民经济发展中有其重要的地位和作用。
一、矿物原料特点
钛是典型的亲石元素,常以氧化物矿物出现。地壳中含TiO2在1%以上的矿物有80余种,具有工业价值的有15种,我国主要利用的有钛铁矿、金红石和钛磁铁矿等(表3.5.1)。它们既有原生的(岩矿),也有次生的(风化残坡积及沉积砂矿)。我国各主要产地钛矿物原料基本特点概述对比如表3.5.2。
二、用途与技术经济指标
钛原料主要用来生产钛白(二氧化钛)、金属钛(海绵钛)、含钛钢以及焊条涂料。它们所占的比例,我国和国外稍有不同。钛白,我国占88%,国外占92.4%;金属钛(海绵钛),我国占10%,国外占5.3%;含钛钢及焊条涂料,我国占2.0%,国外占2.3%。
钛白不仅是性能优异的白色颜料,而且是重要的化工原料。它广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸和化纤工业。钛白涂料,色彩鲜艳,色调纯正;钛白是纸张的高级填料,使纸张薄而不透明,白度高,光泽好,强度大和光滑好用。钛白用于塑料工业,是不透明的着色剂;用于橡胶工业,使白色和浅色橡胶强度高,伸展率大,耐老化和不易褪色。它也是化学纤维的最佳消光材料,使透明的化纤具永久性消光效果,并可提高韧性。此外,还用于搪瓷、电器、电子原料等等方面。
钛精矿经冶炼成海绵钛后,再铸锭并制成工业纯钛和钛合金钛材。钛和钛合金钛材主要用于航空和宇航部门。与合金钢相比,钛合金可使飞机重量减轻40%。其他如人造卫星外壳、飞船蒙皮、火箭发动机壳体、导弹等等,钛合金都可大显身手。非宇航部门使用工业纯钛和钛合金主要在于发电站冷凝器、接触海水装置、化学装置和一些机械工程等方面。尤其是海水淡化加热器用钛是钛工业发展中划时代事件。兵工部门将钛主要用于舰船和兵器生产。
金属钛除主要用于生产工业纯钛和钛合金外,另一用途是为钢铁工业生产钛铁合金和含钛钢。钛在钢中作为添加元素,可以改变钢的性能。使钢在同样回火温度下,具有更高的强度和硬度,或同样硬度要求下,回火到更高的温度。目前,我国含钛钢有高强度低合金钢、结构钢、不锈钢、耐热合金、超高强度钢和磁钢等钢种系列,广泛用于汽车、船舶和石油钻探等方面,已发展成为仅次于锰钢的第二大钢系。
主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。
三、矿业简史
1789年,英国业余矿物学家格雷戈尔(William Gregor)神甫在其教区哥纳瓦尔州的默纳金山谷里的黑色磁性砂石(钛铁矿)中发现一种新的元素(钛),当时命名为“默纳金尼特”(Menaccanite)。
1795年,德国化学家克拉普罗特(M.H.Klaproth)在对岩石矿物作系统分析检验时发现一种新的金属氧化物,即是现在的金红石(TiO2)亦含有此新元素,他把此新元素以希腊神话中天地之子Titans(泰坦神)命名为钛(Titanium)。“钛”亦即是格雷戈尔所称的“默纳金尼特”。
我国钛矿资源的地质勘查,主要是新中国成立后的50年代至60年代进行的,并相继投入开发;我国钛矿资源的深加工利用(生产钛白、焊条涂料、海绵钛、钛金属、钛材等),则是从1954年由北京有色金属研究院研制海绵钛开始,1958年沈阳有色金属加工厂建成海绵钛及钛材加工车间投产,60年代末开始形成钛工业体系(生产海绵钛、钛加工材等多种产品),至1997年,我国钛工业已形成矿山-冶炼-加工和科研-设计-生产-应用两个相互关联、比较完整的体系。我国是世界上钛精矿、锻轧钛、钛制品、钛氧化物和锐钛型钛白颜料的出口国之一。
B. 用钛合金做轮船外壳而不选钢材反映出什么
船体使用钛时,所考虑到的优点主要是耐腐蚀性和轻量化。钛对海水具有优良的耐腐蚀性。要更加详细的解释请加钛合金燕子QQ:1098990433
C. 钛合金的作用,可以用来制作
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
D. 有关冶铁的工业背景和和冶铁材料及过程
在远古时代,第一块落到人类手中的铁可能不是来自于地球,而是来自宇宙空间。埃及人把铁叫做“天石”。
中国的冶铁技术,是循着与西方截然不同的道路发展的。如果说西方早期的铁器文化是一种以锻铁为主的文化,那么中国早期的铁器文化是一种以铸铁为主的文化,后来才在锻铁工艺上有了一定的发展。
公元前6世纪前后,中国就发明了生铁冶炼技术。尤其是在春秋战国时期,块炼铁和生铁冶炼两种工艺,几乎是同时产生,这两种方法在我国历史上曾长期平行发展,在不同情况下发挥各自的作用。生铁的早期发明,是中国对世界冶金技术的杰出贡献。欧洲一些国家虽很早出现块炼铁但出现生铁则是公元十三世纪末到十四世纪初。
