一種金屬元素，灰色，能在氮?dú)庵腥紵埸c(diǎn)高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè)。從發(fā)現(xiàn)鈦元素到制得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，認(rèn)識其本來的真面目，則是20世紀(jì)40年代以后的事情了。地理表面十公里厚的地層中，含鈦達(dá)千分之六，比銅多61倍。隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不稀罕。海灘上有成億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經(jīng)過海水千百萬年昼夜不停地淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。鈦沒有磁性，用鈦建造的核潛艇不必?fù)?dān)心磁性水雷的攻擊。1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當(dāng)年，產(chǎn)量只有2噸。1955年產(chǎn)量激增到2萬噸。1972年，年產(chǎn)量達(dá)到了20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點(diǎn)，它的硬度卻比鋁大2倍。現(xiàn)在，在宇宙火箭和導(dǎo)彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達(dá)一千噸以上。極細(xì)的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽(yù)為宇宙金屬，空間金屬。鈦的耐熱性很好，熔點(diǎn)高達(dá)1725℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以后取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點(diǎn)也沒有生銹，依舊亮閃閃的。現(xiàn)在，人們開始用鈦來制造潛艇一——鈦潛艇。由于鈦非常結(jié)實(shí)，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達(dá)4500米的深海中航行。鈦耐腐蝕，所以在化學(xué)工業(yè)上常常要用到它。過去，化學(xué)反應(yīng)器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強(qiáng)烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統(tǒng)統(tǒng)換掉。現(xiàn)在，用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續(xù)不斷地使用五年，計算起來反而合算得多。在電化學(xué)中，鈦是單向閥型金屬，電位很負(fù)，通常無法用鈦?zhàn)鳛殛枠O進(jìn)行分解。鈦的最大缺點(diǎn)是難于提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心地防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時候，空氣與水當(dāng)然是嚴(yán)格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧。現(xiàn)在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。人們利用鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)的特點(diǎn)，在煉鋼的時候，氮很容易溶解在鋼水里，當(dāng)鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質(zhì)量。所以煉鋼工人往鋼水里加進(jìn)金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。當(dāng)超音速飛機(jī)飛行時，它的機(jī)翼的溫度可以達(dá)到500℃。如用比較耐熱的鋁合金制造機(jī)翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經(jīng)得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦仍舊有很好的韌性而不發(fā)脆。利用鈦和鋯對空氣的強(qiáng)大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強(qiáng)，不易起化學(xué)變化，永遠(yuǎn)是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點(diǎn)很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗器皿等。二氧化鈦是世界上最白的東西，1克二氧化鈦可以把450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍，因此，鈔票紙和美術(shù)品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業(yè)上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上，人們利用四氟化鈦來防霜。鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當(dāng)它受壓力而改變形狀的時候，會產(chǎn)生電流，一通電又會改變形狀。于是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測知超聲波的強(qiáng)弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。現(xiàn)在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時候的壓力；醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。冶煉鈦時，要經(jīng)過復(fù)雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應(yīng)，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但制造這種電爐又談何容易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態(tài)鈦的坩堝，因為一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就會被液態(tài)鈦奪走。后來，人們終于發(fā)明了一種“水冷銅坩堝”的電爐。這種電爐只有中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經(jīng)能夠生產(chǎn)幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。