磅和千克(5.5磅等于多少千克)[通俗易懂]

大家好，我是讯享网，大家多多关注。

钛及钛合金的性质和应用

(A)钛的特性

钛的外观与钢非常相似，密度为4.51g/cm3，不到钢的60%。它是难熔金属中密度最低的金属元素。

室温下，钛在空气体中非常稳定。当加热到400 ~ 550℃时，表面形成一层牢固的氧化膜，防止进一步氧化。钛具有很强的吸收氧、氮和氢的能力。这些气体对金属钛是非常有害的杂质，即使是很少的含量(0.01% ~ 0.005%)也能严重影响其机械性能。

在钛化合物中，二氧化钛(TiO2)最有实用价值。二氧化钛对人体惰性无毒，具有一系列优异的光学性能。二氧化钛不透明，光泽度和白度高，折射率和散射力强，遮盖力强，分散性好。用Ti02制成的颜料为白色粉末，俗称二氧化钛，用途广泛。

(2)钛的应用

1.钛及其钛合金的应用

致密钛因其重量轻、比铝合金强度高、在高温下能保持比铝高的强度而受到航空空行业的高度重视。考虑到钛的密度是钢的57%，其比强度(强度/重量比或强度/密度比都称为比强度)高，抗腐蚀、抗氧化、抗疲劳能力强。四分之三的钛合金用作以航空航天空结构合金为代表的结构材料，四分之一主要用作耐腐蚀合金。

钛合金分为低强度、高塑性、中强度和高强度，从200(低强度)到1300(高强度)兆帕不等，但钛合金一般可视为高强度合金。它们的强度高于被认为是中等强度的铝合金，在强度上完全可以替代某些类型的钢。与铝合金在150℃以上强度迅速下降相比，部分钛合金在600℃仍能保持良好的强度。

除了强度以外，耐热、耐腐蚀、低温和具有特殊功能的钛合金(如TiNi形状记忆合金、TiFe储氢合金)按相组成可分为α、α+β和β、近α、亚稳等类型。到目前为止，已经投产的合金有100多种，工业上广泛应用的只有10多种。其中用作结构合金的Ti-6Al-4V占钛合金总销售市场的60%，占据主导地位，其次是Ti-5Al-2.5Sn，其长期工作温度可达500℃(强度为780 ~ 980 MPa)。

然而，有两个主要因素阻止钛成为普通金属。首先是成本。按照美国市场价格，每磅(1磅=0.45公斤)钛锭8 ~ 12美元，铝锭1.00 ~ 1.30美元/磅，碳钢0.20 ~ 0.40美元/磅。但最主要的因素是钛本身的活性极高，很难处理。必须严格控制炉内气氛，焊接必须在惰性气氛中进行。钛的活性高，热导率低，变形抗力大，室温塑性差。在变形过程中容易与模具粘结，特别是在机械加工过程中，工具和磨料容易粘结在热的加工面上，导致制造标准结构件时产生大量的废钛屑，即所谓的残钛。一般70%的残钛可以通过锻造钛锭生产出来，有时这个数字可以高达90%。

为了减轻成本过高带来的负担，一方面发展钛渣处理工艺，另一方面发展近净成形、超塑成形、精密铸造和粉末冶金、热等静压和扩散连接等新技术。如采用铣削、成型、烧结或热等静压固结等方法加工的粉末冶金制品为近净成形零件，材料利用率高达80%，不仅降低了材料消耗，还显著减少了切削用量。又如大型薄壁精密铸造技术在钛合金上的应用，使钛铸件的性能接近钛锻件，成本降低50%左右。

钛及钛合金的主要消费领域首先是航空空工业。20世纪80年代，美国航空空工业用钛占钛总消耗量的74.8%，俄罗斯和英国主要用于航空空工业，而日本90%的钛用于民用工业。近年来，钛在非航空空航天领域的应用不断增加，航空空航天仍然占据“龙头”地位。自从1952年在道格拉斯·DC-7飞行中钛被用作发动机短舱和防火墙以来，许多飞机结构都由钛合金制成。在波音757、超音速SR-71黑鸟、F-22喷气式战斗机、空卫星和导弹上，钛零件起着极其关键的作用。例如，飞机中的风扇盘和发动机叶片由钛铸件和锻件制成。

钛的第二个应用领域是利用它的耐腐蚀性。其中用量最大的是氯碱生产中用作电极材料。钛阳极的使用寿命是石墨阳极的10倍，生产率提高近一倍，节电15%。年产1万吨烧碱，需要钛5吨左右。

