在宇航合金等多個(gè)領(lǐng)域金屬鈦有了很大前景，由于它本身具有超強(qiáng)抗磨損能力，在不久的將來(lái)有望代替機(jī)油中的抗磨損添加劑。

(一)鈦的性質(zhì)

鈦的外觀與鋼極為類(lèi)似，密度為4.51克／公分3，缺乏鋼的60％，是難熔金屬中密度最低的金屬元素。

鈦在常溫下的空氣中非常安穩(wěn)。當(dāng)加熱到400～550℃時(shí)，則在外表生成一層結(jié)實(shí)的氧化膜，起避免進(jìn)一步氧化的維護(hù)效果。鈦吸收氧、氮、氫的才能很強(qiáng)，這類(lèi)氣體是對(duì)金屬鈦非常有害的雜質(zhì)，即便含量甚微(0.01％～0.005％)也能?chē)?yán)重影響它的力學(xué)功用。

鈦的力學(xué)性質(zhì)即通稱(chēng)的機(jī)械功用與純度非常關(guān)聯(lián)。高純鈦具有優(yōu)秀的機(jī)加工功用，延伸率、斷面縮短率均佳，但強(qiáng)度低，不適協(xié)作規(guī)劃資料。工業(yè)純鈦富含過(guò)量的雜質(zhì)，具有較高的強(qiáng)度和可塑性，適合制作規(guī)劃資料。

在鈦的化合物中以二氧化鈦(TiO2)最有實(shí)用價(jià)值。Ti02對(duì)人體呈慵懶，無(wú)毒害，它具有一系列優(yōu)秀的光學(xué)性質(zhì)。Ti02不透明，光澤度與白度高，折射率與散射力大，遮蓋力強(qiáng)、分散性好，制成的顏料為白色粉末，俗稱(chēng)鈦白，運(yùn)用甚廣。

(二)鈦的運(yùn)用

1．鈦及其合金的運(yùn)用

細(xì)密金屬鈦因?yàn)橘|(zhì)量輕，比鋁合金強(qiáng)度高，能在高溫下堅(jiān)持比鋁為高的強(qiáng)度而遭到航空工業(yè)的高度重視。鑒于鈦的密度為鋼的57％，其比強(qiáng)度(強(qiáng)度／分量比或強(qiáng)度／密度比皆稱(chēng)比強(qiáng)度)高，抗腐蝕、抗氧化、抗疲勞才能均強(qiáng)，鈦合金的3／4用作以航空規(guī)劃合金為代表的規(guī)劃資料，1／4首要用作耐蝕合金。

鈦合金有低強(qiáng)高塑性、中強(qiáng)和高強(qiáng)之分，為200(低強(qiáng))～1300(高強(qiáng))兆帕，但大體上可以把鈦合金看作是高強(qiáng)合金。它們比被認(rèn)為是中強(qiáng)的鋁合金的強(qiáng)度為高，在強(qiáng)度上已完全可以替代某些類(lèi)型的鋼材。與鋁合金在150℃以上的溫度下強(qiáng)度敏捷下降比較，某些鈦合金在600℃仍能堅(jiān)持杰出的強(qiáng)度。

除強(qiáng)度外，按用處還可分為耐熱、耐蝕、低溫及特別功用(如TiNi形狀回憶合金、TiFe貯氫合金)等鈦合金，按相組成可分為α、α＋β和β 及近α、亞安穩(wěn)等數(shù)種類(lèi)型。至今投入出產(chǎn)的合金商標(biāo)已超越100種，工業(yè)上廣泛運(yùn)用的只要10余種。其間作規(guī)劃合金用的Ti-6Al-4V在鈦合金的整個(gè)銷(xiāo)售市場(chǎng)中占60％，居主導(dǎo)位置，其次是Ti-5Al-2.5Sn，它的長(zhǎng)時(shí)間工作溫度可達(dá)500℃(強(qiáng)度為780～980兆帕)。

可是，鈦有兩個(gè)首要因素使這個(gè)資源豐富的元素不能成為常用金屬。首先是本錢(qián)。按美國(guó)的市場(chǎng)價(jià)格，每磅(1磅=0.45千克)鈦錠坯8～12美元，鋁錠為1.00～1.30美元／磅，碳素鋼為0.20～0.40美元／磅。但首要因素是鈦本身的活性極強(qiáng)，很難處置。爐內(nèi)氣氛有必要嚴(yán)格控制，焊接須在慵懶氣氛內(nèi)進(jìn)行。金屬鈦的活性高、熱導(dǎo)率低、變形抗力大、常溫可塑性差，變形過(guò)程中不光易與模具粘結(jié)，特別在機(jī)加工時(shí)有刀具和磨料粘結(jié)到熱的加工外表的傾向，使規(guī)范規(guī)劃件的制作發(fā)作很多廢鈦屑，即所謂的殘鈦。通常鑄造鈦錠加工可發(fā)作70％的殘鈦，有時(shí)這一數(shù)字可高達(dá)90％。

