钛的基本知识和钛合金的分类
从钛的发现到纯品的制备，经历了100多年。然而，直到20世纪40年代以后，钛才被真正利用，才知道它的本来面目。
在地理表面十公里厚的地层中，钛是千分之六，比铜多61倍。从地上抓一把土，其中含有千分之几的钛。世界上拥有1000万吨以上的钛矿并不罕见。
海滩上有数亿吨的沙砾。钛和锆这两种比沙砾重的矿物混合在沙砾中。经过海水几百万年的日夜淘洗，较重的钛铁矿和锆英砂一起被冲刷，在漫长的海岸上形成了一块块钛矿和锆矿层。这个缝是一种黑砂，一般几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不用担心磁雷的攻击。
直到1947，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年产量只有2吨。1955产量激增至2万吨。1972年产量达到20万吨。钛的硬度和钢差不多，重量几乎是同体积钢的一半。虽然钛比铝略重，但其硬度是铝的两倍。现在，在太空火箭和导弹中，钛被广泛用于代替钢。据统计，目前世界上每年用于太空航行的钛已达1000多吨。超细钛粉也是火箭的良好燃料，所以钛被誉为宇宙金属和太空金属。
钛耐热性好，熔点高达1725℃。在室温下，钛可以安全地存在于各种强酸和强碱溶液中。即使是最猛的酸王水也腐蚀不了它。钛不怕海水。有人曾经将一块钛沉入海底。五年后，它被拿了起来。上面粘了很多小动物和海洋底栖生物，但它一点也没生锈，还闪闪发光。
现在，人们开始用钛制造潜艇——钛潜艇。因为钛非常坚固，可以承受高压，所以这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
发展历史
1789年发现钛，1908年挪威和美国开始用硫酸法生产二氧化钛，1910年在实验室首次用钠法生产海绵钛，1948年美国杜邦公司才以吨为单位用镁法生产海绵钛，标志着海绵钛工业化生产的开始。
中国钛工业始于20世纪50年代。1954，北京有色金属研究总院开始研究海绵钛的制备技术。1956年，国家在12发展规划中将钛列为战略金属。1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛的工业试验，建立了国内第一个海绵钛生产车间。同时，在沈阳有色金属加工厂建立了全国首个钛加工材料生产试验车间。
上世纪六七十年代，在国家的统一规划下，先后建成了以遵义钛厂为代表的10多个海绵钛生产单位和以宝鸡有色金属加工厂为代表的多个钛加工单位，同时形成了以北京有色金属研究所为代表的科研力量，成为继美国、前苏联、日本之后第四个拥有完整钛工业体系的国家。
1980左右，我国海绵钛产量达到2800吨。但由于当时大多数人对钛金属缺乏了解，钛材价格昂贵，钛加工材产量只有200吨左右，中国钛工业陷入困境。在这种情况下，1982于7月成立了由时任国务院副总理方毅发起，并得到、袁等支持的全国钛应用推广领导小组，统筹钛工业发展，形成了80年代至90年代初我国海绵钛和钛加工材产销两旺、钛工业快速稳定发展的良好局面。
综上所述，我国钛工业大致经历了三个发展时期:50年代的开拓期，60、70年代的建设期，80、90年代的初步发展期。进入新世纪，得益于国民经济的持续快速发展，中国钛工业也进入了快速增长期。
钛耐腐蚀，所以经常用于化学工业。过去，不锈钢被用于化学反应器中含有热硝酸的部件。不锈钢还怕强腐蚀剂——热硝酸。每六个月，所有这些零件都会被更换。现在这些零件都是钛金属做的，虽然成本比不锈钢零件贵，但是可以连续使用五年，算起来经济很多。
在电化学中，钛是一种单向阀金属，它的电位很负，所以通常不可能用钛作为阳极来分解它。
钛最大的缺点是提取困难。主要原因是钛在高温下结合能力很强，能与氧、碳、氮等多种元素结合。因此，无论是在冶炼还是铸造中，人们都小心翼翼地防止这些元素“入侵”钛。在冶炼钛的时候，当然是严禁空气和水接近的，甚至连冶金中常用的氧化铝坩埚都是禁止的，因为钛会从氧化铝中带走氧。现在，人们用镁和四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中反应提取钛。
人们利用了钛在高温下的强结合能力。炼钢时，氮很容易溶解在钢水中。当钢锭冷却时，钢锭中会形成气泡，从而影响钢的质量。所以炼钢工人在钢水中加入金属钛，使之氮化，成为炉渣——氮化钛，浮在钢水表面，使钢锭比较纯净。
超音速飞机飞行时，机翼温度可达500℃。如果机翼是耐热铝合金的，一到两三天就吃不消了。必须有一种轻、韧、耐热的材料来代替铝合金，而钛正好可以满足这些要求。钛也能经受零下100多度的考验。在这种低温下，钛仍然具有良好的韧性，而没有脆性。
