金属钛的大本领

金属钛的大本领

轻质的镁铝合金在飞机制造业中所起的作用是举足轻重的。到目前为止，它还是制造许多飞行工具的主要材料。

但是，随着航空工业的发展，飞机的飞行速度越来越快，与飞机表面相接触的空气，由于摩擦生热而使飞机表面的速度越升越高。这时候，铝镁合金的弱点就开始显露出来了，机械强度迅速降低。事实也证明允许最高工作温度为200℃左右的铝合金，胜任不能用来制造飞行速度超过音速两倍半的喷气式飞机；而用耐热的不锈钢来制造又太笨重。

那究竟用什么材料呢？

唯一的选择就是我们下面要结识的主角——钛和它的合金。一般来说，飞行速度超过二三倍音速的飞机，就要用钛合金来制造，其他的金属很难胜任。

那么，钛都有哪些优异的性能呢？

钛最优良的性质就是比重小、强度大，这方面它的性能比铍还要优越。

比如说，钛比铁强韧得多，比重却只有铁的一半多一点，而且不会生锈。钛比铝稍微重一点，强度却比铝大三倍，它的耐热本领也远远大于铝。钛的比强度——强度和比重的比值——是不锈钢的三倍半，铝合金的一点三倍，镁合金的一点六倍，是目前所有金属材料中最高的。

钛合金既能经受住400℃～500℃以上高温的锻炼（这点铝合金和不锈钢差远了，铝在150℃、不锈钢在310℃时都会丧失原来的优良性能），又能抗得起－100℃低温的考验。因此，钛和钛合金已经成为制造飞机、枪炮、船舰等现代武器不可缺少的材料。

例如，现代超音速喷气式飞机的发动机以及机身中的防火壁、机架、舱盖等，大部分就是用钛合金来制造的，一架巨型喷气式运输机上有上百万个紧固件，其中用钛量可达几吨甚至几十吨。有些超音速远程截击机，用钛量占它结构总量的95%，所以得到了“钛飞机”的称号。

既轻便又强韧的钛和钛合金，还可用来制造自动步枪、迫击炮以及装甲车、坦克的某些零件。这样做有很多好处，比如用钛合金代替钢材制造坦克的悬吊装置和履带之后，一下子就可以减轻重量40%，这对提高坦克的作战机动能力不是太有用了吗？

飞机之外，火箭、导弹、宇宙飞船等对制作材料提出了更多更高更严格的要求。在这方面，又是既轻又强韧，并且在高、低温条件都具有良好性能的钛发挥了作用。

这些年来，人们研究和试制了许多新型的钛合金，抗拉强度都在每平方毫米一百千克之上。这类高强度的钛合金究竟用来干什么呢？

现在，钛和钛合金主要用来制造火箭、导弹的燃料和氧化剂的储存箱以及其他高压容器。另外，大量的钛被用来制造火箭，导弹的外壳，及宇宙飞船的船舱等。

你们也许知道，对于上天的火箭、导弹和宇宙飞船来说，重量实在是特别需要精细计算的。在火箭、导弹、宇宙飞船上使用钛和钛合金代替钢材后，体重可以减轻几十到几百千克，这样一点点的“减轻”就能很好改善它们的飞行性能。比如，远程导弹每减轻一千克，可以增加射程7．7千米，末级火箭每减轻一千克，可以减少30～100千克的发射总重量，射程可增加15千米以上。由于重量减轻，还能节省大量昂贵的高级燃料，降低建造和发射的费用。通过上面的叙述，我们会更加的明白为什么把钛称之为“空间金属”？

我们手上都戴着手表，表壳闪闪发亮，无论多久也不会黯然失色。这是为什么呢？原来表壳是用抗蚀性很强的镍铬不锈钢做的。

钛的抗蚀本领比不锈钢强多了。在常温下，钛可以安然无恙地的在各种强酸强碱中“行走”。连腐蚀性最强的混酸——王水，也奈何不了它。特别在对海水的耐蚀性方面，钛的能力更强，可与大名鼎鼎的白金相媲美。

