審核專家：甘強(qiáng)

北京理工大學(xué)講師

應(yīng)用化學(xué)博士

一直以來，“鈦金屬”仿佛是一種“神器”般的存在，只要帶上“鈦金屬”三個字，往往都能賣上比同類產(chǎn)品高好幾倍的價格，就連一個鈦合金的保溫杯都動輒上千元。

帶著“鈦金屬”字樣的產(chǎn)品范圍也非常廣泛，小到一部手機(jī)，一個保溫杯；大到飛機(jī)、潛艇……

“鈦金屬”到底是什么東西？為什么大家都喜歡用它制作產(chǎn)品？它的價格為什么又如此高？接下來，就讓我們一起來了解一下。

來源｜秒懂百科

鈦的歷史

鈦（元素符號Ti）是一種金屬化學(xué)元素，在元素周期表中排22位，屬于過渡金屬，有銀白色的金屬光澤，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等特點。

金屬鈦 來源｜3D造

作為一種目前被廣泛應(yīng)用的新型金屬，鈦的問世可謂是一波三折，從最初被發(fā)現(xiàn)，到最終被提純并應(yīng)用，足足花了上百年的時間。

格雷戈爾 來源｜金屬百科

鈦的發(fā)現(xiàn)者是一位名叫格雷戈爾（Reverend William Gregor）的英國牧師，除了神職工作者外，他還是一名業(yè)余的礦物學(xué)家。

1791年，格雷戈爾在英國馬納坎教區(qū)的小溪旁發(fā)現(xiàn)了一種能夠被磁鐵吸引的黑沙，經(jīng)過分析，他發(fā)現(xiàn)這種黑沙主要由兩種金屬氧化物構(gòu)成——氧化鐵和一種他無法辨識的白色金屬氧化物，其中很可能含有某種尚未被發(fā)現(xiàn)的新型金屬。

格雷戈爾在英國康沃爾郡皇家地質(zhì)協(xié)會及德國《化學(xué)年刊》發(fā)表了自己的這一發(fā)現(xiàn)。

幾乎與格雷戈爾同時，米勒馮賴興斯泰因（Franz-Joseph Müller von Reichenstein）也發(fā)現(xiàn)了類似的物質(zhì)，同樣沒能做出辨別。

克拉普魯斯 來源｜金屬百科

1795年，德國化學(xué)家克拉普魯斯（Martin Heinrich Klaproth）在研究產(chǎn)自匈牙利的紅色紅金石時，也發(fā)現(xiàn)了同樣的金屬氧化物，并引用希臘神話中泰坦神族的名稱“Titanic”，將這種金屬元素命名為“Titanium”，中文名譯為“鈦”。

亨特 來源｜金屬百科

由于金屬鈦的性質(zhì)活潑，能夠與氧、氮、氫、碳等物質(zhì)形成化合物，單質(zhì)極難制取，因此，格雷戈爾和克拉普魯斯發(fā)現(xiàn)的“鈦元素”也只是粉末狀的二氧化鈦，并非嚴(yán)格意義上的“金屬鈦”。

直到1910年，美國化學(xué)家亨特（Matthew A. Hunter）才第一次通過鈉還原氯化鈦（TiCl）的方法，制取了純度高達(dá)99.9%的金屬鈦。

鎂還原法加工生產(chǎn)的海綿狀金屬鈦

1940年，盧森堡科學(xué)家克勞爾（W·J·Krall）發(fā)明了鎂還原法制得了海綿狀純鈦，這一方法于1948年在美國被大規(guī)模投入使用，從此開啟了工業(yè)化生產(chǎn)金屬鈦的新紀(jì)元。

“無所不能”的鈦

目前，鈦被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在生產(chǎn)與生活中發(fā)揮了重要作用。它常與其他金屬制成合金，如鋁、釩、銅、鎂、鉬等。接下來，就讓我們一起來看看這個“神通廣大”的鈦，究竟會出現(xiàn)在什么地方吧！