元素名稱：鈦元素原子量：47.87元素在海水中的含量:(ppm)0.00048元素在太陽中的含量:(ppm)4元素類型：金屬核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：22核外電子數(shù)：22核電核數(shù)：22質(zhì)子質(zhì)量：3.6806E-26質(zhì)子相對質(zhì)量：22.154原子體積:(立方厘米/摩爾)10.64地殼中含量：（ppm）5600以下為增加內(nèi)容：氧化態(tài)：MainTi+4OtherTi-1,Ti0,Ti+2,Ti+3所屬周期：4所屬族數(shù)：IVB摩爾質(zhì)量：48氫化物：TiH4氧化物：TiO最高價氧化物化學(xué)式：TiO2密度：4.54g/cm3熔點(diǎn)：1660.℃沸點(diǎn)：3287.0℃電離能(kJ/mol)M-M+658M+-M2+1310M2+-M3+2652M3+-M4+4175M4+-M5+9573M5+-M6+11516M6+-M7+13590M7+-M8+16260M8+-M9+18640M9+-M10+20830外圍電子排布：2884核外電子排布：2,8,10,2晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為六方晶胞。晶胞參數(shù)：a=295.08pmb=295.08pmc=468.55pmα=90°β=90°γ=120°莫氏硬度：6聲音在其中的傳播速率：（m/S）5090顏色和狀態(tài)：銀灰色金屬原子半徑：2常見化合價：+2,+3,+4發(fā)現(xiàn)人：格列高爾發(fā)現(xiàn)年代：1791年發(fā)現(xiàn)過程：鈦是英國化學(xué)家格雷戈爾(GregorRW，1762—1817。)在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時發(fā)現(xiàn)的。四年后，1795年，德國化學(xué)家克拉普羅特(KlaprothMH，1743—1817。)在分析匈牙利產(chǎn)的紅色金紅石時也發(fā)現(xiàn)了這種元素。他主張采取為鈾(1789年由克拉普羅特發(fā)現(xiàn)的)命名的方法，引用希臘神話中太旦神族“Titans”的名字給這種新元素起名叫“Titanium”。中文按其譯音定名為鈦。格雷戈爾和克拉普羅特當(dāng)時所發(fā)現(xiàn)的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。因為鈦的氧化物極其穩(wěn)定，而且金屬鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化合，所以單質(zhì)鈦很難制取。直到1910年才被美國化學(xué)家亨特(HunterMA)第一次制得純度達(dá)99.9%的金屬鈦。元素描述：具有金屬光澤，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔點(diǎn)1660±10℃。沸點(diǎn)3287℃。化合價+2、+3和+4。電離能為6.82電子伏特。鈦的主要特點(diǎn)是密度小，機(jī)械強(qiáng)度大，容易加工。鈦的塑性主要依賴于純度。鈦越純，塑性越大。有良好的抗腐蝕性能，不受大氣和海水的影響。在常溫下，不會被稀鹽酸、稀硫酸、硝酸或稀堿溶液所腐蝕；只有氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸等才可對它作用。元素來源：鈦屬于稀有金屬，在地殼中的豐度占第七位，有0.42%。用于冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）和鈣鈦礦等。礦石經(jīng)處理得到易揮發(fā)的四氯化鈦，再用鎂還原而制得純鈦。元素用途：鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè)，有"空間金屬"之稱；另外，在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。元素輔助資料：鈦的主要礦石是金紅石TiO2和鈦鐵礦FeTiO3，它的發(fā)現(xiàn)也正是從這兩種礦石的分析而來。早在1791年英國英格蘭西南端康沃爾（Cornwall）郡門拉陳（Menacan）教區(qū)的牧師格累高爾，也是一位科學(xué)家，分析出產(chǎn)在他教區(qū)內(nèi)的一種黑色礦砂，也就是今天成為鈦鐵礦的礦石時發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬物質(zhì)并命名為menacenite。三年后，1795年，克拉普羅特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地區(qū)出產(chǎn)的金紅石，認(rèn)識到它是一種新金屬的氧化物，具有抵抗酸、堿溶液的特性，借用希臘神話中大地的第一代兒子們泰坦神族Titans，命名這個金屬為titanium，元素符號定為Ti。兩年后，克拉普羅特證實(shí)格累高爾發(fā)現(xiàn)的menacenite就是鈦。鈦對于酸、堿具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，已成為化工生產(chǎn)中重要的材料。鈦一般被認(rèn)為是稀有金屬，其實(shí)它在地殼中的含量相當(dāng)大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大，甚至比氯、磷都大。鈦的冶煉鈦在1791年被發(fā)現(xiàn)，而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年，中間經(jīng)歷了一百余年。原因在于：鈦在高溫下性質(zhì)十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦，再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發(fā)生下面的化學(xué)反應(yīng)：FeTiO3+3H2SO4==Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4==TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4==FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O為了除去雜質(zhì)Fe2(SO4)3，加入鐵屑，F(xiàn)e3+還原為Fe2+，然后將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產(chǎn)品結(jié)晶析出。Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀，反應(yīng)是：Ti(SO4)2+H2O==TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O==H2TiO3+H2SO4鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦：H2TiO3==TiO2+H2O工業(yè)上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進(jìn)行氯化處理，并使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-在1070K用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti這種海綿鈦經(jīng)過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最后制成各種鈦材。