有人曾经把一块钛片沉到海底，五年以后取出来一看，上面粘了许多小动物和海底植物，却一点也没生锈，依旧亮闪闪的。

钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用的是不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件都要统统换掉。部件本身倒不贵，但每次更换时所花的费用和因停工而带来的损失，要比部件的价格高许多倍。现在，用钛来制造这些，虽然成本比不锈钢贵一些，但是它可以连续不断地工作五年，计算起来反而划算得多。

大家都看过电影，可你们知道吗，在电影的底片和正片制作中，要经过多道工序，需用多种强酸强碱药物，它们对洗印设备腐蚀十分严重。1980年西安电影制片厂首先在洗印设备上试用钛材，结果，过去几个月就被腐蚀平的送片齿轮，改用钛制齿轮后，运转一年多时间，丝毫没有腐蚀。

大家都知道，船舰终年航行在茫茫的大海上，水下部分必须是除锈涂漆的，否则很快就会变成“破铜烂铁”。而如果用钛和钛合金来制造军舰、潜艇、船舶的部件，那就可以避免这类麻烦和损失。用钛制造的潜水艇，重量减轻了，可比不锈钢制造的潜水艇潜水的深度增加80%，达到4500米以上。

钛对液体和固体的东西都不感兴趣，王水也奈何不了它，然而，钛对气体却十分投缘，喜欢跟氮、氧、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷等许多气体相结合。

这个“怪脾气”可以为我们服务。

大家都欣赏过节日夜晚五光十色的焰火吗？这里就有钛的一份功劳。当钛粉和氧气迅速结合而燃烧的时候，能够产生强烈的高温和光辉。焰火不但可以在节日里增强欢乐的气氛，而且可以作为军事上的信号弹，用来指示目标或传达命令。

在弧光灯中加进适量的钛的化合物，可以增加它的亮度。

利用钛对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比如说，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。

在冶金工业中，加少量的钛到钢或其他金属里，“吃掉”里面的气体和杂质，能够起到很好的脱氧除氮的作用，还能消除硫的有害影响，从而改善钢和其他合金的机械性能，提高它们的抗蚀能力。

教室的墙壁是白的，雪是白的，纸张是白的，世界上有很多东西是白的，可你们知道世界上最白的东西是什么吗？

世界上最白的东西是二氧化钛，它是一种雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白有很强的粘附力，在常温下很稳定，永远是雪白雪白的，特别可贵的是钛白无毒，不会对人体造成伤害。

一克二氧化钛可以把四百五十多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料——锌钡白还要白五倍，因而是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白而且不透明，因此，钞票纸和美术用品纸中都要加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色的橡胶的填料。

喜欢读课外书的同学也许会知道：在海洋里，鱼类一般都是成群结队地游来游去。当渔民驾驶着渔船来到时，它们便躲到了水下，然而，渔民却对它们躲的地方清清楚楚，准确地撒下了渔网。那么，渔民是怎么知道鱼群躲的地方呢？

说来也简单，渔民有一个“宝贝”，它有一双锐利的“水下眼睛”，能透过海水“看到”鱼群的位置，再把这个消息报告给渔民，它的名字叫鱼群探测仪。

为什么鱼群探测仪会有这么一双锐利的“水下眼睛”呢？

原来，鱼群探测仪里有一种叫做钛酸钡的物质，钛酸钡的晶体有这么一个特别的脾气：当人们把它放在超声波中时，由于超声波对物体会产生一定的压力，它受到压力就会产生电流；相反，当人们给它通电时，它又可以产生超声波。

它的脾气真是怪极了。

利用钛酸钡的这个怪脾气，人们制成了鱼群探测仪。渔民先让高频电流通过钛酸钡的晶体，就产生了超声波，超声波可以在水中传播，当超声波碰到鱼群的时候，它们中的一部分就被鱼群挡了回来，钛酸钡接收到返回的超声波后，就会产生电流。这时，记时装置会记下超声波往返的时间，乘上超声波的速度，就可以计算出鱼群与渔船之间的距离。

鱼群探测仪就是这样发现鱼群的位置的。

此外，用钛酸钡还可以做成水底探测仪，它也有锐利的“水下眼睛”，它不只能看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。