>>>>航空航天

鈦合金的耐熱性高，具有良好的耐腐蝕性，強(qiáng)度與鋼材相當(dāng)，但是鈦合金的密度更小，比強(qiáng)度與之相仿的鋼材輕了近一半，常用于火箭中的火箭發(fā)動機(jī)殼體，火箭噴嘴套管，人造衛(wèi)星的外殼，以及載人飛船的船艙等。

來源｜搜狐網(wǎng)

>>>>生物醫(yī)學(xué)

鈦合金具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點，而且力學(xué)性質(zhì)接近人骨。不僅如此，鈦合金還是唯一一種不會影響人體植物神經(jīng)和味覺神經(jīng)的金屬，因此，鈦合金被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，包括制造植入人體的醫(yī)療器件、假體或人工器官。

來源｜搜狐網(wǎng)

>>>>工業(yè)制造

在工業(yè)生產(chǎn)中，鈦同樣深受歡迎，例如進(jìn)氣閥、排氣閥、擋圈、車輪襯套及軸承等汽車配件中，都少不了鈦的身影，除此之外，大到軍事工業(yè)中的坦克、導(dǎo)彈，小到短跑鞋釘、廚房用具……也都有鈦元素的存在。

來源｜搜狐網(wǎng)

鈦為什么這么貴？

文章的開頭我們提到，凡是與“鈦”沾邊的產(chǎn)品，價格往往比其他材質(zhì)的產(chǎn)品高上幾倍，這又是為什么呢？

俗話說 “物以稀為貴”，鈦的價格如此之高，難道是因為它格外稀有？

事實并非如此，鈦元素在地殼中的含量高達(dá)千分之六，是地殼中含量排名第10的元素，儲藏量是金屬銅的61倍。

那么，究竟是什么原因，導(dǎo)致了鈦制品的價格居高不下呢？

>>>>開采難度高

盡管鈦的含量在地球上十分豐富，但是它的分布較為分散，這就大大提高了鈦礦的開采難度和開采成本。

以我國為例，我國的鈦砂礦資源集中度低，且目前多為民間開采，難以形成有規(guī)模的開發(fā)利用。同時，部分海濱地區(qū)的鈦砂礦中含有放射性元素，進(jìn)一步加大了開采難度。

>>>>加工困難大

鈦礦石提煉出能夠作為加工原料的海綿鈦，再到成形的板材，需要經(jīng)過幾十道工序，以及兩次以上的熔煉，步驟繁多復(fù)雜，而且對熔速、成分、電流電壓等條件要求極高，加大了加工難度。

除此之外，由于純鈦的質(zhì)地軟，性質(zhì)活潑，與空氣接觸后，表面很快會形成導(dǎo)熱功能低下的鈍化層，因此，鈦的煉熔需要在真空或惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行，對機(jī)械加工工藝，以及焊接技術(shù)的要求極高。

>>>>需求旺盛

鈦作為一種性能良好的新型金屬，在多個領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。除了航空航天領(lǐng)域的火箭、衛(wèi)星，當(dāng)前軍事工業(yè)中，先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)、潛艇等設(shè)備也要用到大量的鈦合金。

此外，在日常生活領(lǐng)域，例如陶瓷制造、仿古建筑和古建筑修繕、合金飾品等行業(yè)和領(lǐng)域也開始越來越多地用到鈦合金……

市場對鈦的需求量快速增長，然而，目前全球能夠大規(guī)模生產(chǎn)鈦材的只有少數(shù)幾個工業(yè)化國家，供需不平衡，也是導(dǎo)致鈦的價格居高不下的原因之一。

鈦鐵礦 來源｜維基百科

隨著知識的普及以及含鈦日常用品的推廣，鈦將會被越來越多的人們認(rèn)識、熟悉和使用，也希望在不久的將來，鈦的開采和加工技術(shù)，能夠得到進(jìn)一步的發(fā)展，降低鈦產(chǎn)品的制作成本，讓更多的人能夠享受到優(yōu)質(zhì)、健康的鈦產(chǎn)品，為我們的生活帶來便利。