鈦行業(yè)發(fā)展史
分類：行業(yè)新聞 發(fā)布時間：2026-04-15 10:56:31 瀏覽量：
鈦是一種新金屬，由于它具有一系列優(yōu)異特性，被廣泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器皿等工業(yè)生產(chǎn)中，它被譽為現(xiàn)代金屬。金屬鈦生產(chǎn)從1948年至今有半個世紀的歷史，它是伴隨著航空和航天工業(yè)從而發(fā)展起來的新興工業(yè)。它的發(fā)展經(jīng)受了數(shù)次大起大落，這是因為鈦與飛機制造業(yè)有關的緣故。但總的說來，鈦發(fā)展的速度是很快的，它超過了任何一種其他有色金屬的發(fā)展速度。|
1791年英國牧師W.格雷戈爾（Gregor）在黑磁鐵礦中發(fā)覺了一種新的金屬元素。1795年德國化學家M.H克拉普魯斯（Klaproth）在研究紅石時也發(fā)現(xiàn)了該元素，并以希臘神Titans命名之。1910年美國科學家M.A.亨特（Hunter）首次用鈉還遠TiCi：制得了純鈦。1940年盧森堡科學家W.J克勞爾（Kroll）用鎂還原TiCi：制得了純鈦。從今，鎂還原法（又稱為克勞爾法）和鈉還原法（有稱為亨特法）成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法。美國在1948年用鎂還原法制出2T海綿鈦，從今達到了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。隨后，英國、日本、前蘇聯(lián)和中國也相繼進入工業(yè)化生產(chǎn)，其中主要的產(chǎn)鈦大國為前蘇聯(lián)、日本和美國。
從發(fā)覺鈦元素到制得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，熟悉其原來的真面目，則是本世紀40年月以后的事情了。
地理表面十公里厚的地層中，含鈦達到千分之六，比銅多61倍。任憑總地上抓其一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，時間上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不稀罕。
海灘上有億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經(jīng)過海水千百萬年晝夜不停是淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。
鈦沒有磁性，用鈦建筑的核潛艇不必擔憂磁性水雷的攻擊。
1947年人們才開頭在工廠里冶煉鈦，當年，產(chǎn)量只有2噸。1955年產(chǎn)量激增到2萬噸。1972年，年產(chǎn)量達到20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現(xiàn)在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達一千噸以上極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。
鈦的耐熱性很好，熔點高達1725°C。在常溫下，太刻意安然無恙的躺在各種強酸強堿的溶液中。就連最兇狠的酸--王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉入海底，五年以后取上來一看，上面粘了很多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃到的。
現(xiàn)在，人民開頭用鈦來制造潛艇---鈦潛艇。由于鈦特別牢固，能承受狠高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。
鈦耐腐蝕，所以在化學工業(yè)上常常要用到它。過去化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那劇烈的腐蝕劑--熱硝酸，每隔半年這種部件就要統(tǒng)統(tǒng)換掉，現(xiàn)在用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼的貴一些，但是它可以連續(xù)不斷的使用五年，計算起來反而合算得多。
鈦的最大缺點就是難于提煉。主要是因為鈦在高溫化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他很多元素化合。因此不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心的防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時候空氣與水當然是嚴格禁止接近的，甚至在冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦灰從氧化鋁里奪取氧。現(xiàn)在人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體---氦氣和氬氣中相作用，來提煉鈦。
人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點，在煉鋼的時候，氮很簡單溶解在鋼水里，當鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼 的質(zhì)量，所以煉鋼工人往水里加進金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣--氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼水就比較純潔了。
當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500°c。如用比較耐熱的鋁合金制造機翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、有耐高溫的材料來代替鋁合金乙鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經(jīng)受得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦照舊有很好的韌性而不發(fā)脆。
利用鈦和鋯對空氣的強大汲取力，可以除去空氣，造成真空。比方利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。
