鈦(tai)(Titanium)是一種金屬化(hua)(hua)學(xue)元素(su)(su),化(hua)(hua)學(xue)符(fu)號Ti,原子序數22,在(zai)化(hua)(hua)學(xue)元素(su)(su)周期(qi)表(biao)中(zhong)位于第(di)(di)4周期(qi)、第(di)(di)IVB族。由格雷戈爾于1791年發(fa)(fa)現。是一種銀白色的(de)(de)(de)過渡金屬,其(qi)特征(zheng)為(wei)重量輕(qing)、強度(du)(du)高(gao)、具(ju)金屬光(guang)澤,耐濕(shi)氯(lv)氣(qi)腐蝕(shi)。但鈦(tai)不能應(ying)用于干氯(lv)氣(qi)中(zhong),即(ji)使是溫度(du)(du)0℃以(yi)下的(de)(de)(de)干氯(lv)氣(qi),也會發(fa)(fa)生劇烈的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying),生成四氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai),再分解生成二氯(lv)化(hua)(hua)鈦(tai),甚至燃燒(shao)。只有當氯(lv)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)含水(shui)量高(gao)于0.5%的(de)(de)(de)時候(hou),鈦(tai)在(zai)其(qi)中(zhong)才能保持可(ke)靠的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)。α型鈦(tai)為(wei)六方(fang)晶(jing)系(xi)、β型鈦(tai)為(wei)立方(fang)晶(jing)系(xi)。轉(zhuan)變溫度(du)(du)為(wei)882.5℃。熔點(1660±10)℃,沸點3287℃,密度(du)(du)為(wei)4.506g/cm3。溶(rong)(rong)于稀(xi)酸,不溶(rong)(rong)于冷水(shui)和熱水(shui)。耐海水(shui)腐蝕(shi)性(xing)(xing)很強。已知的(de)(de)(de)鈦(tai)的(de)(de)(de)同位素(su)(su)有13種,包括(kuo)鈦(tai)-41至鈦(tai)-53。其(qi)中(zhong)鈦(tai)的(de)(de)(de)穩定(ding)同位素(su)(su)有鈦(tai)-46,鈦(tai)-47,鈦(tai)-48,鈦(tai)-49,鈦(tai)-50共五種,其(qi)余的(de)(de)(de)同位素(su)(su)均有放射(she)性(xing)(xing)。
鈦(tai)(tai)被認(ren)為是(shi)一種稀有(you)金屬,這是(shi)由(you)于在自然界中(zhong)其(qi)存在分散并難以(yi)提取。但其(qi)相對豐富,在所(suo)有(you)元(yuan)素(su)中(zhong)居第十位。鈦(tai)(tai)的(de)礦(kuang)石主(zhu)要(yao)有(you)鈦(tai)(tai)鐵礦(kuang)及金紅石,廣布于地殼及巖石圈(quan)之(zhi)中(zhong)。鈦(tai)(tai)亦(yi)同時存在于幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)生(sheng)物、巖石、水(shui)體及土(tu)壤(rang)中(zhong)。從主(zhu)要(yao)礦(kuang)石中(zhong)萃取出鈦(tai)(tai)需(xu)要(yao)用到克羅爾法或亨(heng)特法。鈦(tai)(tai)最常見的(de)化(hua)(hua)合物是(shi)二(er)氧化(hua)(hua)鈦(tai)(tai),可(ke)用于制(zhi)造(zao)白色顏料。其(qi)他化(hua)(hua)合物還包括(kuo)四氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl4)(作(zuo)(zuo)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)和(he)用于制(zhi)造(zao)煙(yan)幕(mu)作(zuo)(zuo)空(kong)中(zhong)掩護(hu))及三氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(TiCl3)(用于催(cui)化(hua)(hua)聚丙烯(xi)的(de)生(sheng)產)。
1、格(ge)雷(lei)戈(ge)(ge)爾(er)(er)(Reverend William Gregor,1762—1817):1791年,鈦(tai)以含(han)鈦(tai)礦(kuang)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)形式在(zai)英(ying)格(ge)蘭的(de)(de)(de)(de)(de)康沃(wo)爾(er)(er)郡(jun)被(bei)發(fa)現(xian)(xian)(xian),發(fa)現(xian)(xian)(xian)者是英(ying)格(ge)蘭業余礦(kuang)物(wu)學(xue)家格(ge)雷(lei)戈(ge)(ge)爾(er)(er)(Reverend William Gregor),當時(shi)正業為負責康沃(wo)爾(er)(er)郡(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)克里(li)特(Creed)教區的(de)(de)(de)(de)(de)牧師(shi)。他(ta)在(zai)鄰(lin)近的(de)(de)(de)(de)(de)馬納坎(Manaccan)教區中小溪(xi)旁找到了一些(xie)黑沙(sha)(sha),后來他(ta)發(fa)現(xian)(xian)(xian)了那(nei)些(xie)沙(sha)(sha)會被(bei)磁鐵(tie)吸引,他(ta)意識(shi)到這(zhe)種礦(kuang)物(wu)(鈦(tai)鐵(tie)礦(kuang))包含(han)著一種新的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)。