钛行业发展史
分类:行业新闻 发布时间:2026-02-04 11:45:23 浏览量:
钛是一种新金属,由于它具有一系列优异特性,被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器皿等工业生产中,它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今有半个世纪的历史,它是伴随着航空和航天工业从而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落,这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来,钛发展的速度是很快的,它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。|
1791年英国牧师W.格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发觉了一种新的金属元素。1795年德国化学家M.H克拉普鲁斯(Klaproth)在研究红石时也发现了该元素,并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M.A.亨特(Hunter)首次用钠还远TiCi:制得了纯钛。1940年卢森堡科学家W.J克劳尔(Kroll)用镁还原TiCi:制得了纯钛。从今,镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(有称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2T海绵钛,从今达到了工业生产规模。随后,英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产,其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。
从发觉钛元素到制得纯品,历时一百多年。而钛真正得到利用,熟悉其原来的真面目,则是本世纪40年月以后的事情了。
地理表面十公里厚的地层中,含钛达到千分之六,比铜多61倍。任凭总地上抓其一把泥土,其中都含有千分之几的钛,时间上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。
海滩上有亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停是淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性,用钛建筑的核潜艇不必担忧磁性水雷的攻击。
1947年人们才开头在工厂里冶炼钛,当年,产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年,年产量达到20万吨。钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。据统计,目前世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。
钛的耐热性很好,熔点高达1725°C。在常温下,太刻意安然无恙的躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶狠的酸--王水,也不能腐蚀它。钛不怕海水,有人曾把一块钛沉入海底,五年以后取上来一看,上面粘了很多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪到的。
现在,人民开头用钛来制造潜艇---钛潜艇。由于钛特别牢固,能承受狠高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。过去化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那剧烈的腐蚀剂--热硝酸,每隔半年这种部件就要统统换掉,现在用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢的贵一些,但是它可以连续不断的使用五年,计算起来反而合算得多。
钛的最大缺点就是难于提炼。主要是因为钛在高温化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他很多元素化合。因此不论在冶炼或者铸造的时候,人们都小心的防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候空气与水当然是严格禁止接近的,甚至在冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛灰从氧化铝里夺取氧。现在人们利用镁与四氯化钛在惰性气体---氦气和氩气中相作用,来提炼钛。
人们利用钛在高温下化合能力极强的特点,在炼钢的时候,氮很简单溶解在钢水里,当钢锭冷却的时候,钢锭中就形成气泡,影响钢 的质量,所以炼钢工人往水里加进金属钛,使它与氮化合,变成炉渣--氮化钛,浮在钢水表面,这样钢水就比较纯洁了。
当超音速飞机飞行时,它的机翼的温度可以达到500°c。如用比较耐热的铝合金制造机翼,一到二三百度也会吃不消,必须有一种又轻、又韧、有耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经受得住零下一百多度的考验,在这种低温下,钛照旧有很好的韧性而不发脆。
利用钛和锆对空气的强大汲取力,可以除去空气,造成真空。比方利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
钛的氧化物--二氧化钛,是洁白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白粉。以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白粉的粘附力强,不易起化学变化,永久是洁白的。特殊珍贵的是太白粉无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅,陶土,耐高温的实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西,一克二氧化钛可以把450多平方米的面积涂得洁白,它比常用的白颜料--锌钡白海要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。时间上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此钞票纸和美术品用纸就要加入二氧化钛。此外,为了是塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛,在橡胶工业上,二氧化钛海被用作为白色橡胶的填料。
四氯化钛是种好玩的液体,它有股刺鼻的气味,在湿空气中便会大冒白烟---它水解了,变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上,人们便利用四氯化钛的这股怪脾气,作为人造烟雾剂。特殊是在海洋上,水气多,一放四氯化钛,浓烟就像一道白色的长城,拦住了敌人的视线。在农业上人们利用四氯化钛来防霜。
钛酸钡晶体有这样的特性:当它受压力而转变外形的时候,会产生电流,一通电又会转变外形。于是,人们就把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在几乎全部的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡改由很多用途。例如:铁路工人把它放到铁轨下面,来测量火车通过的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锋利的水下眼睛,它布置能够看到鱼群,而且海可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
冶炼钛时,要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛,在放到密封的不锈钢灌中,充以氩气,使它们与金属镁反应,就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭,单制造这种电炉又谈何简单!除了电炉的空气必须抽洁净外,更伤脑经的是简直找不到盛装液体钛的坩埚,因为一般的耐火材料不含有氧化物,而其中的氧就会被液态钛夺走。后来人们最终创造了一种“水冷同坩埚”的电炉。这种电炉只要中央一部分区域很热,其余部分都是冷的,钛在电炉中熔化后,流到用水冷却的同坩埚壁上,立刻形成钛锭。用这种方法已加能够生产几吨重的钛块,但它的成本 就可想而知了。
