如果說(shuō)鋼是 19 世紀(jì)中葉轟動(dòng)世界的金屬,鋁是 20 世紀(jì)初期轟動(dòng)世界的金屬,鎂是 20 世紀(jì)中葉轟動(dòng)世界的金屬,那么,下一個(gè)轟動(dòng)世界的新金屬將是鈦--人稱(chēng)我們時(shí)代的金屬。
鈦對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是比較陌生的。因?yàn)槲覀冋嬲J(rèn)識(shí)它的本來(lái)面目只是近些年的事情。鈦是一種不尋常的金屬,它兼有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、耐熱耐冷、耐腐蝕和原料豐富五大優(yōu)點(diǎn)。
如鈦的比重比鋼輕近一半,但強(qiáng)度卻比不銹鋼高 3.5 倍,比鋁高近 20倍,在-253℃~500℃的溫度范圍內(nèi),它能鎮(zhèn)定自如,仍保持其高強(qiáng)度。我們?cè)诜诸?lèi)時(shí)往往把鈦算做稀有金屬,這的的確確有點(diǎn)名不副實(shí)。它在地殼里含量占地殼的 1。這個(gè)數(shù)字告訴我們,它的儲(chǔ)量比銀的蘊(yùn)藏量多幾萬(wàn)倍,比錫高上百倍,銅的蘊(yùn)藏量也只有它的幾十分之一。我們隨便從一把泥土,其中都含有千分之幾的鈦。你看,鈦能算稀有金屬嗎!
鈦由于有上述極為獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因而在目前,尤其是未來(lái)有著極為廣泛的用途,故又有未來(lái)的金屬之稱(chēng)。
如果我問(wèn)你,飛機(jī)是用什么金屬制造的?你會(huì)毫不猶豫地回答,是鋁鎂合金唄。是的,鋁鎂合金是制造飛機(jī)的主要材料。但隨著航空工業(yè)的發(fā)展,飛機(jī)的飛行速度也越來(lái)越快。特別是當(dāng)飛機(jī)的飛行速度達(dá)到音速二三倍時(shí),飛機(jī)表面與空氣摩擦產(chǎn)生的高溫可達(dá)攝氏四五百度。這時(shí)鋁鎂合金便難以承受,就必須由鈦合金來(lái)取而代之了。因此,鈦和鈦合金便
成為制造飛機(jī)、槍炮、船艦等現(xiàn)代武器不可缺少的材料。如果我們用鈦制造坦克的履帶,可使坦克重量減輕 40%,這對(duì)提高坦克的機(jī)動(dòng)能力來(lái)說(shuō),真是太有用了。
除了飛機(jī)之外,鈦在宇宙空間還大顯神通?,F(xiàn)在,鈦及鈦合金主要用來(lái)制造火箭、導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼,燃料和氧化劑的儲(chǔ)箱以及宇宙飛船的船艙、骨架等等,可使導(dǎo)彈、火箭、宇宙飛船的體重減輕數(shù)百公斤。這不但能很好地改善它們的飛行性能,而且可以節(jié)省大量昂貴的高級(jí)燃料,降低制造和發(fā)射費(fèi)用。所以,人們又把鈦稱(chēng)做空間金屬。
鈦還有極高的抗腐蝕能力,有人曾經(jīng)把一塊鈦片扔到海里,5 年之后撈出來(lái)一看,鈦片照樣閃閃發(fā)光。由此,鈦及鈦合金便又成為制造軍艦、潛艇、船舶部件的材料。用鈦制造的潛水艇,不僅經(jīng)得起海水常年累月的腐蝕,而且由于重量大大的減輕,可比不銹鋼制造的潛水艇潛水深度增加 80%。
不怕酸堿腐蝕的鈦及鈦合金,還被人們廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、制藥、造紙、紡織、漂白、食品、電鍍等工業(yè)部門(mén),讓其大顯身手。
鈦還有一個(gè)怪脾氣,就是非常樂(lè)意和氧、氮結(jié)合在一起。不過(guò),它和氧、氮的結(jié)合,對(duì)我們來(lái)說(shuō)有時(shí)并沒(méi)有什么好處。這是因?yàn)殁佒灰脱酢⒌唤佑|,那怕是吸收了千分之幾的氧和氮,就會(huì)變成毫無(wú)價(jià)值的東西。鈦的這一特性給我們提煉鈦增加了相當(dāng)?shù)睦щy。但我們也可以把壞事變好事。比如,我們讓鈦粉和氧氣迅速結(jié)合并燃燒,便能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的高溫和光輝。我們不止一次地看過(guò)節(jié)日夜晚絢麗多彩的焰火吧?這里就有鈦的一份功勞。我們還可以根據(jù)這個(gè)原理,制造軍事上常用的信號(hào)彈。我們還可以利用鈦對(duì)空氣的強(qiáng)大吸收力,除去空氣,造成真空,這對(duì)電子計(jì)算機(jī)、原子能等工業(yè)來(lái)說(shuō),有著極為重大的意義。