鈦的氧化物--二氧化鈦，是潔白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白粉。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白粉的粘附力強，不易起化學變化，永久是潔白的。特殊珍貴的是太白粉無毒。它的熔點很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯，陶土，耐高溫的實驗器皿等。
二氧化鈦是世界上最白的東西，一克二氧化鈦可以把450多平方米的面積涂得潔白，它比常用的白顏料--鋅鋇白海要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。時間上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍，因此鈔票紙和美術品用紙就要加入二氧化鈦。此外，為了是塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦，在橡膠工業(yè)上，二氧化鈦海被用作為白色橡膠的填料。
四氯化鈦是種好玩的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙---它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特殊是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就像一道白色的長城，攔住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上人們利用四氯化鈦來防霜。
鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當它受壓力而轉(zhuǎn)變外形的時候，會產(chǎn)生電流，一通電又會轉(zhuǎn)變外形。于是，人們就把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。現(xiàn)在幾乎全部的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇改由很多用途。例如：鐵路工人把它放到鐵軌下面，來測量火車通過的壓力；醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是鋒利的水下眼睛，它布置能夠看到魚群，而且海可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。
冶煉鈦時，要經(jīng)過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，在放到密封的不銹鋼灌中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠，單制造這種電爐又談何簡單！除了電爐的空氣必須抽潔凈外，更傷腦經(jīng)的是簡直找不到盛裝液體鈦的坩堝，因為一般的耐火材料不含有氧化物，而其中的氧就會被液態(tài)鈦奪走。后來人們最終創(chuàng)造了一種“水冷同坩堝”的電爐。這種電爐只要中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的同坩堝壁上，立刻形成鈦錠。用這種方法已加能夠生產(chǎn)幾噸重的鈦塊，但它的成本 就可想而知了。
進入90年月后，由于軍用鈦量減弱和俄羅斯等一些國家拋售庫存海綿鈦，使前幾年市場疲軟。1995年鈦的市場開頭回升，主要由于B777等民用飛機和高爾夫球桿等民用鈦量大幅度增加，2011年鈦的需求量達到一個新的高點。專家預估今后幾年內(nèi)鈦的需求量將大幅度增長。目前阻礙鈦應用的主要原因是價格貴。可以預料，隨著科學技術的進步和鈦生工藝的不斷完善、擴大企業(yè)的生產(chǎn)能力和提高管理水平、進一步降低鈦制品的成本，必定會開拓出更廣泛的鈦市場
1791年英國牧師W.格雷戈爾（Gregor）在黑磁鐵礦中發(fā)覺了一種新的金屬元素。1795年德國化學家M.H克拉普魯斯（Klaproth）在研究紅石時也發(fā)現(xiàn)了該元素，并以希臘神Titans命名之。1910年美國科學家M.A.亨特（Hunter）首次用鈉還遠TiCi：制得了純鈦。1940年盧森堡科學家W.J克勞爾（Kroll）用鎂還原TiCi：制得了純鈦。從今，鎂還原法（又稱為克勞爾法）和鈉還原法（有稱為亨特法）成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法。美國在1948年用鎂還原法制出2T海綿鈦，從今達到了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。隨后，英國、日本、前蘇聯(lián)和中國也相繼進入工業(yè)化生產(chǎn)，其中主要的產(chǎn)鈦大國為前蘇聯(lián)、日本和美國。
從發(fā)覺鈦元素到制得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，熟悉其原來的真面目，則是本世紀40年月以后的事情了。
地理表面十公里厚的地層中，含鈦達到千分之六，比銅多61倍。任憑總地上抓其一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，時間上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不稀罕。
海灘上有億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經(jīng)過海水千百萬年晝夜不停是淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。
鈦沒有磁性，用鈦建筑的核潛艇不必擔憂磁性水雷的攻擊。
1947年人們才開頭在工廠里冶煉鈦，當年，產(chǎn)量只有2噸。1955年產(chǎn)量激增到2萬噸。1972年，年產(chǎn)量達到20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現(xiàn)在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達一千噸以上極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。
鈦的耐熱性很好，熔點高達1725°C。在常溫下，太刻意安然無恙的躺在各種強酸強堿的溶液中。就連最兇狠的酸--王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉入海底，五年以后取上來一看，上面粘了很多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃到的。
現(xiàn)在，人民開頭用鈦來制造潛艇---鈦潛艇。由于鈦特別牢固，能承受狠高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。
