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比铁轻■比铁轻、比钢硬、还能用来做蛋糕！无所不能的神奇金属“钛”


钛”以希腊神话中的巨型泰坦命名,是地球上最坚固的金属 。 大家可能多多少少都听说过“钛”这种金属,就目前而言,它价格昂贵,但它并不是稀有金属,只是由于开采和生产成本高 。
你可能知道用钛金属制造的人工关节、高尔夫球杆或是潜水艇,但你知道在白色的蛋糕糖霜里也有钛吗?好吧,下面让我们来了解一下,关于这种以坚韧著称的金属的有趣故事吧!
01这种“神一般”的金属直到20世纪才被锻造出来
早在1791年,一位业余的英国矿物学家兼教堂牧师威廉·格雷戈,在康沃尔镇附近的一条小溪里发现了一些奇怪的黑色沙子 。 在这些黑沙中,部分沙子是有磁性的,格雷戈断定是氧化铁,但另外的物质则是个谜 。 当然,这肯定是另一种氧化物,但在当时英国皇家地质学会的教科书上可没有 。

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氧化钛粉末
1795年,德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯再次发现了这种奇怪的氧化物,并以希腊神话中奥林匹亚人之前的神灵为其命名为氧化钛 。
尽管,纯钛是在18世纪末被发现的,但直到1910年,美国通用电气的化学家马修·亨特才从其氧化物中分离出纯钛 。 1910年,亨特在一个密封的“炸弹”中,研究出如何在高温高压下从氧化物中剥离这种银色金属 。
02 它是地球上最轻最结实的金属
纯钛拥有地球上所有金属中最高的强度重量比 。 它和钢一样坚固,但轻了45% 。

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钛金属固件
这种超乎寻常的强度重量比,使得钛和钛合金(钛和其他金属的混合物)成为飞机发动机和机身、火箭、导弹甚至航天器的首选材料 。 现代工业中,任何离不开金属部件的设备,都需要尽可能坚硬和轻量化的材料供应 。

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钛合金发动机叶片
比如,空客A380飞机,世界上最大的客机,它的机体内就包含了高达77吨的钛 。 大部分都在其巨大的发动机中 。
多亏了20世纪30年代的一项名为“诺克斯工艺”的创新冶金技术,钛的商业锻造在20世纪40年代和50年代全面展开 。 首先应用在军用飞机和潜艇上(主要是美国和俄罗斯),然后在20世纪60年代,开始应用在商用飞机上 。
03 钛更抗腐蚀
腐蚀是一种电化学过程,随着时间的推移会慢慢地破坏大多数金属 。 当金属暴露在氧气中,无论是在空气中还是在水下,氧气都会夺取电子,产生我们所说的金属“氧化物” 。 最常见的腐蚀性氧化物之一是氧化铁,就是铁锈 。
但并不是所有的氧化物都能使底层金属受到腐蚀 。 例如,钛的表面就覆盖着一层薄薄的二氧化钛(TiO2),这实际上反而保护了底层钛免受任何类型的腐蚀,包括电化学腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀 。

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钛的天然防腐性能使其不仅是飞机的理想材料,而且还是暴露在高腐蚀性海水中的海底部件的理想材料 。 船舶的螺旋桨几乎都是由钛材料制成的,船舶的内部压载和管道系统以及暴露在海水中的船上硬件也是如此 。
04 钛可以植入人体的各个部位,从头到脚
保护钛免受腐蚀的二氧化钛薄层,也使其成为植入人体最安全的材料 。 钛是完全“生物相容的”,这意味着它无毒,不会引起过敏和排异反应,甚至可以与人体组织和骨骼融合 。

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钛合金颅骨板
钛是骨骼和关节植入物、颅骨板、牙种植体根部、人工眼和耳钉、心脏瓣膜、脊柱融合甚至尿道狭窄的优良外科材料 。 研究表明,钛植入物会触发人体免疫系统直接在钛表面生长骨骼,这一过程称为骨整合 。


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