經過(guo)分析(xi),發(fa)現(xian)(xian)(xian)沙(sha)(sha)里(li)面有兩種金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu):氧(yang)化(hua)鐵(tie)(沙(sha)(sha)受磁鐵(tie)吸引的(de)(de)(de)(de)(de)原因)及(ji)一種他(ta)無法(fa)辨識(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)白色(se)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)。意識(shi)到這(zhe)種未被(bei)辨識(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)含(han)有一種未被(bei)發(fa)現(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu),格(ge)雷(lei)戈(ge)(ge)爾(er)(er)對康沃(wo)爾(er)(er)郡(jun)皇家地質(zhi)學(xue)會及(ji)德國的(de)(de)(de)(de)(de)《化(hua)學(xue)年刊》發(fa)表了這(zhe)次(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)(xian)。大約就(jiu)在(zai)同時(shi),米勒·馮·賴(lai)興斯泰因(Franz-Joseph Müller von Reichenstein)也(ye)制造出(chu)類似(si)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi),但卻無法(fa)辨識(shi)它。
2、克(ke)拉(la)普羅(luo)特(Martin Heinrich Klaproth,1743—1817):1795年德(de)國化學家(jia)克(ke)拉(la)普羅(luo)特在(zai)分(fen)析匈牙利(li)產的(de)(de)紅色金(jin)紅石時也發(fa)現(xian)了(le)這種氧化物(wu)。他主張采取為(wei)鈾(1789年由克(ke)拉(la)普羅(luo)特發(fa)現(xian)的(de)(de))命名(ming)的(de)(de)方法,引用(yong)希臘(la)神話中(zhong)泰(tai)坦(tan)神族(zu)“Titanic”的(de)(de)名(ming)字(zi)給這種新元素起名(ming)叫“Titanium”。中(zhong)文按其譯(yi)音定名(ming)為(wei)鈦。當他聽(ting)聞到格(ge)雷(lei)戈爾較早(zao)前(qian)的(de)(de)發(fa)現(xian)之(zhi)后,克(ke)拉(la)普羅(luo)特取得了(le)一些馬(ma)納坎礦(kuang)物(wu)的(de)(de)樣本,并證實它含(han)鈦。
3、亨特(Matthew A.Hunter):格雷戈爾和克拉普羅特當時所(suo)發現的鈦是粉末狀的二氧(yang)化(hua)鈦,而不是金(jin)(jin)屬(shu)鈦。因為(wei)鈦的氧(yang)化(hua)物極其(qi)穩(wen)定,而且金(jin)(jin)屬(shu)鈦能(neng)與氧(yang)、氮、氫、碳等直接激烈(lie)地化(hua)合,所(suo)以單質鈦很難制取(qu)。直到1910年才被美國(guo)化(hua)學(xue)家(jia)亨特第一次用鈉還(huan)原TiCl4制得(de)純度(du)達99.9%的金(jin)(jin)屬(shu)鈦。
1940年盧(lu)森堡科學家W.J.Kroll用(yong)鎂(mei)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)TiCl4制(zhi)得了(le)(le)純(chun)鈦(tai)。從此,鎂(mei)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)法(fa)(又(you)稱為克勞(lao)爾(er)法(fa))和(he)鈉(na)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)法(fa)(又(you)稱為亨特法(fa))成為生產海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai)的(de)工(gong)業方法(fa)。美國在1948年用(yong)鎂(mei)還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)法(fa)制(zhi)出2噸海(hai)(hai)綿(mian)鈦(tai),從此開(kai)始了(le)(le)鈦(tai)的(de)工(gong)業化生產。
1947年(nian),人們(men)才開(kai)(kai)始在(zai)(zai)工廠里冶(ye)煉鈦(tai)(tai)(tai)。當年(nian),產量(liang)(liang)只(zhi)(zhi)有2噸(dun)。1955年(nian)產量(liang)(liang)激增到2萬噸(dun)。1972年(nian),年(nian)產量(liang)(liang)達(da)到了(le)20萬噸(dun)。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)度比(bi)(bi)鋼(gang)鐵(tie)要高,而它的(de)重(zhong)量(liang)(liang)幾乎只(zhi)(zhi)有同體積(ji)的(de)鋼(gang)鐵(tie)的(de)一半,鈦(tai)(tai)(tai)雖然稍(shao)稍(shao)比(bi)(bi)鋁重(zhong)一點,它的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)度卻比(bi)(bi)鋁大2倍。鈦(tai)(tai)(tai)的(de)比(bi)(bi)強(qiang)度高于(yu)鋁和(he)鋼(gang),比(bi)(bi)模量(liang)(liang)與(yu)鋁、鋼(gang)十分接近。在(zai)(zai)宇宙火箭和(he)導(dao)彈中(zhong),就大量(liang)(liang)用鈦(tai)(tai)(tai)代(dai)替(ti)鋼(gang)鐵(tie)。由于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)非常結(jie)實,能承受很高的(de)壓力,所以人們(men)開(kai)(kai)始用鈦(tai)(tai)(tai)來制(zhi)造潛艇(ting)——鈦(tai)(tai)(tai)潛艇(ting)。這種(zhong)潛艇(ting)可以在(zai)(zai)深達(da)4500米的(de)深海中(zhong)航行(xing)。
