鈦及鈦合金材料應(yīng)用

　　鈦材應(yīng)用

　　鈦及其合金具有重量輕、強(qiáng)度大、耐熱性強(qiáng)、耐腐蝕等許多優(yōu)特性，被譽(yù)為“未來的金屬”，是具有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料。鈦及其合金不僅在航空、宇宙航行工業(yè)中有著十分重要的應(yīng)用，而且已經(jīng)開始在化工、石油、輕工、冶金、發(fā)電等許多工業(yè)部門中廣泛應(yīng)用。

　　1．鈦在化工等部門的應(yīng)用

　　鈦的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)，這是由于它對(duì)氧的親合力特別大，能在其表面上生成一層致密的氧化膜，可保護(hù)鈦不受介質(zhì)腐蝕。金屬鈦在大多數(shù)水溶液中，都能在表面生成鈍化氧化膜。因此，鈦在酸性、堿性、中性鹽水溶液中和氧化性介質(zhì)中具有很好的穩(wěn)定性，比現(xiàn)有的不銹鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性都好，甚至可與鉑比美。但是，如果在某種介質(zhì)中，能連續(xù)溶解鈦表面氧化膜時(shí)，則鈦在這種介質(zhì)中便會(huì)受到腐蝕。例如，鈦在氫氟酸、濃的或熱的鹽酸、硫酸和磷酸中，由于這些溶液溶解鈦表面氧化膜，所以鈦被腐蝕。如果在這些溶液中加入氧化劑或某些金屬離子時(shí)，則鈦表面氧化膜便會(huì)受到保護(hù)，此時(shí)鈦的穩(wěn)定屬于增加。

　　一．化學(xué)工業(yè)

　　鈦在各種酸、堿、鹽介質(zhì)中，除上述四種無機(jī)酸和腐蝕性很強(qiáng)的氯化鋁外，都具有很好的穩(wěn)定性。所以，鈦是化學(xué)工業(yè)中優(yōu)良的抗腐蝕材料，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。例如，在氯堿工業(yè)中使用鈦金屬陽極和鈦制濕氯氣冷卻器，收到很好的經(jīng)濟(jì)效果，被譽(yù)為氯堿工業(yè)中的一大革命。

　　二．石油工業(yè)

　　鈦在有機(jī)化合物中，除了溫度較高下的五種有機(jī)酸（甲酸、乙酸、草酸、三氯乙酸和三氟乙酸）外，都具有非常好的穩(wěn)定性。因此，鈦是石油煉制和石油化工中優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，可以用來制作各種熱交換器、反應(yīng)器、高壓容器和蒸餾塔等。 三．冶金工業(yè)      鈦屬活性金屬，具有良好的吸氣性能，是煉鋼工業(yè)中優(yōu)良的脫氣劑，它能化合鋼在冷卻時(shí)析出的氧和氮。在鋼中加入少量的鈦（<0.1%）可使鋼堅(jiān)韌而富有彈性。鈦也是煉鋼，煉鋁等工業(yè)中重要的合金添加劑。鈦具有超導(dǎo)性，是一種常見的超導(dǎo)材料。另外，鈦在含有金屬離子的酸性溶液中具有很好的穩(wěn)定性，因此鈦在濕法冶金工業(yè)中，如銅、鎳、鈷、錳等有色金屬的電解生產(chǎn)中，有著十分廣泛的應(yīng)用。

　　四．化肥工業(yè)

　　尿素是重要的化肥，在生產(chǎn)過程中尿素、氨、氨基甲酸銨和它們的混合液，在高溫高壓的條件下腐蝕性很強(qiáng)，使用鈦取代不銹鋼后設(shè)備壽命大大增加，檢修時(shí)間大大減少。因此目前尿素生產(chǎn)中的主要設(shè)備都使用鈦材。

　　五．海水淡化和造船工業(yè)

　　鈦抗海水腐蝕的能力比其它所有金屬都好，無論是在靜止的或高速流動(dòng)的海水中鈦都具有特殊的穩(wěn)定性。因此，鈦是海水淡化裝置的理想材料。鈦在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)量將越來越大。鈦抗海水和海洋空氣腐蝕能力很強(qiáng)，而且強(qiáng)度大，重量輕，是造船工業(yè)的理想結(jié)構(gòu)材料，已廣泛應(yīng)用在各種艦艇、深水潛艇的許多部件中。

　　六．電力工業(yè)

　　鈦在含有氯化物、硫化物等許多腐蝕性較強(qiáng)的熱水中具有較好的穩(wěn)定性，因此鈦已經(jīng)大量在火力發(fā)電廠中用作為熱交換器的冷卻管。用薄壁鈦管取代銅鎳合金管后，不僅大大提高了使用壽命，而且大大減少了檢修時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。

　　七．造紙和紡織工業(yè)