鈦耐腐蝕，所以在化學工業(yè)上常常要用到它。過去化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那劇烈的腐蝕劑--熱硝酸，每隔半年這種部件就要統(tǒng)統(tǒng)換掉，現(xiàn)在用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼的貴一些，但是它可以連續(xù)不斷的使用五年，計算起來反而合算得多。
鈦的最大缺點就是難于提煉。主要是因為鈦在高溫化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他很多元素化合。因此不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心的防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時候空氣與水當然是嚴格禁止接近的，甚至在冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦灰從氧化鋁里奪取氧。現(xiàn)在人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體---氦氣和氬氣中相作用，來提煉鈦。
人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點，在煉鋼的時候，氮很簡單溶解在鋼水里，當鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼 的質(zhì)量，所以煉鋼工人往水里加進金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣--氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼水就比較純潔了。
當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500°c。如用比較耐熱的鋁合金制造機翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、有耐高溫的材料來代替鋁合金乙鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經(jīng)受得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦照舊有很好的韌性而不發(fā)脆。
利用鈦和鋯對空氣的強大汲取力，可以除去空氣，造成真空。比方利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。
鈦的氧化物--二氧化鈦，是潔白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白粉。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白粉的粘附力強，不易起化學變化，永久是潔白的。特殊珍貴的是太白粉無毒。它的熔點很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯，陶土，耐高溫的實驗器皿等。
二氧化鈦是世界上最白的東西，一克二氧化鈦可以把450多平方米的面積涂得潔白，它比常用的白顏料--鋅鋇白海要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。時間上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍，因此鈔票紙和美術品用紙就要加入二氧化鈦。此外，為了是塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦，在橡膠工業(yè)上，二氧化鈦海被用作為白色橡膠的填料。
四氯化鈦是種好玩的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙---它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特殊是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就像一道白色的長城，攔住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上人們利用四氯化鈦來防霜。
鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當它受壓力而轉(zhuǎn)變外形的時候，會產(chǎn)生電流，一通電又會轉(zhuǎn)變外形。于是，人們就把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。現(xiàn)在幾乎全部的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇改由很多用途。例如：鐵路工人把它放到鐵軌下面，來測量火車通過的壓力；醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是鋒利的水下眼睛，它布置能夠看到魚群，而且海可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。
冶煉鈦時，要經(jīng)過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，在放到密封的不銹鋼灌中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠，單制造這種電爐又談何簡單！除了電爐的空氣必須抽潔凈外，更傷腦經(jīng)的是簡直找不到盛裝液體鈦的坩堝，因為一般的耐火材料不含有氧化物，而其中的氧就會被液態(tài)鈦奪走。后來人們最終創(chuàng)造了一種“水冷同坩堝”的電爐。這種電爐只要中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的同坩堝壁上，立刻形成鈦錠。用這種方法已加能夠生產(chǎn)幾噸重的鈦塊，但它的成本 就可想而知了。
進入90年月后，由于軍用鈦量減弱和俄羅斯等一些國家拋售庫存海綿鈦，使前幾年市場疲軟。1995年鈦的市場開頭回升，主要由于B777等民用飛機和高爾夫球桿等民用鈦量大幅度增加，2011年鈦的需求量達到一個新的高點。專家預估今后幾年內(nèi)鈦的需求量將大幅度增長。目前阻礙鈦應用的主要原因是價格貴。可以預料，隨著科學技術的進步和鈦生工藝的不斷完善、擴大企業(yè)的生產(chǎn)能力和提高管理水平、進一步降低鈦制品的成本，必定會開拓出更廣泛的鈦市場
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