據統(tong)計,世界上(shang)(shang)每年用于(yu)宇(yu)宙航行(xing)的(de)鈦,已達一(yi)千(qian)噸(dun)以上(shang)(shang)。極細的(de)鈦粉,還是火箭(jian)的(de)好燃料,所以鈦被譽為宇(yu)宙金屬,空間金屬。
中(zhong)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業起步于20世(shi)紀50年(nian)(nian)代。1954年(nian)(nian),北(bei)京有色(se)金(jin)屬研究總院(yuan)開始進(jin)行海綿(mian)鈦(tai)(tai)制(zhi)備(bei)工(gong)(gong)藝研究,1956年(nian)(nian)中(zhong)國(guo)(guo)把鈦(tai)(tai)當(dang)作戰略金(jin)屬列(lie)入了(le)12年(nian)(nian)發展(zhan)規劃,1958年(nian)(nian)在撫順鋁廠實(shi)現了(le)海綿(mian)鈦(tai)(tai)工(gong)(gong)業試(shi)驗,成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一(yi)個海綿(mian)鈦(tai)(tai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)車間,同時在沈(shen)陽(yang)有色(se)金(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)(guo)第(di)一(yi)個鈦(tai)(tai)板帶(dai)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)試(shi)驗車間。寶(bao)雞鈦(tai)(tai)材(cai)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)裝備(bei)、技術水平及生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)力(li)均居全(quan)國(guo)(guo)第(di)一(yi),生(sheng)產(chan)(chan)(chan)能(neng)(neng)力(li)占全(quan)中(zhong)國(guo)(guo)的(de)60%左右(you),市場份(fen)額(e)占中(zhong)國(guo)(guo)國(guo)(guo)內鈦(tai)(tai)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)市場85%,占世(shi)界產(chan)(chan)(chan)量(liang)的(de)22%,承(cheng)擔(dan)著中(zhong)國(guo)(guo)90%以上(shang)高端(duan)鈦(tai)(tai)材(cai)產(chan)(chan)(chan)品的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)任務,號稱中(zhong)國(guo)(guo)鈦(tai)(tai)谷(gu)。
20世紀60-70年代,在(zai)中(zhong)國(guo)的統一(yi)規劃(hua)下,先后建(jian)設了(le)以遵義鈦廠(chang)為代表的10余家海綿鈦生產(chan)單位;在(zai)1967年在(zai)洛(luo)陽銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)成立(li)了(le)中(zhong)國(guo)第(di)一(yi)個鈦管棒加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)生產(chan)試(shi)(shi)驗(yan)車(che)間(jian)和(he)第(di)二條鈦板(ban)帶(dai)材(cai)生產(chan)試(shi)(shi)驗(yan)車(che)間(jian),并(bing)為主承擔(dan)了(le)當時(shi)(shi)國(guo)內第(di)一(yi)艘核潛艇、第(di)一(yi)艘導彈驅逐艦及航空用鈦材(cai)的試(shi)(shi)制(zhi)開發(fa)(fa)任務,直到1972年寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)建(jian)成投產(chan)后,洛(luo)陽銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)將工(gong)(gong)藝(yi)資料移(yi)交(jiao)北京有(you)色(se)(se)研究總院(yuan),按照冶金(jin)部(bu)的專業劃(hua)分,不再承擔(dan)鈦材(cai)料的開發(fa)(fa)試(shi)(shi)制(zhi)工(gong)(gong)作;以北京有(you)色(se)(se)研究總院(yuan)、沈陽鋁鎂院(yuan)、撫順(shun)鋁廠(chang)、沈陽有(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)、東北輕合金(jin)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)、洛(luo)陽銅加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)等單位為主,援(yuan)建(jian)了(le)寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)和(he)寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)(shu)所,從此(ci)按照行(xing)業劃(hua)分,以寶(bao)雞(ji)(ji)有(you)色(se)(se)金(jin)屬(shu)(shu)加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)廠(chang)和(he)寶(bao)雞(ji)(ji)貴金(jin)屬(shu)(shu)所為主,承擔(dan)了(le)國(guo)內大部(bu)分鈦加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)材(cai)料的生產(chan)開發(fa)(fa)試(shi)(shi)制(zhi)工(gong)(gong)作。同時(shi)(shi)中(zhong)國(guo)也成為繼美國(guo)、前蘇聯(lian)和(he)日(ri)本之(zhi)后的第(di)四個具(ju)有(you)完整鈦工(gong)(gong)業體(ti)系的國(guo)家。
