正文 “大地女神之子”鈦(1 / 1)

1791年,英國分析化學家格列高爾在鐵礦砂中發現一種新的金屬,這種金屬具有當時已知的任何金屬都不具備的奇特性質。1795年,德國的化學家馬丁·克拉普特對這種金屬又進行了深入的研究,並根據希臘神話中大地女神之子的名字“泰坦”,給這種金屬起了個名字叫鈦。他堅信鈦這位“大地女神之子”一定不會辜負它“母親”的願望,為人類做出新的貢獻。很久以來,人們曾認為鈦極其稀少,一直把它稱為“稀有金屬”。

其實,鈦占地殼元素組成的6‰,是第四位大量存在的金屬。不但地球上有鈦,從月球上采集的岩石標本中也含有豐富的鈦。從礦石中提煉鈦,不是一件簡單容易的事,目前一般采用的方法是:利用鎂對氯的化合力比鈦強的特點,在高溫下用熔融狀態的鎂從氣態的四氯化鈦中將氯奪出來,這樣就得到單質鈦。用這種方法製得的鈦疏鬆多孔,呈海綿狀,人稱“海綿鈦”。將“海綿鈦”在真空下或稀有氣體中熔化提煉,便可獲得較純淨和致密的鈦。鈦比鋁密度大一點,但硬度卻比鋁高2倍,如製成合金,則強度可提高2~4倍。因此,它非常適於製作飛機、航天器的外殼及有關部件等。目前,世界上每年用於宇航工業的鈦已達到1000噸以上。在美國“阿波羅”宇宙飛船中,使用的鈦材料占整個材料的5%。因此鈦常被稱為“空間金屬”。鈦不但能幫助人類上天,還能幫助人類下海。

由於它既能抗腐蝕,又具有高強度,還可避免磁性水雷的攻擊,因此鈦成了造軍艦和潛艇的好材料。1977年,蘇聯用3500多噸鈦建造當時世界上速度最快的核潛艇;美國海軍用鈦合金製成深海潛艇,能在4500米的深海中航行。鈦和一些金屬製成合金在低溫下會出現幾乎沒有電阻、通電也不發熱的“超導現象”。這在電訊工業上是極為寶貴的。如鈦和铌製成的合金,是目前使用最廣、研究也最多的一種超導材料。美國目前生產的超導材料,有90%是用鈦铌合金做的。鈦有這樣一種非常難得的性質:如果把它植入人體,能和人體的各種生理組織及具有酸、堿性的各種體液“友好相處”,不會引起不良反應。這種高度穩定性和與人類骨骼差不多的密度,使它成為外科醫生最理想的人造骨骼的材料。

鈦還有許多非凡的本領。有的鈦合金居然具有“吸氣”的能耐,能大量吸收氫氣,成為貯存氫氣的好材料,為氫氣的利用創造了條件;有的鈦合金具有“超塑性”,可以很容易地加工成任何形狀,等等。由於鈦在提煉方法和應用加工上還有許多問題需要解決,世界上成千上萬的科學家仍在努力探索這位“大地女神之子”的奧秘。

隨著科技水平的提高,鈦的冶煉提純方法將會得到改進,在不久的將來,鈦的產量會迅速增加,成為僅次於鐵和鋁的“第三大金屬”;鈦的應用也會更加廣泛,成為名副其實的“21世紀金屬”。“大地女神之子”將更加光彩奪目!

知識點

磁性水雷

磁性水雷是最早誕生的一種非觸發水雷。世界上最早的磁性水雷是由德國在二戰前夕首先研製成功的。它裝有磁針引信,可感應一定距離內通過的艦船所形成的磁場。因為海洋上航行的艦船大都用鋼鐵製造,猶如一浮動的“大磁鐵”。鋼鐵內部含有無數微小的磁區,而地球是個大磁體,地麵空間充滿了磁場。這磁場對鋼鐵內的磁區有磁力作用。當發生碰撞時,鋼鐵內的磁區就會受到震動,磁區與磁區之間就有機會稍微鬆開,摩擦力也因鬆開而減小,這樣磁區就受地球的磁力而被扭向同一方向,於是就產生了磁性。艦船在建造時,構成船體的鋼板和其他鐵塊會因經常的敲擊而被地球的磁場逐漸磁化,從而帶上磁性。艦船下水後,就會成為一個浮動的大磁體。當艦船駛入布設有磁性水雷的水域時,磁性水雷上的磁針受到艦船磁場的作用而發生轉動,接通起爆電路,水雷就會起爆。

延伸閱讀

鈦合金的熱處理工藝

鈦合金的熱處理工藝可以歸納為:

(1)消除應力退火:目的是為消除或減少加工過程中產生的殘餘應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。

(2)完全退火:目的是為了獲得好的韌性,改善加工性能,有利於再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。

(3)固溶處理和時效:目的是為了提高其強度,α鈦合金和穩定的β鈦合金不能進行強化熱處理,在生產中隻進行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩β鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進一步強化。

此外,為了滿足工件的特殊要求,工業上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。