利用钛和锆对空气的强吸收性，可以除去空气，从而产生真空。比如用钛做的真空泵，只能抽十万分之一的空气。
二氧化钛，钛的氧化物，是一种雪白的粉末，也是最好的白色颜料，俗称钛白粉。在过去，开采钛矿的主要目的是为了获得二氧化钛。二氧化钛附着力强，不容易发生化学变化，永远是白色的。尤为可贵的是，二氧化钛无毒。熔点高，用于制作耐火玻璃、釉料、搪瓷、粘土、耐高温实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西，1克二氧化钛可以把450多平方厘米的区域涂成白色。比常用的白色颜料——立德粉白5倍，是配制白漆的最佳颜料。世界上用作颜料的二氧化钛从一年多到几十万吨不等。可以在纸中加入二氧化钛，使其变白不透明，比其他物质有效10倍。所以钞票纸和铜版纸都要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝的光泽变柔和，有时会加入二氧化钛。在橡胶工业中，二氧化钛也用作白色橡胶的填料。
四氯化钛是一种有趣的液体，有刺鼻的气味，在潮湿的空气中会发出白烟——它水解后会变成白色的二氧化钛水凝胶。在军事上，人们用四氯化钛这种奇怪的脾气作为人造气溶胶。特别是在海洋中，有大量的水分。释放四氯化钛时，浓浓的烟雾像白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，人们用四氟化钛防霜。
钛酸钡晶体有一个特点，当它在压力下改变形状时，它会产生电流，通电后改变形状。所以，人们把钛酸钡放入超声波中，当它受压时，就会产生电流，它所产生的电流的大小就可以衡量超声波的强弱。相反，通过高频电流可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器都使用钛酸钡。此外，钛酸钡还有很多用途。比如铁路工人把它放在铁轨下，测量火车通过时的压力；医生用它来制作脉搏记录器。钛酸钡制成的水下探测器是一只锐利的水下眼睛，不仅能看到鱼，还能看到水下的暗礁、冰山和敌人的潜艇。
冶炼钛时，步骤复杂。将钛铁矿变成四氯化钛，放入密封的不锈钢罐中，充入氩气，使它们与金属镁反应，得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”不能直接使用，必须在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。但是这种电炉很难做啊！除了需要净化电炉内的空气，更伤脑筋的是装液态钛的坩埚找不到了，因为一般耐火部门都含有氧化物，里面的氧气会被液态钛带走。后来，人们终于发明了“水冷铜坩埚”电炉。这个电炉只有一部分中心区域很热，其余都是冷的。在电炉中熔化后，钛流到用水冷却的铜坩埚壁上，立即凝结成钛锭。这种方法已经可以生产几吨的钛块，但其成本可想而知。
元素名称:钛
元素的原子量:47.87
海水中元素含量:(ppm)
0.00048
太阳中元素的含量:(ppm)
四
元素类型:金属
原子核中的质子数:22
核外电子数:22
核电审计数量:22
质子质量:3.6806E-26
质子相对质量:22.154
原子体积:(立方厘米/摩尔)
10.64
外壳中的含量:(ppm)
5600
以下是新增内容:
氧化状态:
主Ti+4
其他Ti-1、Ti0、Ti+2、Ti+3
周期:4
家庭数量:IVB
摩尔质量:48
氢化物:TiH4
氧化物:二氧化钛
最高价氧化物的化学式:TiO2
密度:4.54克/立方厘米
熔点:1660。℃
沸点:3287.0℃
电离能(千焦/摩尔)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
外围电子配置:2 8 8 4
核外电子构型:2，8，10，2
晶体结构:晶胞为六角形。
单元格参数:
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90
β = 90
γ = 120
莫氏硬度:6
声音在其中传播的速度:(m/S)5090。
颜色和状态:银灰色金属
原子半径:2
常见的化合价:+2，+3，+4。
发现者:格雷戈尔发现日期:1791年。
发现过程:
钛金是Gregor(1762—1817)的产品。)是在1791研究钛铁矿和金红石时发现的。四年后，在1795年，德国化学家克拉普罗特(1743-1817。在对匈牙利生产的红色金红石的分析中也发现了这种元素。他主张给铀命名(1789年克拉普洛特发现)，并引用希腊神话中泰坦巨人的名字给这种新元素命名为“钛”。中文根据其音译命名为钛。