1980年前后(hou),中(zhong)國海綿鈦(tai)產(chan)(chan)量(liang)達到2800噸(dun)(dun),然(ran)而(er)由(you)于(yu)(yu)當時(shi)大多數(shu)人對鈦(tai)金(jin)屬認識(shi)不足(zu),鈦(tai)材的(de)(de)(de)高價格也限制了鈦(tai)的(de)(de)(de)應(ying)用,鈦(tai)加工(gong)(gong)材的(de)(de)(de)產(chan)(chan)量(liang)僅(jin)200噸(dun)(dun)左右,中(zhong)國鈦(tai)工(gong)(gong)業(ye)陷入困境。在這(zhe)種情況下,由(you)當時(shi)國務院副總理方毅同(tong)志倡導,朱(zhu)镕基和袁寶華同(tong)志支持,于(yu)(yu)1982年7月成立(li)了跨部委的(de)(de)(de)全國鈦(tai)應(ying)用推廣領導小(xiao)組,專門協調鈦(tai)工(gong)(gong)業(ye)的(de)(de)(de)發(fa)展事宜,促成了20世(shi)紀(ji)80年代至90年代初期(qi)中(zhong)國海綿鈦(tai)和鈦(tai)加工(gong)(gong)材產(chan)(chan)銷兩旺(wang)、鈦(tai)工(gong)(gong)業(ye)快速平穩發(fa)展的(de)(de)(de)良好局面。
2011年(nian)是中(zhong)國(guo)(guo)“十二五”規劃的(de)第一(yi)年(nian),在這一(yi)年(nian)里,中(zhong)國(guo)(guo)海綿(mian)鈦(tai)(tai)和鈦(tai)(tai)加(jia)工材的(de)產(chan)量繼續(xu)慣(guan)性增長(chang)。根(gen)據中(zhong)國(guo)(guo)有(you)色金(jin)屬(shu)工業協會(hui)鈦(tai)(tai)鋯鉿分會(hui)統計,國(guo)(guo)內14家海綿(mian)鈦(tai)(tai)生產(chan)企業2011年(nian)總產(chan)量為64952t,同(tong)比增加(jia)了12.4%。根(gen)據30家企業的(de)統計,2011年(nian)中(zhong)國(guo)(guo)共生產(chan)鈦(tai)(tai)加(jia)工材50962t,同(tong)比增長(chang)33.0%。
2014年9月(yue),中(zhong)(zhong)國(guo)第(di)一(yi)爐“電子(zi)級(ji)低氧(yang)超高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)(tai)”已(yi)在(zai)(zai)浙江省(sheng)余姚市成功研發投產(chan)(chan),一(yi)舉打(da)破了中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)外的(de)壟斷。低氧(yang)超高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)(tai)主要(yao)應(ying)用(yong)在(zai)(zai)半導(dao)體用(yong)濺射靶材、航空航天(tian)、海洋石(shi)油等核心工業(ye)領域,戰略意(yi)(yi)義重大。作為高(gao)(gao)(gao)(gao)端戰略性金(jin)屬材料,美日政(zheng)府嚴格限制對中(zhong)(zhong)國(guo)的(de)出口。中(zhong)(zhong)國(guo)在(zai)(zai)超高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)(tai)領域經常(chang)要(yao)看(kan)美日的(de)“臉(lian)色”。寧(ning)波創(chuang)潤(run)新材料有(you)限公司(si)"年產(chan)(chan)250噸(dun)電子(zi)級(ji)低氧(yang)超高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)(tai)項目"的(de)投產(chan)(chan),填(tian)補(bu)了中(zhong)(zhong)國(guo)高(gao)(gao)(gao)(gao)端鈦(tai)(tai)材的(de)技(ji)術空白(bai),意(yi)(yi)味著中(zhong)(zhong)國(guo)已(yi)具備低氧(yang)超高(gao)(gao)(gao)(gao)純(chun)鈦(tai)(tai)的(de)自主生產(chan)(chan)能力,實現了這一(yi)戰略金(jin)屬的(de)獨立自給,徹底擺脫了對國(guo)外的(de)依賴。壟斷打(da)破后,直接受益(yi)的(de)就是航空航天(tian)領域。
衡量一個國家鈦(tai)工(gong)(gong)業規模(mo)有(you)兩個重要指標:海(hai)(hai)綿鈦(tai)產量和(he)鈦(tai)材產量,其(qi)中海(hai)(hai)綿鈦(tai)產量反映原料生產能(neng)力,鈦(tai)材產量反映的是深加工(gong)(gong)能(neng)力。鈦(tai)工(gong)(gong)業已形成中國、美國、獨聯體、日本(ben)和(he)歐(ou)洲(zhou)五(wu)大生產和(he)消費主體。
綜上所述(shu),中(zhong)國(guo)(guo)鈦工(gong)業大致經(jing)(jing)歷了三個發展(zhan)期(qi)(qi):即(ji)20世(shi)紀50年代(dai)的(de)(de)開創期(qi)(qi),60-70年代(dai)的(de)(de)建設期(qi)(qi)和80-90年代(dai)的(de)(de)初步發展(zhan)期(qi)(qi)。在新世(shi)紀,得益于(yu)國(guo)(guo)民經(jing)(jing)濟的(de)(de)持續、快速(su)發展(zhan),中(zhong)國(guo)(guo)鈦工(gong)業也進入了一個快速(su)成(cheng)長期(qi)(qi)。
