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历经坎坷的钛!

钛的应用 编辑 1年前 (2020-09-27) 813次浏览 已收录 扫描二维码

金属钛,是现代化工业中独领风骚的一颗材料“明星”,它的比重比铁小(钛的比重4.5,铁的比重7.8左右),但强度却比许多钢材还高,它在500℃的高温下也能保持强度不变;而在超低温下,钛的电阻几乎等于0,因而又是一种优良的超导材料。由于钛具有许多优异的性能,使它在航空、航天、航海工业中特别受到重视,成为不可缺少的材料,被称为“空间金属”。但是,在钛成名之前,却一直受人轻视,历尽坎坷。首先,它的出生就像一个难产的婴儿,极不顺利。

那是在200多年前的1791年,英国的化学家和矿物学家威廉·格雷戈尔在一种铁矿石中发现了一种新元素,但却没能把它提炼出来,于是给它取了一个不太吉利的名字叫“梅纳辛”,英文中“梅纳辛”(Menaccin)隐含着“威胁”和“祸事临头”的意思。1795年,德国化学家马丁·克拉普罗特在研究金红石时,又发现了这种元素,他认为“梅纳辛”这个名字不好,就趁机改了一个好听的名字“钛”,钛的英文名字Titanium是从希腊神话中的提坦神(Titan)演化来的,意思是“力大无比”。因为传说提坦神曾统治过世界上的巨人族。后来,钛“长大成人”后,果然“力大无比”,在飞机、宇宙飞船、潜水艇等许多尖端工业中都建立过不朽的功勋,不过这是后话,暂且不提。

虽然名字是好听了,但钛却只是孕育在钛铁矿和金红石这些“母体”中,始终也没有分离出一个“纯种”来,它以二氧化钛(一种白色晶体粉末)的形式隐蔽起来,始终不愿降生人世。

就这么一直拖了80年,到了1875年,俄国的化学家基利洛夫才第一次分离出金属钛,还写了一本叫《钛的研究》的小册子。但在沙皇时代,没有人对钛这个陌生的金属感兴趣,何况基利洛夫得到的钛中,杂质不少,一碰就碎。在性质上并没有表现出什么特别的优点,所以钛又被人冷落了许多年。

到1910年,美国一位叫亨特的化学家,总结了前人提炼金属钛的方法,改用金属钠还原四氯化钛,终于得到了比较纯的钛(杂质只有百分之零点几)。但是,不管怎么说,这种“纯”钛还是不能用,因为即使这百分之零点几的杂质也仍然使钛又脆又弱,经不起机械加工,那些杂质就像蛋糕中的苍蝇一样令人讨厌。结果,钛还是落了一个“亳无用处的金属”的坏名声。

到了1925年,荷兰的科学家范·阿克尔和德博尔在一根加热的钨丝上还原四氯化钛,得到了高纯度的钛。他们发现,这种高纯度钛具有很高的可塑性,可以像铁一样轧成板、棒和丝材,甚至可轧成最薄的箔片;更令人惊讶的是,它的强度和硬度很高,比铝硬11倍,比铁和铜硬3倍。

钛这个被人轻视了100多年称为“毫无用处的金属”的名誉终于得到了更正。

1950年,美国首次在F-84战斗轰炸机上使用了钛。60年代,钛在军用飞机中的用量达到飞机结构重量的20%~25%。苏联的大型客机图-144的发动机舱、副翼和方向舵也采用钛。70年代,美国的波音747客机用钛量达3640千克。美国的一架高空高速侦察机上,钛占飞机结构重量的93%,号称全钛飞机。钛才真的飞黄腾达起来!

钛真没有辜负给它取名字的德国化学家马丁·克拉普罗特的期望,它以力大无比的卓越表现赢得了应得的荣誉。


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