当时在gregor和klaproth发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能直接与氧、氮、氢、碳等剧烈结合。很难制备元素钛。直到1910年，美国化学家亨特·M·A才首次制备出纯度为99.9%的金属钛。
元素描述:
它具有金属光泽和延展性。密度为4.5g/cm3。熔点为1660 10℃。沸点是3287℃。化合价+2、+3和+4。电离能为6.82电子伏特。钛的主要特点是密度低，机械强度高，易于加工。钛的可塑性主要取决于其纯度。钛越纯，其可塑性越大。具有良好的耐腐蚀性，不受大气和海水的影响。常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液腐蚀；只有氢氟酸、热浓盐酸和浓硫酸能对其起作用。
元素源:
钛是一种稀有金属，在地壳中的丰度排名第七，占0.42%。用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿(FeTiO3)、金红石(TiO2)和钙钛矿。矿石处理得到挥发性四氯化钛，然后用镁还原得到纯钛。
元素使用:
钛及钛合金广泛应用于航空工业，被称为“航天金属”。此外，它还广泛应用于造船工业、化学工业、制造机械零件、电信设备、硬质合金等。
元素辅助数据:
钛的主要矿物是金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3，它的发现来自于对这两种矿物的分析。早在1791，英国康沃尔郡梅纳坎教区的牧师格雷戈尔也是一名科学家。在分析他的教区生产的一种黑色矿石，也就是今天成为钛铁矿的矿石时，他发现了一种新的金属物质，并将其命名为menacenite。三年后的1795年，klaproth对匈牙利博伊尼克出产的金红石进行了分析，认识到这是一种新的金属氧化物，具有耐酸碱溶液的特性。借用希腊神话中的第一代大地之子，他给金属泰坦命名，元素符号是Ti。两年后，klaproth证实Gregor发现的menacenite是钛。
钛具有很强的耐酸碱腐蚀性，已成为化工生产中的重要材料。
钛通常被认为是稀有金属。其实它在地壳中的含量是相当大的，比常见的锌、铜、锡等金属都要大，甚至比氯、磷还要大。
钛的冶炼
钛是1791年发现的，但纯钛最早是1910年制造的，用了一百多年。原因是钛在高温下非常活泼，容易与氧、氮、碳等元素结合。提取纯钛需要非常苛刻的条件。
工业上通常用硫酸分解钛铁矿制取二氧化钛，然后由二氧化钛制取金属钛。当用浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿)时，会发生以下化学反应:
feti O3+3h2so 4 = = Ti(SO4)2+feso 4+3H2O
feti O3+2h2so 4 = = tioso 4+feso 4+2H2O
FeO+H2SO4 ==硫酸亚铁+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+被还原成Fe2+，然后将溶液冷却到273K以下，使得FeSO4 7H2O(绿矾)作为副产物结晶出来。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解沉淀出白色偏钛酸，反应如下:
硫酸钛+H2O ==硫酸钛+硫酸氢盐
硫酸钛+2H2O ==硫酸钛+硫酸
煅烧偏钛酸得到二氧化钛；
H2TiO3 == TiO2+H2O
在工业钛生产中，通过金属热还原来还原四氯化钛。将TiO2(或天然金红石)和碳粉混合加热至1000 ~ 1100 K进行氯化反应，产生的TiCl4和蒸汽冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO-
在1070K氩气中用熔融镁还原TiCl4 _ 4可以得到多孔海绵钛；
TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti
这种海绵钛经过粉碎，放入真空电弧炉中熔炼，最后制成各种钛材。
钛及其合金的特性和用途
纯钛是一种银白色的金属，具有许多优良的性能。钛的密度为4.54 g/cm3，比钢轻43%，比久负盛名的轻金属镁略重。但是机械强度和钢差不多，是铝的2倍，镁的5倍。钛耐高温，熔点为1942K，比金高近1000K，比钢高近500K。
钛是一种化学活性金属。当加热时，它可以与非金属，如氧气，N2，H2，硫和卤素相互作用。但在室温下，钛表面容易形成一层非常薄而致密的氧化物保护膜，能抵抗强酸甚至王水的作用，表现出很强的耐腐蚀性。所以一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔，而钛却安然无恙。