在航海业的造船中，钛曾有过昔日的辉煌。前苏联制造的6 ~ 7艘3000吨级核潜艇每艘使用的钛高达560吨(其阿尔法潜艇使用的钛超过908吨)。近年来，钛在海洋油气勘探开发中显示出巨大的威力。仅从1997年到1999年，欧洲在北海的石油和天然气开发上投入了150亿美元，建造了21艘浮式生产船和64个平台。一个新平台的生命安全系统需要50 ~ 500吨钛，楔形受力接头需要50 ~ 100吨钛，伸缩升降舵需要400 ~ 1200吨钛，固定升降舵需要1400 ~ 4200吨钛。

在能源工业中，已知钛被用作发电装置的冷凝器和热交换器。近年来，在地热井地热开发中，钛也展现了它的风采，充分展示了它的耐腐蚀性。作为地热盐水高温腐蚀环境中的动力汽轮机，其他材料由于寿命短，不得不用钛代替。钛的优点是可以提高取热的生产率和地热井的使用寿命。20世纪90年代以来，美国在南加州索尔顿海钻了一口温度高达300℃的地热井，以至于使用了227吨Ti-6Al-4V-0.1Ru合金的热轧无缝钢管。据估计，在未来十年内，全世界用于地热开发的钛的用量可能达到2400吨。西藏羊八井电站如果用钛，外观会有很大改善。

海上钻井和地热开发主要使用Ti-6Al-4VELI、Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-3Al-2.5V-0.1Ru和含钼的Ti-38644(Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo)等合金。船用紧固件使用ti-5111(ti-5al-1sn-1zr-1v-0.8 mo)合金。为了满足海洋工程的需要，我国还开发了Ti75、Ti31和Ti631合金。

据统计，一台20万千瓦火电机组钛耗为90吨，核电站钛耗为80 ~ 100吨。可见钛在能源和腐蚀方面的用量是不可忽视的。

高尔夫、生物材料和汽车制造是钛的三个有前途的新应用领域。

在运动休闲领域，高尔夫装备的消费大幅增长。1993年，钛还没有进入这个领域。1997年，钛的消费量增加到4000吨。原因是钛金属制成的球棒强度高，质地轻，击球距离平均增加20 ~ 30码(1码=0.9144米)或15%。1998年，钛球棒的出现使美国新增了448个体育场。玩家数量达到2500万(接近全球一半)。1994年，只卖出了500只蝙蝠；1995年，这个数字突然增加到19万；1997年，这一数字猛增至172万。钛广泛应用于休闲运动，如滑雪板、雪橇、冰斧、冰爪等登山设施。

钛具有优良的生物相容性、低膨胀系数、高耐久性和非磁性，是一种优良的骨支撑材料。作为植入式髋关节，其重量约为不锈钢的一半，生长时骨组织可直接与钛种植体结合。钛合金也用于膝关节和义齿重建。据统计，全世界每年用于医用植入物的钛量在600-1000吨之间。除了ti-6al-4veli(超低间隙氧)，还开发了无铝的Timetal 21 SRX(ti-2.75 nb-15.2 mo-0.34 Fe-0.18 si-0.250)和Timetal 21s (ti-2.9nb-14-0.250)。

低成本钛的生产和钛粉加工技术的发展使钛的应用扩展到汽车工业成为可能。由钛制成的弹簧已被用于一级方程式赛车、赛车和最先进的法拉利赛车。估计很快就会用在轻型车的发动机气门、连杆、悬架弹簧、排气系统、紧固件上。估计钛大规模进入汽车市场将从日本和美国开始。美国每年能生产1600万辆轿车和轻型卡车。1998年下半年，日本本田公司首次在阿鲁帝莎家用轿车上使用钛气门。

2.二氧化钛的应用

钛主要用于涂料、塑料、造纸、合成纤维、印刷油墨、橡胶、搪瓷等。，是其他白色涂料所不及的。由超细二氧化钛、水和有机溶剂组成的钛溶胶已成为一个独立的新品种，用于化妆品、镜片表面处理剂、油墨和涂料添加剂，应用领域还在不断扩大。美国是世界上最大的二氧化钛生产国和消费国。1998年产量136万吨，表观消费量113万吨，产值高达30亿美元。中国的产量和消费量要小得多。在美国，颜料、油漆和清漆的二氧化钛消耗量为50%，造纸为23%，塑料为23%，其他用途为9%。

3.其他应用

钛铁(TiFe)由钛精矿制成，是不锈钢制造中使用的脱氧剂和稳定剂。钛铁储氢阳极在储氢电池的制造上与稀土储氢材料各有优势，但成本相对较低，因此将在储氢、运输、催化、燃料电池等方面与稀土展开竞争。钛镍形状记忆合金是医疗和军事应用中不可缺少的高科技材料。至于电子陶瓷功能材料钛酸钡、钛酸锶、钛化合物催化剂、有机钛耐热涂料、钛环氧涂料，应用更是不胜枚举。

声明:以上内容转载自钛之家，发布的内容不代表本平台立场。国家能源信息平台电话:010-56002763，邮箱:hz@people-energy.com.cn