鈦是鋼的一種合金用元素(鈦鐵),鈦會(huì)縮小鋼的晶粒尺寸,同時(shí)作為脫氧劑的鈦會(huì)減低鋼的含氧量;在不銹鋼中加鈦會(huì)減低含碳量。鈦常與其他金屬制成合金,這些金屬有鋁(改良晶粒大?。?、釩、銅(硬化)、鎂及鉬等。鈦的機(jī)械制品(片、板、管、線、鍛件、鑄件)在工業(yè)、宇宙航行、休閑及新興市場(chǎng)上都有應(yīng)用。鈦粉在煙火制造上用于提供明亮的燃燒顆粒。
二氧化鈦是最常用的鈦化合物
從地球表面被開采的鈦礦石中,約95%都被送往提煉成二氧化鈦(TiO2),一種超白的持久顏料,被用于制造涂料、紙張、牙膏及塑膠。二氧化鈦也被用于水泥、寶石、造紙用遮光劑及石墨復(fù)合魚桿、高爾夫球桿的強(qiáng)化劑。
粉末狀的TiO2化學(xué)上具惰性,陽(yáng)光下不褪色,而且很不透光:就是這些性質(zhì),使得它能夠?yàn)橹圃旒矣盟苣z的灰色或棕色化學(xué)品帶來艷麗的純白色。在自然中,二氧化鈦這種化合物可在銳鈦礦、板鈦礦及金紅石這幾種礦物中找到。用二氧化鈦制成的涂料能夠耐高溫,輕度阻止塵污積聚,及抵受海洋環(huán)境帶來的影響。純二氧化鈦的折射率非常高,而且對(duì)光學(xué)色散能力比鉆石還高。除了作為一種很重要的顏料之外,防曬油也要用到二氧化鈦,因?yàn)樗旧砭湍鼙Wo(hù)皮膚。
最近,它還被用在空氣凈化器(過濾器涂層),及貼在建筑物窗上的薄膜,這種薄膜在接觸到紫外線(太陽(yáng)或人工)或空氣中的水分時(shí),會(huì)產(chǎn)生帶高度活性的氧化還原物種,如羥基,能凈化空氣或保持窗面清潔。
由于它的高抗拉強(qiáng)度-密度比、優(yōu)良的抗腐蝕性、抗疲乏性、抗裂痕性及能夠在沒有蠕變的情況下抵受適度高溫,鈦合金被用于航空器、裝甲敷板、海軍艦只、航天器與導(dǎo)彈。在這些應(yīng)用中,鈦與鋁、釩及其他元素所制成的合金,用于制造各種元件,包括關(guān)鍵的架構(gòu)部件、防火墻、起落架、排氣管(直升機(jī))及液壓系統(tǒng)。事實(shí)上,約三分二的鈦金屬生產(chǎn)量被用于制造太空船引擎及構(gòu)架。SR-71“黑鳥”是最早在架構(gòu)上廣泛使用鈦的機(jī)體,為現(xiàn)代軍用及商用機(jī)體的鈦應(yīng)用鋪好了路。據(jù)估計(jì),生產(chǎn)波音777要用59噸鈦,波音747要44噸,波音737要18噸,空中客車A340要32噸,空中客車A330要18噸,空中客車A320要12噸??罩锌蛙嘇380可能要用146噸,其中引擎要26噸。在引擎應(yīng)用上,鈦被用于轉(zhuǎn)子、壓縮機(jī)葉片、液壓系統(tǒng)元件及短艙。在航空應(yīng)用的鈦合金中,鈦-6鋁-4釩占幾乎50%。
鈦金屬被用于汽車,尤其是賽車(汽車或摩托),在這領(lǐng)域減低重量,但同時(shí)不失強(qiáng)度及剛度是極其重要的。一般來說,鈦金屬對(duì)普羅大眾的消費(fèi)市場(chǎng)來說太昂貴了,很難會(huì)有銷路,所以它的主要市場(chǎng)是高檔產(chǎn)品,尤其是競(jìng)賽用/高性能市場(chǎng)。最新款的Corvette跑車可選配鈦制排氣系統(tǒng)。
鈦被用于各種體育用品:網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、袋棍球棒手柄;板球、曲棍球、袋棍球及美式足球的頭盔上的護(hù)架;以及自行車的骨架及元件。盡管鈦并不是自行車生產(chǎn)的主流材料,但仍有運(yùn)動(dòng)選手及自行車冒險(xiǎn)愛好者使用鈦制的自行車。鈦合金亦被用于制造眼鏡框架,雖然這種鏡框會(huì)有點(diǎn)昂貴,但是它重量輕又很經(jīng)久耐用,而且不會(huì)造成皮膚敏感。許多野外背包客都有鈦制的裝備,包括煮食用具、餐具、提燈及帳蓬的標(biāo)樁。雖然比傳統(tǒng)的鋼或鋁制的同類稍貴,這些鈦制品要輕得多但強(qiáng)度不減。蹄鐵匠也偏好使用鈦,因?yàn)殁佒频鸟R蹄鐵比鋼制的更輕且更耐用。
由于它的耐久性,鈦制的名牌珠寶(尤其是鈦戒指)開始普遍起來。鈦的惰性成了要選擇它的原因,特別是對(duì)有皮膚敏感或會(huì)在特定環(huán)境中(如游泳池)佩戴首飾的人。鈦的耐久性、輕重量、防凹性及耐腐蝕性,使它成為生產(chǎn)手表外殼用的理想材料。有些藝術(shù)家用鈦來制作藝術(shù)品,例如雕塑、裝飾品及家具。
鈦偶爾會(huì)被用在有關(guān)建筑的應(yīng)用上:位于莫斯科高40米的加加林紀(jì)念柱,為紀(jì)念第一名太空人尤里·加加林而建造,就是以鈦建成的,選用鈦的原因是因?yàn)樗念伾约案鸺夹g(shù)的關(guān)連。西班牙的畢爾包古根漢美術(shù)館及美國(guó)喜瑞都的千禧圖書館分別是歐洲和北美最早使用鈦壁板護(hù)層的建筑。其他使用鈦壁板護(hù)層的建筑還有位于美國(guó)科羅拉多州丹佛藝術(shù)博物館的漢密頓樓,及位于莫斯科高107米的征服太空紀(jì)念碑。
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