21世纪的金属—钛

1791年英国分析化学家格列高尔在铁矿砂中发现一种新的金属，这种金属具有当时已知的任何金属都不具备的奇特性质。1795 年德国的化学家马丁·克拉普特对这种金属又进行了深入的研究，并根据希腊神话中大地女神之子的名字“泰坦”（Titans），给这种金属起了个名字叫钛（Titanium）。他坚信钛这位“大地女神之子”一定不会辜负它“母亲”的愿望，为人类做出新的贡献。很久以来，人们曾认为钛极其稀少，一直把它称为“稀有金属”。
     其实，钛占地壳元素组成的千分之六，是第四位大量存在的金属。不但地球上有钛，从月球上采集的岩石标本中也含有丰富的钛。从矿石中提炼钛，不是一件简单容易的事，目前一般采用的方法是：利用镁对氯的化合力比钛强的特点，在高温下用熔融状态的镁从气态的四氯化钛中将氯夺出来，这样就得到单质钛。用这种方法制得的钛疏松多孔，呈海绵状，人称“海绵钛”。将“海绵钛”在真空下或惰性气体中熔化提炼，便可获得较纯净和致密的钛。钛比铝密度大一点，但硬度却比铝高2倍。如制成合金，则强度可提高2到4倍。因此，它非常适于制作飞机、航天器的外壳及有关部件等。目前，世界上每年用于宇航工业的钛已达到1000吨以上。在美国“阿波罗”宇宙飞船中，使用的钛材料占整个材料的5％。因此钛常被称为“空间金属”。钛不但能帮助人类上天，还能帮助人类下海。
     由于它既能抗腐蚀，又具有高强度，还可避免磁性水雷的攻击，因此钛成了造军舰和潜艇的好材料。1977年，原苏联用3500 多吨钛建造当时世界上速度最快的核潜艇；美国海军用钛合金制成深海潜艇，能在4500米的深海中航行。钛和一些金属制成合金在低温下会出现几乎没有电阻、通电也不发热的“超导现象”。这在电讯工业上是极为宝贵的。如钛和铌制成的合金，是目前使用最广、研究也最多的一种超导材料。美国目前生产的超导材料，有 90％是用钛铌合金做的。钛有这样一种非常难得的性质：如果把它植入人体，能和人体的各种生理组织及具有酸、碱性的各种体液“友好相处”，不会引起各种副作用。这种高度稳定性和与人类骨骼差不多的比重，使它成为外科医生最理想的人造骨骼的材料。钛还有许多非凡的本领。
     例如，有的钛合金居然具有“吸气”的能耐，能大量吸收氢气，成为贮存氢气的好材料，为氢气的利用创造了条件；有的钛合金具有“超塑性”，可以很容易地加工成任何形状，等等。由于钛在提炼方法和应用加工上还有许多问题需要解决，世界上成千上万的科学家仍在努力探索这位“大地女神之子”的奥秘。随着科技水平的提高，钛的冶炼提纯方法将会得到改进，在不久的将来，钛的产量会迅速增加，成为仅次于铁和铝的“第三金属”；钛的应用也会更加广泛，成为名副其实的“21世纪金属”。“大地女神之子”将更加光彩夺目！