鈦還可以應(yīng)用于醫(yī)療上。人的骨頭壞了,用鈦片、鈦螺絲釘修補(bǔ),幾個(gè)月后,骨頭就重新生長(zhǎng)在鈦片的小孔和螺絲釘?shù)穆菁y里,新的肌肉就包在鈦片上。這樣,骨頭就和真的一個(gè)樣子。據(jù)推測(cè),用這種材料制成的人工關(guān)節(jié)可連續(xù)使用 140 年。由于鈦的高強(qiáng)度、耐高溫和耐蝕性,加上它質(zhì)輕的優(yōu)點(diǎn),在未來(lái)的工業(yè)技術(shù)中,無(wú)疑將越來(lái)越占據(jù)顯著的地位。那時(shí)制取鈦和它的合金的方法將更為完善。很可能用鈦合金制成的汽車(chē)不久將出現(xiàn)在馬路上。鈦合金制成的車(chē)身與鑄鋼制成的車(chē)身相比,將減輕一半的重量。其實(shí),現(xiàn)在在歐洲城市的街道上可以遇到幾十種形形色色的時(shí)髦自行車(chē),這些自行車(chē)不僅結(jié)構(gòu)不凡,而且用于制造框架的傳統(tǒng)材料--鋼,已經(jīng)開(kāi)始讓位給其他金屬。用鈦合金制造的自行車(chē),每輛總共只有 7 公斤重。
這些年來(lái),掀起了世界性的超導(dǎo)研究熱潮,我們中國(guó)走在了世界超導(dǎo)研究的前列,特別是用鈦合金研制的超導(dǎo)材料,是許多國(guó)家望塵莫及的。
鈦的化合物也有許多重要用途。如軍事上的四氯化鈦可以制造人造霧來(lái)迷惑敵人。
而二氧化鈦又叫鈦白,許多東西只要一挨它,馬上就會(huì)變得雪白。它是白油漆里最好的顏料,也是世界上最白的涂料,它還可以作人造絲的減光劑,白色橡膠和高級(jí)紙張的填料等。鈦酸鋇還是發(fā)射和接收超聲波的極好材料,用它制造的超聲波魚(yú)群探測(cè)儀、水底探測(cè)儀、金屬探傷儀等等,像一雙犀利神奇的眼睛,用于探測(cè)魚(yú)群的行蹤,偵察水下情況,檢查金屬的傷病等,它們已成為我們生產(chǎn)活動(dòng)的好助手。
鈦的老家在陸地上的巖漿巖中,巖漿巖被外力破壞后,被河流搬運(yùn)到海邊沉積下來(lái),形成含有鈦的鈦鐵礦和金紅石,它們是鈦的重要來(lái)源。此外,主要的含鈦礦物還有鈦磁鐵礦、鈣鈦礦等,它們大都分布在地質(zhì)歷史時(shí)期巖漿活動(dòng)劇烈的地方。
我國(guó)是世界上鈦儲(chǔ)量最多的國(guó)家。我國(guó)鈦的探明儲(chǔ)量占世界探明總量的72%,這是高速發(fā)展我國(guó)鈦工業(yè)極為有利的條件。
說(shuō)到這里,我們還需要說(shuō)一說(shuō)和鈦像孿生姐妹一樣,形影不離地住在一起的釩。純凈的釩是沒(méi)有什么用處的,但釩合金卻有廣泛的用途。如釩鐵合金是制造船舶、鋼軌等的好材料;釩鋁合金由于有輕、硬、耐腐蝕等特點(diǎn),更是制造水上飛機(jī)、汽艇等的專(zhuān)用材料。此外釩合金還廣泛用于其他機(jī)器制造方面。我國(guó)也是世界上釩最多的國(guó)家,我國(guó)釩的儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的 68%以上。
我國(guó)最大的釩鈦蘊(yùn)藏地和生產(chǎn)基地,是位于四川和云南交界處崇山峻嶺中的攀枝花。
攀枝花正好位于攀枝花--西昌大裂谷上,地質(zhì)歷史上多次劇烈的巖漿活動(dòng),使這里蘊(yùn)藏了我國(guó) 20%的鐵、87%的釩、93%的鈦,還有數(shù)量驚人的鎵、鈧、鈷等稀有金屬。此外,還有豐富的水力、木材和煤炭。
攀枝花之所以聞名世界,就是因?yàn)樗惺澜缫话胍陨系拟C和鈦。神奇的土地哺育了一代又一代不斷創(chuàng)造奇跡的人。這里不僅已成為我國(guó)十大鋼鐵企業(yè)之一,更重要的是已成為世界聞名的釩鈦生產(chǎn)基地。特別是攀鋼人創(chuàng)造的用普通大型高爐一次性煉鋼提釩鈦新工藝,這在世界上是獨(dú)一無(wú)二的。攀鋼的崛起,不僅使得我國(guó)成為世界上最主要的釩鈦生產(chǎn)國(guó),也為我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。
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