鈦的(de)原(yuan)子(zi)(zi)序數為(wei)(wei)22,核外(wai)(wai)電(dian)子(zi)(zi)數共有22個,其電(dian)子(zi)(zi)構(gou)型為(wei)(wei)1s22s22p?3s23p?3d24s2([Ar]3d24s2)。鈦單(dan)質(zhi)有兩種同素(su)異構(gou)體:α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方(fang)(fang)晶系(xi),原(yuan)子(zi)(zi)堆(dui)積方(fang)(fang)式(shi)為(wei)(wei)六方(fang)(fang)密堆(dui)積,原(yuan)子(zi)(zi)空(kong)間利(li)用(yong)率(lv)為(wei)(wei)74%。β-Ti為(wei)(wei)立方(fang)(fang)晶格,原(yuan)子(zi)(zi)堆(dui)積方(fang)(fang)式(shi)為(wei)(wei)體心立方(fang)(fang)密堆(dui)積,原(yuan)子(zi)(zi)空(kong)間利(li)用(yong)率(lv)為(wei)(wei)68%。另外(wai)(wai),當鈦晶體中出現少(shao)量的(de)缺(que)陷(xian)時會影響晶體的(de)性質(zhi),如機械強(qiang)度(du)、導電(dian)性等。
鈦具有金屬光澤,有延(yan)展性。聲音(yin)在其中的(de)(de)傳播速率(lv)為5090m/s。鈦的(de)(de)主(zhu)要特(te)點是密(mi)度小、機(ji)械強度大、容(rong)易加工(gong)。
新型鈦合金(jin)耐(nai)熱性(xing)能好(hao),可在600℃或更高的溫度下長期使(shi)用。
鈦(tai)合(he)金的(de)耐(nai)低溫(wen)(wen)性(xing)能好,鈦(tai)合(he)金TA7(Ti-5Al-2.5Sn),TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的(de)低溫(wen)(wen)鈦(tai)合(he)金,其強度隨溫(wen)(wen)度的(de)降(jiang)低而提高,但塑性(xing)變化卻(que)不(bu)大。在-196-253℃低溫(wen)(wen)下保持較好的(de)延性(xing)及韌(ren)性(xing),避免(mian)了金屬(shu)冷脆性(xing),是(shi)低溫(wen)(wen)容器,貯箱等設備(bei)的(de)理想(xiang)材料。
金屬鈦的(de)(de)抗阻尼(ni)性能強,受(shou)到機(ji)(ji)械振(zhen)動(dong)(dong)(dong)、電振(zhen)動(dong)(dong)(dong)后,與鋼、銅金屬相比,其(qi)自身(shen)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)衰減時(shi)間最長。利用(yong)鈦的(de)(de)這一性能可作音(yin)叉(cha)、醫學上的(de)(de)超聲粉(fen)碎機(ji)(ji)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)元件和高級音(yin)響揚聲器的(de)(de)振(zhen)動(dong)(dong)(dong)薄膜等。
鈦(tai)是鋼(gang)與(yu)合金中重要(yao)的合金元素,但比強度(du)(du)(du)位于金屬之首。熔點(dian)1668℃,熔化潛(qian)(qian)熱(re)(re)3.7-5.0千卡(ka)/克原子(zi),沸點(dian)3260±20℃,汽化潛(qian)(qian)熱(re)(re)102.5-112.5千卡(ka)/克原子(zi),臨(lin)(lin)(lin)界溫度(du)(du)(du)4350℃,臨(lin)(lin)(lin)界壓(ya)力1130大(da)氣壓(ya)。鈦(tai)的導(dao)(dao)熱(re)(re)性(xing)和導(dao)(dao)電性(xing)能(neng)較(jiao)差,近似或略低于不銹鋼(gang),鈦(tai)具(ju)有超(chao)導(dao)(dao)性(xing),純鈦(tai)的超(chao)導(dao)(dao)臨(lin)(lin)(lin)界溫度(du)(du)(du)為(wei)0.38-0.4K。在25℃時,鈦(tai)的熱(re)(re)容為(wei)0.126卡(ka)/克原子(zi)·度(du)(du)(du),熱(re)(re)焓1149卡(ka)/克原子(zi),熵為(wei)7.33卡(ka)/克原子(zi)·度(du)(du)(du)。
鈦(tai)具有(you)可(ke)塑性(xing),高純鈦(tai)的(de)(de)(de)延(yan)伸率可(ke)達(da)50-60%,斷面(mian)收(shou)縮率可(ke)達(da)70-80%,但收(shou)縮強(qiang)度(du)(du)低(即收(shou)縮時(shi)產生的(de)(de)(de)力度(du)(du))。鈦(tai)中雜(za)質(zhi)的(de)(de)(de)存在,對(dui)其(qi)機械性(xing)能影響(xiang)極大(da),特別是(shi)間(jian)隙雜(za)質(zhi)(氧(yang)、氮、碳(tan))可(ke)大(da)大(da)提高鈦(tai)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du),顯著降低其(qi)塑性(xing)。鈦(tai)作為結(jie)構材料所具有(you)的(de)(de)(de)良好機械性(xing)能,就是(shi)通過(guo)嚴格控制其(qi)中適(shi)當的(de)(de)(de)雜(za)質(zhi)含量和添加合金元素(su)而(er)達(da)到的(de)(de)(de)。
純鈦是(shi)無磁(ci)(ci)性金(jin)屬(shu),在很大的磁(ci)(ci)場(chang)中也難以被磁(ci)(ci)化(hua),無毒且(qie)與人體組織及(ji)血液有(you)好的相溶(rong)性,所以被醫療(liao)界采(cai)用(yong)。鈦合金(jin)是(shi)順磁(ci)(ci)性物質(zhi),導磁(ci)(ci)率為1.00004。
鈦(tai)的抗拉強(qiang)度(du)與(yu)其屈服強(qiang)度(du)接近(jin)說明了其屈強(qiang)比(bi)(抗拉強(qiang)度(du)/屈服強(qiang)度(du))高,表示了金屬(shu)鈦(tai)材料在成(cheng)形(xing)時(shi)塑性變形(xing)差。由(you)于(yu)鈦(tai)的屈服極限與(yu)彈(dan)性模量的比(bi)值大,使(shi)鈦(tai)成(cheng)型時(shi)的回彈(dan)能(neng)力(li)大。
