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“时代的金属”--钛

        如果说钢是 19 世纪中叶轰动世界的金属,铝是 20 世纪初期轰动世界的金属,镁是 20 世纪中叶轰动世界的金属,那么,下一个轰动世界的新金属将是钛--人称“我们时代的金属”。
        钛对于我们来说是比较陌生的。因为我们真正认识它的本来面目只是近些年的事情。钛是一种不寻常的金属,它兼有质量轻、强度大、耐热耐冷、耐腐蚀和原料丰富五大优点。
        如钛的比重比钢轻近一半,但强度却比不锈钢高 3.5 倍,比铝高近 20倍,在-253℃~500℃的温度范围内,它能镇定自如,仍保持其高强度。我们在分类时往往把钛算做“稀有”金属,这的的确确有点名不副实。它在地壳里含量占地壳的 1‰。这个数字告诉我们,它的储量比银的蕴藏量多几万倍,比锡高上百倍,铜的蕴藏量也只有它的几十分之一。我们随便从一把泥土,其中都含有千分之几的钛。你看,钛能算“稀有金属”吗!
        钛由于有上述极为独特的优点,因而在目前,尤其是未来有着极为广泛的用途,故又有“未来的金属”之称。
        如果我问你,飞机是用什么金属制造的?你会毫不犹豫地回答,是铝镁合金呗。是的,铝镁合金是制造飞机的主要材料。但随着航空工业的发展,飞机的飞行速度也越来越快。特别是当飞机的飞行速度达到音速二三倍时,飞机表面与空气摩擦产生的高温可达摄氏四五百度。这时铝镁合金便难以承受,就必须由钛合金来取而代之了。因此,钛和钛合金便
        成为制造飞机、枪炮、船舰等现代武器不可缺少的材料。如果我们用钛制造坦克的履带,可使坦克重量减轻 40%,这对提高坦克的机动能力来说,真是太有用了。
        除了飞机之外,钛在宇宙空间还大显神通。现在,钛及钛合金主要用来制造火箭、导弹发动机的外壳,燃料和氧化剂的储箱以及宇宙飞船的船舱、骨架等等,可使导弹、火箭、宇宙飞船的体重减轻数百公斤。这不但能很好地改善它们的飞行性能,而且可以节省大量昂贵的高级燃料,降低制造和发射费用。所以,人们又把钛称做“空间金属”。
        钛还有极高的抗腐蚀能力,有人曾经把一块钛片扔到海里,5 年之后捞出来一看,钛片照样闪闪发光。由此,钛及钛合金便又成为制造军舰、潜艇、船舶部件的材料。用钛制造的潜水艇,不仅经得起海水常年累月的腐蚀,而且由于重量大大的减轻,可比不锈钢制造的潜水艇潜水深度增加 80%。
        不怕酸碱腐蚀的钛及钛合金,还被人们广泛应用于石油化工、冶金、制药、造纸、纺织、漂白、食品、电镀等工业部门,让其大显身手。
        钛还有一个“怪脾气”,就是非常乐意和氧、氮结合在一起。不过,它和氧、氮的结合,对我们来说有时并没有什么好处。这是因为钛只要和氧、氮一接触,那怕是吸收了千分之几的氧和氮,就会变成毫无价值的东西。钛的这一特性给我们提炼钛增加了相当的困难。但我们也可以把坏事变好事。比如,我们让钛粉和氧气迅速结合并燃烧,便能够产生强烈的高温和光辉。我们不止一次地看过节日夜晚绚丽多彩的焰火吧?这里就有钛的一份功劳。我们还可以根据这个原理,制造军事上常用的信号弹。我们还可以利用钛对空气的强大吸收力,除去空气,造成真空,这对电子计算机、原子能等工业来说,有着极为重大的意义。
        钛还可以应用于医疗上。人的骨头坏了,用钛片、钛螺丝钉修补,几个月后,骨头就重新生长在钛片的小孔和螺丝钉的螺纹里,新的肌肉就包在钛片上。这样,骨头就和真的一个样子。据推测,用这种材料制成的人工关节可连续使用 140 年。
        由于钛的高强度、耐高温和耐蚀性,加上它质轻的优点,在未来的工业技术中,无疑将越来越占据显著的地位。那时制取钛和它的合金的方法将更为完善。很可能用钛合金制成的汽车不久将出现在马路上。钛合金制成的车身与铸钢制成的车身相比,将减轻一半的重量。其实,现在在欧洲城市的街道上可以遇到几十种形形色色的时髦自行车,这些自行车不仅结构不凡,而且用于制造框架的传统材料--钢,已经开始让位给其他金属。用钛合金制造的自行车,每辆总共只有 7 公斤重。
        这些年来,掀起了世界性的超导研究热潮,我们中国走在了世界超导研究的前列,特别是用钛合金研制的超导材料,是许多国家望尘莫及的。

钛的化合物也有许多重要用途。如军事上的四氯化钛可以制造人造雾来迷惑敌人。
        而二氧化钛又叫钛白,许多东西只要一挨它,马上就会变得雪白。它是白油漆里最好的颜料,也是世界上最白的涂料,它还可以作人造丝的减光剂,白色橡胶和高级纸张的填料等。钛酸钡还是发射和接收超声波的极好材料,用它制造的超声波鱼群探测仪、水底探测仪、金属探伤仪等等,像一双犀利神奇的眼睛,用于探测鱼群的行踪,侦察水下情况,检查金属的伤病等,它们已成为我们生产活动的好助手。
        钛的老家在陆地上的岩浆岩中,岩浆岩被外力破坏后,被河流搬运到海边沉积下来,形成含有钛的钛铁矿和金红石,它们是钛的重要来源。此外,主要的含钛矿物还有钛磁铁矿、钙钛矿等,它们大都分布在地质历史时期岩浆活动剧烈的地方。
        我国是世界上钛储量最多的国家。我国钛的探明储量占世界探明总量的72%,这是高速发展我国钛工业极为有利的条件。
        说到这里,我们还需要说一说和钛像孪生姐妹一样,形影不离地住在一起的钒。纯净的钒是没有什么用处的,但钒合金却有广泛的用途。如钒铁合金是制造船舶、钢轨等的好材料;钒铝合金由于有轻、硬、耐腐蚀等特点,更是制造水上飞机、汽艇等的专用材料。此外钒合金还广泛用于其他机器制造方面。我国也是世界上钒最多的国家,我国钒的储量占世界总储量的 68%以上。
        我国最大的钒钛蕴藏地和生产基地,是位于四川和云南交界处崇山峻岭中的攀枝花。
        攀枝花正好位于攀枝花--西昌大裂谷上,地质历史上多次剧烈的岩浆活动,使这里蕴藏了我国 20%的铁、87%的钒、93%的钛,还有数量惊人的镓、钪、钴等稀有金属。此外,还有丰富的水力、木材和煤炭。
        攀枝花之所以闻名世界,就是因为它有世界一半以上的钒和钛。神奇的土地哺育了一代又一代不断创造奇迹的人。这里不仅已成为我国十大钢铁企业之一,更重要的是已成为世界闻名的钒钛生产基地。特别是攀钢人创造的用普通大型高炉一次性炼钢提钒钛新工艺,这在世界上是独一无二的。攀钢的崛起,不仅使得我国成为世界上最主要的钒钛生产国,也为我国实现工业现代化奠定了基础。


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