為削減過(guò)高本錢(qián)形成的擔(dān)負(fù)，一方面開(kāi)展了殘鈦處置工藝，另一方面開(kāi)發(fā)了近凈成形、超塑成形、精細(xì)鑄造和粉末冶金以及熱等靜壓與分散銜接等高新技能。比方經(jīng)過(guò)制粉、成型、燒結(jié)或熱等靜壓固結(jié)辦法加工而成的粉末冶金制品為近凈成形件，資料運(yùn)用率高達(dá)80％，既下降了資料耗費(fèi)，又顯著削減了切削加工量。又如大型薄壁精細(xì)鑄造技能在鈦合金中的運(yùn)用，使鈦鑄件功用挨近鈦鍛件，而本錢(qián)下降50％左右。

鈦及鈦合金的首要消耗范疇首先是航空工業(yè)。20世紀(jì)80年代，美國(guó)航空工業(yè)用鈦占鈦材總用量的74.8%，俄羅斯、英國(guó)等也首要用于航空工業(yè)，日本90%的鈦材用于民用工業(yè)。近年來(lái)，鈦材在非航空航天工業(yè)中的運(yùn)用不斷增加，航空航天仍居“主打”位置。從1952年鈦在道格拉斯DC-7班機(jī)上用作發(fā)動(dòng)機(jī)短艙和隔火壁開(kāi)端，至今許多飛機(jī)的規(guī)劃件均已運(yùn)用鈦合金制作。在波音757、超音速SR-71黑鳥(niǎo)、F-22噴氣戰(zhàn)斗機(jī)、空間衛(wèi)星和導(dǎo)彈上，鈦零件都起到極為要害的效果。如飛機(jī)內(nèi)的電扇圓盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等均為鈦鑄件和鍛件制作。

鈦的第二項(xiàng)運(yùn)用范疇則與運(yùn)用其抗蝕才能關(guān)聯(lián)。其間用量最大是作氯堿出產(chǎn)的電極資料。鈦陽(yáng)極運(yùn)用壽數(shù)為石墨陽(yáng)極的10倍，使產(chǎn)能前進(jìn)近1倍，節(jié)電15％。年產(chǎn)1萬(wàn)噸苛性鈉，約需5噸鈦。

在帆海業(yè)的船只制作中，鈦曾有過(guò)舊日光輝。前蘇聯(lián)制作的6～7艘3000噸級(jí)核潛艇中每艘用鈦量高達(dá)560噸(其阿爾法級(jí)潛艇的鈦用量在908噸以上)。近年來(lái)在海洋油氣勘探與開(kāi)發(fā)方面鈦則顯現(xiàn)了宏大的威力，僅1997～1999年時(shí)間歐洲在北海油氣開(kāi)發(fā)方面就投入了150億美元，用于締造21個(gè)懸浮式出產(chǎn)作業(yè)船和64個(gè)渠道。一個(gè)新渠道的生命安全體系需50～500噸鈦，楔形應(yīng)力接頭需50～100噸鈦，可彈性升降器需400～1200噸鈦，固定升降器需1400～4200噸鈦。

在動(dòng)力工業(yè)中已知用鈦?zhàn)靼l(fā)電設(shè)備的冷凝器和熱交換器，如我國(guó)臺(tái)州電廠、上海金山熱電廠和鎮(zhèn)海發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組都選用了鈦管冷凝器，用鈦量約700噸。秦山和大亞灣核電站都選用了全鈦冷凝器。近年來(lái)在地?zé)峋�地�(zé)衢_(kāi)發(fā)方面，鈦也大展風(fēng)貌，充沛顯現(xiàn)了本身的抗蝕才能。在地?zé)猁u水的高溫腐蝕性環(huán)境中用作動(dòng)力蒸汽渦輪，其他資料皆因壽數(shù)短而不得不被鈦取而代之。用鈦的長(zhǎng)處在于能前進(jìn)采熱的出產(chǎn)率和地?zé)峋�的壽�?shù)。20世紀(jì)90年代開(kāi)端美國(guó)在南加州Salton Sea區(qū)域打了一口溫度高達(dá)300℃的地?zé)峋�，至令已運(yùn)用Ti-6Al-4V-0.1Ru合金熱軋無(wú)縫管227噸。估量往后十年內(nèi)世界各地地?zé)衢_(kāi)發(fā)的用鈦量可以到達(dá)2400噸。我國(guó)西藏區(qū)域的羊八井電站如選用鈦材，其相貌將大為改觀。

海洋油氣鉆探與地?zé)衢_(kāi)發(fā)首要運(yùn)用Ti-6Al-4VELI、Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-3Al-2.5V-0.1Ru及含鉬Ti-38644(Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo)等合金。船用緊固件運(yùn)用Ti-5111(Ti-5Al-1Sn-1Zr-1V-0.8Mo)合金。我國(guó)為習(xí)慣海洋工程的需求，也開(kāi)發(fā)了Ti75、Ti31和Ti631等合金。