金(jin)屬鈦(tai)的導熱(re)系數雖然比碳鋼和(he)銅(tong)低,但(dan)由于鈦(tai)優異的耐腐蝕性(xing)能(neng),所以壁厚可(ke)以大大減(jian)薄,而(er)且(qie)表(biao)面與蒸汽的換熱(re)方式為滴狀冷凝(ning),減(jian)少了(le)熱(re)阻,鈦(tai)表(biao)面不(bu)結垢也可(ke)減(jian)少熱(re)阻,使鈦(tai)的換熱(re)性(xing)能(neng)顯著提高(gao)。
鈦(tai)的(de)彈性模(mo)量在(zai)常溫時為(wei)106.4GPa,為(wei)鋼的(de)57%。
下(xia)面(mian)是鈦的電離能數據(單位:kJ/mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830
晶胞參數:
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
鈦(tai)是一種化(hua)學性質非常活潑(po)的金屬,但熔點高達1668℃。鈦(tai)在較(jiao)高的溫度(du)下(xia),還可(ke)與許多元(yuan)素(su)和化(hua)合(he)物發生(sheng)反應(ying)。按(an)其與鈦(tai)發生(sheng)不(bu)同反應(ying)可(ke)分(fen)為以下(xia)四(si)類:
第一類:鹵(lu)素和(he)氧族元素與(yu)鈦生(sheng)成共價鍵與(yu)離子鍵化合(he)物;
第二類:過(guo)渡元素(su)、氫、鈹(pi)、硼族、碳族和氮族元素(su)與(yu)鈦生成金屬(shu)間化物和有限固溶(rong)體;
第三(san)類:鋯、鉿、釩族(zu)、鉻族(zu)、鈧(kang)元素與鈦生(sheng)成無限固溶體;
第(di)四類(lei):惰(duo)性氣體、堿(jian)金(jin)(jin)屬、堿(jian)土金(jin)(jin)屬、稀土元素(su)(除鈧外),錒、釷等不與(yu)鈦發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)或(huo)基本上不發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。與(yu)化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱(re)時(shi)與(yu)鈦發生(sheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成TiF4,反(fan)(fan)應(ying)(ying)式為
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡
鈦有(you)良好的(de)(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕(shi)性能,不受大氣和海水(shui)的(de)(de)(de)(de)影響。在常溫下(xia)(xia),不會被7%以下(xia)(xia)鹽酸(suan)、5%以下(xia)(xia)硫(liu)酸(suan)、硝(xiao)酸(suan)、王(wang)水(shui)或稀堿溶液(ye)(ye)所腐(fu)蝕(shi);只(zhi)有(you)氫(qing)氟酸(suan)、濃鹽酸(suan)、濃硫(liu)酸(suan)等才可對它作(zuo)用。不含水(shui)的(de)(de)(de)(de)氟化氫(qing)液(ye)(ye)體只(zhi)可在鈦表面上(shang)生成(cheng)一層致密的(de)(de)(de)(de)四氟化鈦膜,可防止HF浸入鈦的(de)(de)(de)(de)內部。氫(qing)氟酸(suan)是(shi)鈦的(de)(de)(de)(de)最強溶劑。即使是(shi)濃度(du)為1%的(de)(de)(de)(de)氫(qing)氟酸(suan),也能與(yu)鈦發生激烈反應:
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
無水(shui)的氟(fu)化物及其(qi)水(shui)溶液在低溫下不與(yu)鈦發(fa)生反(fan)應,僅在高溫下熔融的氟(fu)化物與(yu)鈦發(fa)生顯著反(fan)應。HCl和氯化物氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦,干燥的氯化氫在>300℃時(shi)與(yu)鈦反(fan)應生成TiCl4:
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡
濃(nong)度<5%的鹽酸(suan)在(zai)室溫下不與鈦反(fan)應,20%的鹽酸(suan)在(zai)常溫下與鈦發(fa)生(sheng)反(fan)應生(sheng)成紫(zi)色的TiCl3:
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
當溫度(du)長高時,即使稀鹽酸(suan)也會腐蝕鈦(tai)。各(ge)種無水(shui)的氯化(hua)物,如鎂、錳、鐵(tie)、鎳、銅、鋅、汞(gong)、錫(xi)、鈣、鈉、鋇和(he)NH4+離子及其水(shui)溶液(ye),都不(bu)與(yu)鈦(tai)發生反(fan)應(ying),鈦(tai)在這(zhe)些氯化(hua)物中(zhong)具(ju)有很(hen)好的穩定性(xing)。硫(liu)酸(suan)和(he)硫(liu)化(hua)氫鈦(tai)與(yu)5%的硫(liu)酸(suan)有明顯的反(fan)應(ying),在常溫下(xia),約40%的硫(liu)酸(suan)對鈦(tai)的腐蝕速度(du)最(zui)快(kuai),當濃度(du)大于40%,達(da)到60%時腐蝕速度(du)反(fan)而變慢,80%又達(da)到最(zui)快(kuai)。加熱的稀酸(suan)或50%的濃硫(liu)酸(suan)可與(yu)鈦(tai)反(fan)應(ying)生成硫(liu)酸(suan)鈦(tai):
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
加熱的濃硫酸可被(bei)鈦還原,生成SO2:
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡
常溫下鈦與硫(liu)化(hua)氫反(fan)應,在其(qi)表面生成一層(ceng)保護膜,可阻止硫(liu)化(hua)氫與鈦的進一步反(fan)應。但(dan)在高(gao)溫下,硫(liu)化(hua)氫與鈦反(fan)應析出氫:
Ti+H2S=TiS+H2+70千卡