液态钛几乎可以溶解所有的金属，所以可以和很多金属形成合金。在钢中加入钛制成的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属如Al、Sb、Be、Cr和Fe反应形成间隙化合物或金属间化合物。
钛合金制造的飞机比同等重量的其他金属制造的飞机载客量多100人。该潜艇不仅能抗海水腐蚀，还能抗深水压力，潜水深度比不锈钢潜艇高80%。同时，钛是非磁性的，不会被地雷发现，具有很好的反监听效果。
钛是“生物友好的”。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀，无毒，适用于任何灭菌方法。因此，它被广泛用于制造医疗器械、人工髋关节、膝关节、肩关节、肋软骨关节、颅骨、活动心脏瓣膜和骨固定夹。当新的肌肉纤维环缠绕在这些“钛骨”上时，这些钛骨开始维持人体的正常活动。
钛在人体内分布广泛，正常人体内含量每70kg体重不超过15mg。其功能尚不清楚。但已证明钛能刺激吞噬细胞，增强免疫力。
钛化合物及其用途
重要的钛化合物是二氧化钛(TiO2)、四氯化钛(TiCl4)和偏钛酸钡(BaTiO3)。
纯钛白粉是一种白色粉末，是一种优良的白色颜料，商品名为“钛白”。它既有铅白(PbCO3)的覆盖性能，又有锌白(ZnO)的耐久性。因此，人们经常在涂料中加入钛白粉，制成高级白漆；造纸工业中用作纸浆的填料；纺织工业
作为人造纤维的消光剂；用作玻璃、陶瓷和搪瓷工业的添加剂，以改善它们的性能；在许多化学反应中用作催化剂。随着化学工业的发展，二氧化钛和钛系列化合物作为精细化工产品，具有很高的附加值和诱人的前景。
四氯化钛是无色液体；熔点250K，沸点409K，有刺激性气味。在水中或潮湿空气中极易水解，放出大量白烟。
TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
因此，TiCl4在军事上，特别是在海战中被用作人工气溶胶。在农业上，人们利用TiCl4 _ 4形成的浓雾地面，减少夜间地热的损失，保护蔬菜和农作物免受严寒和霜冻。
将TiO2 _ 2和BAC _ O3熔融在一起制备偏钛酸钡；
TiO2+BaCO3 == BaTiO3 decaCO2-
人工合成的钛酸钡具有较高的介电常数，用它制成的电容器具有较大的容量。更重要的是，BaTiO _ 3具有显著的“压电性能”。当它的晶体受压时，会产生电流，一旦通电，就会改变形状。人们把它放在超声波里，一按就产生电流，通过测量电流的强度就可以测出超声波的强度。几乎所有的超声波仪器都使用它。随着钛酸盐的开发利用，越来越广泛地用于制造非线性元件、介质放大器、电子计算机存储元件、微型电容器、电镀材料、航空材料、铁磁材料、半导体材料、光学仪器、试剂等。
钛、钛合金和钛化合物的优异性能促使人们迫切需要它们。然而，高昂的生产成本限制了它的应用。我们相信，在不久的将来，随着钛冶炼技术的不断改进和提高，钛、钛合金和钛化合物的应用将得到进一步发展。
钛产品:
钛及钛合金是极其重要的轻质结构材料，在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。
类型:佳能钛、工业纯钛、α型钛、β型钛、α+β型钛。
主要特点:
工业纯钛:工业纯钛的杂质含量高于化学纯钛，所以强度和硬度略高，力学性能和化学性能与不锈钢相近，强度优于钛合金纯钛，抗氧化性优于奥氏体不锈钢，但耐热性较差。TA1、TA2和TA3的杂质含量依次增加，机械强度和硬度依次增加，但塑性韧性依次降低。
β钛:β钛合金可通过热处理强化，合金强度高，焊接性和压力加工性好，但性能不稳定，熔炼工艺复杂。
a、β钛板:0.5-4.0毫米
B.眼镜板(纯钛):0.8-8.0毫米
c靶板(纯钛):1 x 2m厚度:0.5-20mm。
D.电镀等行业用板材(纯钛):0.1-50 mm。
用途:电子、化工、手表、眼镜、珠宝、体育用品、机械设备、电镀设备、环保设备、高尔夫和精密加工行业。
钛管规格:φ6-φ120毫米，壁厚:0.3-3.0毫米
钛管的用途:环保设备、冷却管、钛加热管、电镀设备、各种精密电器的环和管。
β钛丝规格:φ 0.8-φ 6.0mm。
b眼镜钛丝规格:φ1.0-φ6.0mm特种钛丝。
c、钛丝规格:φ0.2-φ8.0mm衣架专用。
钛丝用途:军事、医疗、体育用品、眼镜、耳环、头饰、电镀衣架、焊丝等行业。
一、方棒规格:方棒:8-12mm
b、抛光圆棒:φ4-φ60mm。
c羊毛棒和黑皮棒:φ6-φ120mm。
钛棒的应用:主要用于机械设备、电镀设备、医疗、各种精密零件等行业。