在战国早期,我国就创造了白口铁柔化术。即通过长时间加热,将白口铁中的碳化铁分解为铁和石墨,消除大块的渗碳体,这对提高铁的柔性起了良好作用,而欧洲的铸铁柔化术是在17世纪下期才出现的。战国中期以后,铁器已取代铜器成为主要的生产工具。《管子·海王篇》说:“一女必有一针、一刀……耕者必有一耒、一耜、一铫”。这正是铁器的普遍应用。西汉,在块炼渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术。它的特点是增加了反复加热锻打的次数,这样既可加工成型,又使夹杂物减少、细化和均匀化,大大提高了钢的质量。“百炼成钢……千锤百炼”等成语由此而来。西汉中期,又出现了炒钢,即将生铁炒到成为半液体半固体状态,并进行搅拌,利用铁矿物或空气中的氧进行脱碳,借以达到需要的含碳量,再反复热锻,打成钢制品。炒钢的发明,也打破了先前生铁不能转为熟铁的界限,使原先各行其是的两个工艺系统得以沟通,成为统一的钢铁冶炼技术体系。这是继生铁冶铸之后,中国古代钢铁技术史上又一重大事件。
从古铁器分析中,中国科学工作者,陆续发现了汉魏时期的球状石墨的铸铁工具多件,引起了国内外学术界的重视。球墨铸铁是现代科技的产物,是1949年由英美学者发明的。经测定,西汉时期的石墨性状铸铁不逊于现代球墨铸铁的同类材料,这是冶铸史上一件很有意义的事。
在汉代,钢铁业的发展通过多方面展现。如炉型有了扩大,用石灰石作熔剂,风口也从一个发展到了多个,鼓风设备从以前的人力鼓风,畜力鼓风到创造了水力鼓风的“水排”。这项发明比欧洲早一千二百多年。从唐代到明代,是古代钢铁技术全面发展和定型的时期。唐宋时期实现了农具从铸制改为锻制这一具有重大意义的历史性转变。明代中叶到清末,生铁年产量达数十万吨。
总之,在18世纪中叶工业革命之前,中国冶铁工业的生产规模和技术水平与当时的英法等国相比并不逊色,各领风骚。中国的封建制度发展到明代已进入衰亡阶段,极端腐败的专制主义政治,庞大的官僚机构和腐朽的上层建筑,严重束缚了生产的发展。康熙、雍正和乾隆三朝号称盛世历时134年(公元1661-1795年)。但正在此时,西方爆发了工业革命,其工业、科技、军事实力却以封建制度无法想象的速度发展起来,在很短时期就把中国抛在后面。曾经独树一帜的中国冶炼工业也黯然失色,失去了建立独立的金属工业,使传统工艺发展为现代金属技术的可能性。
钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料,桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等等,都需要大量的钢铁来制造,就连动物体内也含有铁。
铁虽然有诸多的优点,但它也有不足之处枣在潮湿的空气中,铁很容易生锈。铁生锈,实际上是铁、氧气和水等物质相互作用,发生的一系列复杂的化学反应。铁锈的成分亦很复杂,主要是氧化铁。铁锈很疏松,易吸水。因此,铁制品表面的锈如不及时除去,会加快铁制品的生锈速度。据估计,全世界每年因生锈损失的钢铁,约占全世界年产量的四分之一。
另外,在常温下,由于铁的性质比较活泼,不宜长期使用。而且生铁和钢的冶炼又要经过复杂的过程才能获得,很麻烦。炼铁的原料主要有铁矿石、石灰石和焦碳。其中焦碳的使用多少会给空气带来污染,破坏环境。同时剩下的废渣也不易处理。铁的耐腐蚀性不强,使用范围越来越小了。在当代很多方面已有新型材料代替了铁。如铁铸自来水管,改换成了铝塑管;轮船外壳的主要组成由铁合金转变为钛合金;一些汽车的部件也由铝合金取代了铁。诸如此类,不胜枚举。又加铁资源在地球上的贮存毕竟是有限的,我们应节约和利用好每一寸铁!
尽快开发新型材料,从而改善生态环境,减少自然资源的开采,弥补铁的不足,提高工业、农业和日常生活中的高科技含量!
E. 钛钛是什么东西呢
钛并不是稀有金属,钛在地球上的储藏量是铜、镍、铅、锌的总量的16倍。钛的比重仅是铁的1/2,却像铜一样经得起锤击和拉延。在超低温世界里,钛会变得更为坚硬,并有超导体的性能,钢则变得脆弱无能。钛有很强的耐酸碱腐蚀能力,在海中浸5年不锈蚀,钢铁在海水中则会腐蚀变质。用钛合金为船只制造外壳,海水无法腐蚀它。用钛合金制成的“钛潜艇”,可潜入4500米的深度,一般钢铁潜艇在超过300米就容易被水压压坏。
“钛飞机”坚实又轻便,一架大型钛客机可比同样重的普通飞机多载100余人,飞机时速每小时可超过3000千米;而铝合金飞机最多是2400千米。在航天事业中,钛可制成飞船的“外衣”,防高温的侵袭。钛还能与金属镍一起制成具有记忆功能的“记忆合金”。用这种“记忆合金”制成的汽车外壳,如发生撞车事故变形后,只须用80℃以上的热水冲洗,便会使汽车外形恢复原状。
目前钛金属的提炼成本太高,故只在一些异常重要的领域使用,如航空航天、电子工业、精密仪器制造等方面。随着各种新的提炼方法的出现,钛金属已被看作是一种极有使用前景的金属
F. 哪些东西或产品含钛元素
钛合金产品现在已经比较常见,飞机火箭上是比较早的应用,现在很多稍高一点档次的民用品也运用了这一技术,譬如,手机外壳(nokia8855、nokia8855等等)、笔记本电脑外壳(IBM X20、X31等等),最最常见的莫过于钛合金眼镜架。