粉(fen)末鈦在(zai)600℃開始與(yu)硫化氫反應(ying)生(sheng)(sheng)成鈦的(de)硫化物,在(zai)900℃時反應(ying)產物主要為(wei)TiS,1200℃時為(wei)Ti2S3。硝(xiao)酸和(he)王水致密的(de)表(biao)面光滑的(de)鈦對(dui)硝(xiao)酸具(ju)有很好(hao)的(de)穩定性,這是由(you)于硝(xiao)酸能快速(su)在(zai)鈦表(biao)面生(sheng)(sheng)成一層牢固的(de)氧化膜,但是表(biao)面粗糙(cao),特(te)別是海(hai)綿鈦或粉(fen)末鈦,可與(yu)次、熱稀硝(xiao)酸發生(sheng)(sheng)反應(ying):
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
高(gao)于70℃的(de)濃硝酸也可與鈦發生反應(ying):
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
常溫下,鈦不與王水(shui)反應(ying)。溫度(du)高時,鈦可(ke)與王水(shui)反應(ying)生成TiCl2。
綜上(shang)所述,鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)質與(yu)(yu)溫(wen)度及其存在(zai)(zai)形態、純(chun)度有著極(ji)其密切的(de)(de)(de)關系。致(zhi)密的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)自(zi)然界(jie)中(zhong)是相當穩(wen)定的(de)(de)(de),但(dan)是,粉末鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)空氣中(zhong)可引起自(zi)燃。鈦(tai)(tai)中(zhong)雜質的(de)(de)(de)存在(zai)(zai),顯著的(de)(de)(de)影響鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理、化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)和耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(neng)。特別(bie)(bie)是一些(xie)間隙(xi)雜質,它們可以(yi)使鈦(tai)(tai)晶格發(fa)生(sheng)(sheng)畸變(bian),而影響鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)各種性(xing)(xing)能(neng)(neng)。常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)活性(xing)(xing)很小,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氫氟酸(suan)(suan)等少數幾種物(wu)(wu)質發(fa)生(sheng)(sheng)反應(ying)(ying),但(dan)溫(wen)度增(zeng)加時鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)迅速增(zeng)加,特別(bie)(bie)是在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)可與(yu)(yu)許(xu)多物(wu)(wu)質發(fa)生(sheng)(sheng)劇烈反應(ying)(ying)。鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)冶煉(lian)過程一般都在(zai)(zai)800℃以(yi)上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)下(xia)(xia)進(jin)行,因此必須在(zai)(zai)真空中(zhong)或(huo)在(zai)(zai)惰性(xing)(xing)氣氛保護下(xia)(xia)操作。金(jin)屬(shu)鈦(tai)(tai)在(zai)(zai)高溫(wen)環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)還原能(neng)(neng)力強,能(neng)(neng)與(yu)(yu)氧、碳、氮以(yi)及其他許(xu)多元素化(hua)(hua)合,還能(neng)(neng)從部分金(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(比如氧化(hua)(hua)鋁)中(zhong)奪取(qu)氧。常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)鈦(tai)(tai)與(yu)(yu)氧氣化(hua)(hua)合生(sheng)(sheng)成一層(ceng)極(ji)薄致(zhi)密的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜,這(zhe)層(ceng)氧化(hua)(hua)膜常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)不與(yu)(yu)硝(xiao)酸(suan)(suan),稀硫(liu)酸(suan)(suan),稀鹽(yan)酸(suan)(suan)反應(ying)(ying),以(yi)及酸(suan)(suan)中(zhong)之王(wang)——王(wang)水。它與(yu)(yu)氫氟酸(suan)(suan)、濃(nong)鹽(yan)酸(suan)(suan)、濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)反應(ying)(ying)。
在(zai)電化學中,鈦是(shi)單向(xiang)閥型金屬,電位很(hen)負,通(tong)常無法用鈦作為陽(yang)極進行分解。
