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钛及其合金具有重量轻,强度大,耐热性强,耐腐蚀等许多优特性,被誉为 "未来的金属",是具有发展前途的新型结构材料.钛及其合金不仅在航空,宇 宙航行工业中有着十分重要的应用,而且已经开始在化工,石油,轻工,冶金, 发电等许多工业部门中广泛应用. 1.钛在化工等部门的应用 钛的另一个显著特点是耐腐蚀性强,这是由于它对氧的亲合力特别大,能在 其表面上生成一层致密的氧化膜,可保护钛不受介质腐蚀.金属钛在大多数水溶 液中,都能在表面生成钝化氧化膜.因此,钛在酸性,碱性,中性盐水溶液中和 氧化性介质中具有很好的稳定性, 比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好,甚至可与铂比美.但是,如果在某种介质中,能连续溶解钛表面氧化膜时, 则钛在这种介质中便会受到腐蚀.例如,钛在氢氟酸,浓的或热的盐酸,硫酸和 磷酸中,由于这些溶液溶解钛表面氧化膜,所以钛被腐蚀.如果在这些溶液中加 入氧化剂或某些金属离子时,则钛表面氧化膜便会受到保护,此时钛的稳定属于 增加. 一.化学工业 钛在各种酸,碱,盐介质中,除上述四种无机酸和腐蚀性很强的氯化铝外, 都具有很好的稳定性.所以,钛是化学工业中优良的抗腐蚀材料,得到了越来越 广泛的应用.例如,在氯碱工业中使用钛金属阳极和钛制湿氯气冷却器,收到很 好的经济效果,被誉为氯碱工业中的一大革命. 二.石油工业 钛在有机化合物中,除了温度较高下的五种有机酸(甲酸,乙酸,草酸,三 氯乙酸和三氟乙酸)外,都具有非常好的稳定性.因此,钛是石油炼制和石油化 工中优良的结构材料,可以用来制作各种热交换器,反应器,高压容器和蒸馏塔等. 三.冶金工业 钛属活性金属,具有良好的吸气性能,是炼钢工业中 优良的脱气剂, 它能化合钢在冷却时析出的氧和氮. 在钢中加入少量的钛 (<0.1%) 可使钢坚韧而富有弹性.钛也是炼钢,炼铝等工业中重要的合金添加剂.钛具有 超导性,是一种常见的超导材料.另外,钛在含有金属离子的酸性溶液中具有很好的稳定性,因此钛在湿法冶金工业中,如铜,镍,钴,锰等有色金属的电解生产中,有着十分广泛的应用. 四.化肥工业 尿素是重要的化肥,在生产过程中尿素,氨,氨基甲酸铵和它们的混合液, 在高温高压的条件下腐蚀性很强,使用钛取代不锈钢后设备寿命大大增加,检修 时间大大减少.因此目前尿素生产中的主要设备都使用钛材. 五.海水淡化和造船工业 钛抗海水腐蚀的能力比其它所有金属都好, 无论是在静止的或高速流动的海水中钛都具有特殊的稳定性.因此,钛是海水淡化装置的理想材料.钛在这个领 域的应用数量将越来越大.钛抗海水和海洋空气腐蚀能力很强,而且强度大,重 量轻,是造船工业的理想结构材料,已广泛应用在各种舰艇,深水潜艇的许多部 件中. 六.电力工业 钛在含有氯化物,硫化物等许多腐蚀性较强的热水中具有较好的稳定性,因 此钛已经大量在火力发电厂中用作为热交换器的冷却管. 用薄壁钛管取代铜镍合金管后,不仅大大提高了使用寿命,而且大大减少了检修时间,经济效果十分显 著. 七.造纸和纺织工业钛对二氧化氯,亚氯酸,亚氯酸盐等漂白剂具有特殊的抗腐蚀性能.因此, 钛在纺织印染工业,造纸工业的漂白设备中有着重要的应用.例如,钛材制造的 亚漂机使用效果很好.同时,还有合成纤维等工业中用作喷丝头. 八.其它方面钛能抵抗人体的腐蚀,并对人体无害.因此可以广泛用于工医疗和制药工业部门.钛有着良好的吸气性能,也在电子真空技术中和高真空技术中有广泛的应用. 钛在石油,化工等部门的应用 使用部门 用 途 石油化工 反应器,压力容器,热交换器,分离器配管,蒸馏塔顶凝缩器内衬等. 化学工业 蒸馏塔,反应器,压力容器,热交换器,过滤器,测量仪器,汽轮机叶片,泵,阀,管道,氯碱生产电极,合成塔内衬,其它耐酸设备内衬. 造纸工业 搅拌器,漂白塔,加热锅,反应塔配管. 纺织工业 连续漂白机,蒸馏塔,反应槽,冷凝器,热交换管,离心分离机,喷 丝头,阀,泵. 冶金工业 炼钢吸气剂,合金添加剂,超导合金材料,电解高纯金属(如钠,镍, 钴)的阴极板和电镀槽等. 海水淡化和发电厂 热交换器,冷凝器,供水加热器,管道,其它接触海水的设 备. 舰艇工业舰艇外壳,甲板,阀,翼,快艇推进器,传动轴,蒸汽机,深潜艇压 力舱,开发海洋设备. 其它 超高真空钛泵,医疗和矫形器械,人工关节,制药和食品工业设备. 2.钛材在航空工业中的应用 钛及其合金的比强度(强度与重量比)在金属结构材料中是很高的,它的强度与钢材相当,但其重量仅为钢材的 57%.另外,钛及其合金的耐热性很强,在 500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性, 短时间工作温度甚至还可更高些. 而铝在 150℃,不锈钢在 310℃,就失去原有的机械性能.当飞机,导弹,火箭 高速飞行时,其发动机和表面温度相当高,铝合金已不能胜任,应用钛合金是十 分合适的. 正是由于钛及其合金具有强度大, 重量轻, 耐热性强的综合优良性能, 在飞机制造中用它来代替其它金属时,不仅可延长飞机的使用寿命,而且可以减 轻其重量,从而大大提高其飞行性能.所以,钛是航空工业和宇宙航空工业中Zui有前途的结构材料之一. 钛及其合金在航空工业中主要用于制造飞机发动机和机 身.一般来讲,马赫数小于 2 的飞机,其发动机使用一部分钛及其合金,机身一 般用铝合金.马赫数在于 2 的飞机,其发动机用钛量增加,而且机身也部分需要 用钛.马赫数大于 3.5 的飞机,其发动机入口温度已很高,就不能用钛合金而需 用超级合金了,但其机身用钛量则显著增加.钛及其合金还具有良好的耐低温性 能,即使在-250℃的超低温下,它仍具有较高的冲击强度,可耐高压抗震动.因此, 钛及其合金在火箭, 导弹和宇宙飞船上不仅用于制造发动机外壳和结构部件, 而且用于制造高压容器,如高压气瓶,低温液态燃料箱等.另外,钛及其合金在 原子能反应堆和军用武器上都有应用. 钛在航空工业等部门的应用 使用部门 用 途 航空式业 飞机机身和蒙皮,发动机,尾锥,喷管,弹射舱,防火壁,夹层结构 机身机架,连结件和其它零件. 宇宙航行工业 飞船的液体燃料贮箱,高压容器,船舱,蒙皮,结构骨架,制动 火箭主起落架 ,火箭,导弹高压容器,液体燃料贮箱,外壳,喷嘴,火箭发动 机. 其 它 原子能反应堆的结构材料,坦克天窗,炮筒和轻便常规武器等.