进入90年月后,由于军用钛量减弱和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛,使前几年市场疲软。1995年钛的市场开头回升,主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加,2011年钛的需求量达到一个新的高点。专家预估今后几年内钛的需求量将大幅度增长。目前阻碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料,随着科学技术的进步和钛生工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本,必定会开拓出更广泛的钛市场
1791年英国牧师W.格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发觉了一种新的金属元素。1795年德国化学家M.H克拉普鲁斯(Klaproth)在研究红石时也发现了该元素,并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M.A.亨特(Hunter)首次用钠还远TiCi:制得了纯钛。1940年卢森堡科学家W.J克劳尔(Kroll)用镁还原TiCi:制得了纯钛。从今,镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(有称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2T海绵钛,从今达到了工业生产规模。随后,英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产,其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。
从发觉钛元素到制得纯品,历时一百多年。而钛真正得到利用,熟悉其原来的真面目,则是本世纪40年月以后的事情了。
地理表面十公里厚的地层中,含钛达到千分之六,比铜多61倍。任凭总地上抓其一把泥土,其中都含有千分之几的钛,时间上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。
海滩上有亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停是淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性,用钛建筑的核潜艇不必担忧磁性水雷的攻击。
1947年人们才开头在工厂里冶炼钛,当年,产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年,年产量达到20万吨。钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。据统计,目前世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。
钛的耐热性很好,熔点高达1725°C。在常温下,太刻意安然无恙的躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶狠的酸--王水,也不能腐蚀它。钛不怕海水,有人曾把一块钛沉入海底,五年以后取上来一看,上面粘了很多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪到的。
现在,人民开头用钛来制造潜艇---钛潜艇。由于钛特别牢固,能承受狠高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
钛耐腐蚀,所以在化学工业上常常要用到它。过去化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那剧烈的腐蚀剂--热硝酸,每隔半年这种部件就要统统换掉,现在用钛来制造这些部件,虽然成本比不锈钢的贵一些,但是它可以连续不断的使用五年,计算起来反而合算得多。
钛的最大缺点就是难于提炼。主要是因为钛在高温化合能力极强,可以与氧、碳、氮以及其他很多元素化合。因此不论在冶炼或者铸造的时候,人们都小心的防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候空气与水当然是严格禁止接近的,甚至在冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用,因为钛灰从氧化铝里夺取氧。现在人们利用镁与四氯化钛在惰性气体---氦气和氩气中相作用,来提炼钛。
人们利用钛在高温下化合能力极强的特点,在炼钢的时候,氮很简单溶解在钢水里,当钢锭冷却的时候,钢锭中就形成气泡,影响钢 的质量,所以炼钢工人往水里加进金属钛,使它与氮化合,变成炉渣--氮化钛,浮在钢水表面,这样钢水就比较纯洁了。
当超音速飞机飞行时,它的机翼的温度可以达到500°c。如用比较耐热的铝合金制造机翼,一到二三百度也会吃不消,必须有一种又轻、又韧、有耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经受得住零下一百多度的考验,在这种低温下,钛照旧有很好的韧性而不发脆。
利用钛和锆对空气的强大汲取力,可以除去空气,造成真空。比方利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
钛的氧化物--二氧化钛,是洁白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白粉。以前,人们开采钛矿,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白粉的粘附力强,不易起化学变化,永久是洁白的。特殊珍贵的是太白粉无毒。它的熔点很高,被用来制造耐火玻璃,釉料,珐琅,陶土,耐高温的实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西,一克二氧化钛可以把450多平方米的面积涂得洁白,它比常用的白颜料--锌钡白海要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。时间上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此钞票纸和美术品用纸就要加入二氧化钛。此外,为了是塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛,在橡胶工业上,二氧化钛海被用作为白色橡胶的填料。
四氯化钛是种好玩的液体,它有股刺鼻的气味,在湿空气中便会大冒白烟---它水解了,变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上,人们便利用四氯化钛的这股怪脾气,作为人造烟雾剂。特殊是在海洋上,水气多,一放四氯化钛,浓烟就像一道白色的长城,拦住了敌人的视线。在农业上人们利用四氯化钛来防霜。
钛酸钡晶体有这样的特性:当它受压力而转变外形的时候,会产生电流,一通电又会转变外形。于是,人们就把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在几乎全部的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡改由很多用途。例如:铁路工人把它放到铁轨下面,来测量火车通过的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锋利的水下眼睛,它布置能够看到鱼群,而且海可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
冶炼钛时,要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛,在放到密封的不锈钢灌中,充以氩气,使它们与金属镁反应,就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的,还必须把它们在电炉中熔化成液体,才能铸成钛锭,单制造这种电炉又谈何简单!除了电炉的空气必须抽洁净外,更伤脑经的是简直找不到盛装液体钛的坩埚,因为一般的耐火材料不含有氧化物,而其中的氧就会被液态钛夺走。后来人们最终创造了一种“水冷同坩埚”的电炉。这种电炉只要中央一部分区域很热,其余部分都是冷的,钛在电炉中熔化后,流到用水冷却的同坩埚壁上,立刻形成钛锭。用这种方法已加能够生产几吨重的钛块,但它的成本 就可想而知了。
进入90年月后,由于军用钛量减弱和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛,使前几年市场疲软。1995年钛的市场开头回升,主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加,2011年钛的需求量达到一个新的高点。专家预估今后几年内钛的需求量将大幅度增长。目前阻碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料,随着科学技术的进步和钛生工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本,必定会开拓出更广泛的钛市场
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