　　鈦對(duì)二氧化氯、亞氯酸、亞氯酸鹽等漂白劑具有特殊的抗腐蝕性能。因此，鈦在紡織印染工業(yè)、造紙工業(yè)的漂白設(shè)備中有著重要的應(yīng)用。例如，鈦材制造的亞漂機(jī)使用效果很好。同時(shí)，還有合成纖維等工業(yè)中用作噴絲頭。

　　八．其它方面

　　鈦能抵抗人體的腐蝕，并對(duì)人體無害。因此可以廣泛用于工醫(yī)療和制藥工業(yè)部門。鈦有著良好的吸氣性能，也在電子真空技術(shù)中和高真空技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。

　　鈦在石油、化工等部門的應(yīng)用

　　使用部門 用     途

　　石油化工 反應(yīng)器、壓力容器、熱交換器、分離器配管、蒸餾塔頂凝縮器內(nèi)襯等。

　　化學(xué)工業(yè) 蒸餾塔、反應(yīng)器、壓力容器、熱交換器、過濾器、測量儀器、汽輪機(jī)葉片、泵、閥、管道、氯堿生產(chǎn)電極、合成塔內(nèi)襯、其它耐酸設(shè)備內(nèi)襯。

　　造紙工業(yè) 攪拌器、漂白塔、加熱鍋、反應(yīng)塔配管。

　　紡織工業(yè) 連續(xù)漂白機(jī)、蒸餾塔、反應(yīng)槽、冷凝器、熱交換管、離心分離機(jī)、噴絲頭、閥、泵。

　　冶金工業(yè) 煉鋼吸氣劑、合金添加劑、超導(dǎo)合金材料、電解高純金屬（如鈉、鎳、鈷）的陰極板和電鍍槽等。

　　海水淡化和發(fā)電廠 熱交換器、冷凝器、供水加熱器、管道、其它接觸海水的設(shè)備。

　　艦艇工業(yè) 艦艇外殼、甲板、閥、翼、快艇推進(jìn)器、傳動(dòng)軸、蒸汽機(jī)、深潛艇壓力艙、開發(fā)海洋設(shè)備。

　　其    它 超高真空鈦泵、醫(yī)療和矯形器械、人工關(guān)節(jié)、制藥和食品工業(yè)設(shè)備。

　　2．鈦材在航空工業(yè)中的應(yīng)用

　　鈦及其合金的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與重量比）在金屬結(jié)構(gòu)材料中是很高的，它的強(qiáng)度與鋼材相當(dāng)，但其重量僅為鋼材的57%。另外，鈦及其合金的耐熱性很強(qiáng)，在500℃的大氣中仍能保持良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，短時(shí)間工作溫度甚至還可更高些。而鋁在150℃，不銹鋼在310℃，就失去原有的機(jī)械性能。當(dāng)飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭高速飛行時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)和表面溫度相當(dāng)高，鋁合金已不能勝任，應(yīng)用鈦合金是十分合適的。正是由于鈦及其合金具有強(qiáng)度大、重量輕、耐熱性強(qiáng)的綜合優(yōu)良性能，在飛機(jī)制造中用它來代替其它金屬時(shí)，不僅可延長飛機(jī)的使用壽命，而且可以減輕其重量，從而大大提高其飛行性能。所以，鈦是航空工業(yè)和宇宙航空工業(yè)中最有前途的結(jié)構(gòu)材料之一。鈦及其合金在航空工業(yè)中主要用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身。一般來講，馬赫數(shù)小于2的飛機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)使用一部分鈦及其合金，機(jī)身一般用鋁合金。馬赫數(shù)在于2的飛機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量增加，而且機(jī)身也部分需要用鈦。馬赫數(shù)大于3.5的飛機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)入口溫度已很高，就不能用鈦合金而需用超級(jí)合金了，但其機(jī)身用鈦量則顯著增加。鈦及其合金還具有良好的耐低溫性能，即使在-250℃的超低溫下，它仍具有較高的沖擊強(qiáng)度，可耐高壓抗震動(dòng)。因此，鈦及其合金在火箭、導(dǎo)彈和宇宙飛船上不僅用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和結(jié)構(gòu)部件，而且用于制造高壓容器，如高壓氣瓶、低溫液態(tài)燃料箱等。另外，鈦及其合金在原子能反應(yīng)堆和軍用武器上都有應(yīng)用。

　　鈦在航空工業(yè)等部門的應(yīng)用

　　使用部門用途

　　航空式業(yè)飛機(jī)機(jī)身和蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)、尾錐、噴管、彈射艙、防火壁、夾層結(jié)構(gòu)機(jī)身機(jī)架、連結(jié)件和其它零件。

　　宇宙航行工業(yè) 飛船的液體燃料貯箱、高壓容器、船艙、蒙皮、結(jié)構(gòu)骨架、制動(dòng)火箭主起落架 ，火箭、導(dǎo)彈 高壓容器、液體燃料貯箱、外殼、噴嘴、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　其    它 原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料、坦克天窗、炮筒和輕便常規(guī)武器等。