據(jù)統(tǒng)計(jì)一臺(tái)20萬(wàn)千瓦火力發(fā)電機(jī)組用鈦量為90噸，一座核電站用鈦量為80～100噸�？梢�(jiàn)動(dòng)力與腐蝕等方面的用鈦量不容無(wú)視。

高爾夫球、生物資料和汽車(chē)制作是鈦材三個(gè)極有期望的新的運(yùn)用范疇。

在運(yùn)動(dòng)與休閑范疇，高爾夫球具用量的增加頗富戲劇性，1993年鈦沒(méi)有進(jìn)入這一范疇，1997年用鈦量一下增加到4000噸。原因是用鈦?zhàn)髑虬魪?qiáng)度高、質(zhì)地輕、擊球間隔均勻前進(jìn)20～30碼(1碼=0.9144米)或15％。鈦球棒的呈現(xiàn)使美國(guó)1998年內(nèi)增加了448個(gè)新球場(chǎng)。球員的數(shù)目到達(dá)2500萬(wàn)人(挨近于全世界的一半)。1994年只賣(mài)出500個(gè)球棒，1995年一下增到19萬(wàn)個(gè)，而到1997竟猛增到172萬(wàn)個(gè)。鈦在休閑運(yùn)動(dòng)范疇大有用武之地，諸如在滑雪板、雪橇、冰斧、冰爪等爬山設(shè)備等方面。

鈦有極佳的生物相容性、低的膨脹系數(shù)、高度耐用性及無(wú)磁性，是極佳的骨骼支撐資料。作為植入的髖關(guān)節(jié)其分量約為不銹鋼的一半，而且骨安排在成長(zhǎng)時(shí)還可直接粘牢在鈦植人體上。膝關(guān)節(jié)、義齒再造等也運(yùn)用鈦合金。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年醫(yī)學(xué)植人的用鈦量在600-1000噸之間。所用鈦材除Ti-6Al--4VELI(超低空隙氧)外，還開(kāi)發(fā)了無(wú)鋁(革除對(duì)腎和肺的毒害)Timetal 21SRx(Ti-2.75Nb-15.2Mo-0.34Fe-0.18Si-0.250)與Timetal 21S(Ti-2.9Nb-14-9Mo-0.09Fe-2.9Al-0.22Si-0.140)、Ti-6Al-7Nb等鈦合金。

低本錢(qián)鈦的出產(chǎn)及鈦粉末加工技能的開(kāi)展，已有可以將鈦的運(yùn)用延伸到汽車(chē)行業(yè)。用鈦制作的繃簧已開(kāi)端在一級(jí)方程式賽車(chē)上、比賽用摩托車(chē)以及第一流的法拉利汽車(chē)上運(yùn)用。估量不久在輕型汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)閥門(mén)、連桿、懸簧、排放體系及緊固件大將取得運(yùn)用。估量鈦大舉進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)將從日本和美國(guó)開(kāi)端。美國(guó)每年可以出產(chǎn)1600萬(wàn)輛轎車(chē)和輕型貨車(chē)，日本本田公司1998年下半年已先期將鈦閥門(mén)用于Altezza家庭轎車(chē)。

2．鈦白的運(yùn)用

鈦白首要用于涂料、塑料、造紙、合成纖維、印刷油墨、橡膠、琺瑯等方面，為其他白色涂料所不及。超微細(xì)鈦白和水及有機(jī)溶劑組成的鈦溶膠已成為獨(dú)立的新品種，運(yùn)用于化妝品、透鏡外表涂飾劑、油墨與涂料增加劑，其運(yùn)用范疇仍在擴(kuò)展。美國(guó)是全球鈦白的最大出產(chǎn)國(guó)和消耗國(guó)，1998年的產(chǎn)值為136萬(wàn)噸，表觀消耗量為113萬(wàn)噸，產(chǎn)值高達(dá)30億美元。我國(guó)的產(chǎn)值和用量則小得多。美國(guó)鈦白的消耗，50%為顏料、油漆、清漆，23%為造紙，23%為塑料，9%為其他用處。

3．其他運(yùn)用

用鈦鐵礦精礦制成的鈦鐵(TiFe)是制作不銹鋼時(shí)運(yùn)用的脫氧劑和安穩(wěn)劑，鈦鐵貯氫陽(yáng)極在貯氫電池制作中與稀土貯氫資料在功用上各有千秋，而本錢(qián)則相對(duì)要低，在貯氫、運(yùn)送、催化、燃料電池等方面與稀土將有一搏。Ti—Ni形狀回憶合金更是醫(yī)用和軍工不可或缺的高新技能資料。至于電子陶瓷功用資料鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦化合物催化劑以及有機(jī)鈦耐熱漆和鈦環(huán)氧涂料等的用處更是不乏其人。