鈦及鈦合金的特性、用途純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優(yōu)良性能。鈦的密度為4.54g／cm3，比鋼輕43%，比久負(fù)盛名的輕金屬鎂稍重一些。機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比黃金高近1000K，比鋼高近500K。鈦屬于化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護(hù)膜，可以抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、堿、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。液態(tài)鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中制得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。鈦合金制成飛機(jī)比其它金屬制成同樣重的飛機(jī)多載旅客100多人。制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80%。同時，鈦無磁性，不會被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)護(hù)作用。鈦具有“親生物“’性。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應(yīng)。因此被廣泛用于制醫(yī)療器械，制人造髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)包在這些“鈦骨”上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細(xì)胞，使免疫力增強(qiáng)這一作用已被證實(shí)。鈦的化合物及用途重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優(yōu)良的白色顏料，商品名稱“鈦白”。它兼有鉛白(PbCO3)的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，制成高級白色油漆；在造紙工業(yè)中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業(yè)中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業(yè)上作為添加劑，改善其性能；在許多化學(xué)反應(yīng)中用作催化劑。在化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細(xì)化工產(chǎn)品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。四氯化鈦是一種無色液體；熔點(diǎn)250K、沸點(diǎn)409K，有制激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。TiCl4+3H2O==H2TiO3+4HCl因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰(zhàn)爭中。在農(nóng)業(yè)上，人們用TiCl4形成的濃霧地面，減少夜間地面熱量的散失，保護(hù)蔬菜和農(nóng)作物不受嚴(yán)寒、霜凍的危害。將TiO2和BaCO3一起熔融制得偏鈦酸鋇：TiO2+BaCO3==BaTiO3十CO2-人工制得的BaTiO3具有高的介電常數(shù)，由它制成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的“壓電性能”，其晶體受壓會產(chǎn)生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置于超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，通過測量電流強(qiáng)弱可測出超聲波強(qiáng)弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發(fā)利用，它愈來愈廣泛地用來制造非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計算機(jī)記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強(qiáng)磁、半導(dǎo)體材料、光學(xué)儀器、試劑等。鈦、鈦合金及鈦化合物的優(yōu)良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產(chǎn)成本之高，使應(yīng)用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的冶煉技術(shù)不斷改進(jìn)和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應(yīng)用將會得到更大的發(fā)展。鈦產(chǎn)品：鈦及鈦合金是極其重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,在航空、航天、車輛工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。類型：典化鈦，工業(yè)純鈦，α型鈦，β型鈦，α+β型鈦主要特性：工業(yè)純鈦：工業(yè)純鈦的雜質(zhì)含量較化學(xué)純鈦要多，因此其強(qiáng)度、硬度也稍高，其力學(xué)性能及化學(xué)性能與不銹鋼相近，比起鈦合金純鈦強(qiáng)度較好，在抗氧化性方面優(yōu)于奧氏體不銹鋼，但耐熱性較差，TA1、TA2、TA3依次雜質(zhì)含量增高，機(jī)械強(qiáng)度、硬度依次增強(qiáng)，但塑性韌性依次下降。β型鈦：β型鈦合金屬可熱處理強(qiáng)化，合金強(qiáng)度高、焊接性、壓力加工性良好，但性能不穩(wěn)定，且熔煉工藝復(fù)雜。A、β鈦板：0.5-4.0mmB、眼鏡板（純鈦）：0.8-8.0mmC、標(biāo)板（純鈦）：1x2m厚度：0.5-20mmD、電鍍及其它行業(yè)用板（純鈦）：0.1-50mm用途：電子、化工、鐘表、眼鏡、首飾、體育用品、機(jī)械設(shè)備、電鍍設(shè)備、環(huán)保設(shè)備、高爾夫球及精密加工等行業(yè)。鈦管規(guī)格：φ6-φ120mm壁厚：0.3-3.0mm鈦管用途：環(huán)保設(shè)備、冷卻管、鈦發(fā)熱管、電鍍設(shè)備、戒指及各種精密電器用管等行業(yè)。A、β鈦絲規(guī)格：φ0.8-φ6.0mmB、眼鏡鈦絲規(guī)格：φ1.0-φ6.0mm專用鈦絲C、鈦絲規(guī)格：φ0.2-φ8.0mm掛具專用鈦絲用途：軍工、醫(yī)用、體育用品、眼鏡、耳環(huán)、頭飾、電鍍掛具、焊絲等行業(yè)。A、方棒規(guī)格：方條：8-12mmB、磨光圓棒：φ4-φ60mmC、毛棒、黑皮棒：φ6-φ120mm鈦棒用途：主要用于機(jī)械設(shè)備、電鍍設(shè)備、醫(yī)用、各種精密機(jī)件等行業(yè)。