人們利用鈦(tai)在(zai)高溫下化(hua)(hua)合能力強的(de)(de)特點,在(zai)煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)時候(hou),氮(dan)很容易溶(rong)解在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)水里,當鋼(gang)(gang)(gang)錠冷卻的(de)(de)時候(hou),鋼(gang)(gang)(gang)錠中就(jiu)形成氣(qi)泡,影響鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)質(zhi)量。所以煉鋼(gang)(gang)(gang)工人往鋼(gang)(gang)(gang)水里加進金(jin)屬鈦(tai),使(shi)它與氮(dan)化(hua)(hua)合,變成爐渣——氮(dan)化(hua)(hua)鈦(tai),浮在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)水表面,這樣鋼(gang)(gang)(gang)錠就(jiu)比較(jiao)純凈了。
當超音速飛機(ji)(ji)飛行時,它(ta)的機(ji)(ji)翼的溫度可以達到(dao)500℃。如用比較(jiao)耐熱的鋁(lv)合金制造機(ji)(ji)翼,一到(dao)二三(san)百度也會吃不(bu)消,必須有(you)一種又(you)輕、又(you)韌、又(you)耐高溫的材料來代替鋁(lv)合金而鈦(tai)恰好(hao)能夠滿足這(zhe)些(xie)要(yao)求。鈦(tai)還能經得住(zhu)零下一百多度的考驗,在這(zhe)種低溫下,鈦(tai)仍舊有(you)很好(hao)的韌性而不(bu)發脆(cui)。
鈦(tai)(tai)吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)主要(yao)指高溫下與碳、氫、氮、氧發生反應。利用鈦(tai)(tai)和鋯對空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)的(de)強(qiang)大(da)吸(xi)收(shou)力,可(ke)以除去空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi),造成(cheng)真空(kong)(kong)。比(bi)方,利用鈦(tai)(tai)制成(cheng)的(de)真空(kong)(kong)泵(beng),可(ke)以把空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)抽到(dao)只剩下十萬億(yi)分之(zhi)一。
鈦(tai)的(de)最大(da)缺(que)點是(shi)難以(yi)提(ti)煉。主要是(shi)因(yin)(yin)為(wei)鈦(tai)在高溫(wen)下(xia)化(hua)(hua)合能力強,可以(yi)與氧(yang)、碳(tan)、氮(dan)以(yi)及其他許(xu)多元(yuan)素化(hua)(hua)合。因(yin)(yin)此,不論(lun)在冶(ye)煉或者(zhe)鑄造的(de)時候,人(ren)們(men)(men)都小心地(di)防止這些元(yuan)素“侵襲”鈦(tai)。在冶(ye)煉鈦(tai)的(de)時候,空氣(qi)與水(shui)當然(ran)是(shi)嚴格禁(jin)止接近的(de),甚(shen)至連冶(ye)金上常用(yong)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)坩(gan)堝也(ye)禁(jin)止使用(yong),因(yin)(yin)為(wei)鈦(tai)會從氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)里奪取氧(yang)。人(ren)們(men)(men)利用(yong)鎂(mei)與四氯化(hua)(hua)鈦(tai)在惰性氣(qi)體——氦(hai)氣(qi)或氬(ya)氣(qi)中相(xiang)作用(yong),來提(ti)煉鈦(tai)。
鈦(tai)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物為二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai),是(shi)(shi)鈦(tai)的(de)(de)(de)最(zui)高價氧(yang)化(hua)(hua)物。天然TiO2是(shi)(shi)金紅(hong)石,純凈的(de)(de)(de)TiO2是(shi)(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de)粉末,是(shi)(shi)最(zui)好的(de)(de)(de)白(bai)色顏(yan)料(liao),俗稱鈦(tai)白(bai),冷時(shi)為白(bai)色,熱時(shi)呈淺黃色。以前,人們開采鈦(tai)礦,主要(yao)目(mu)的(de)(de)(de)便是(shi)(shi)為了獲得二(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)。鈦(tai)白(bai)的(de)(de)(de)粘(zhan)附力強,不(bu)易起化(hua)(hua)學變化(hua)(hua),永遠是(shi)(shi)雪白(bai)的(de)(de)(de),是(shi)(shi)良(liang)(liang)好的(de)(de)(de)白(bai)色涂(tu)料(liao),它(ta)折射率高,著色力強,遮蓋力大,化(hua)(hua)學性(xing)能穩定(ding)。其(qi)他白(bai)色涂(tu)料(liao),如鋅白(bai)ZnO和鉛白(bai)2PbCO3·Pb(OH)2等,不(bu)具有鈦(tai)白(bai)的(de)(de)(de)這些優良(liang)(liang)性(xing)能。特別(bie)可貴的(de)(de)(de)是(shi)(shi)鈦(tai)白(bai)無毒。它(ta)的(de)(de)(de)熔(rong)點很(hen)高,被(bei)用(yong)來(lai)制造耐火玻璃,釉料(liao),琺瑯、陶土、耐高溫的(de)(de)(de)實驗器皿等。
二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)是世界上最白(bai)(bai)(bai)的(de)(de)(de)東(dong)西,1克二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)可以(yi)把(ba)450多平方厘米的(de)(de)(de)面積涂得雪白(bai)(bai)(bai)。它比(bi)常用的(de)(de)(de)白(bai)(bai)(bai)顏料(liao)——鋅鋇白(bai)(bai)(bai)還(huan)要(yao)白(bai)(bai)(bai)5倍(bei),因此是調制白(bai)(bai)(bai)油漆的(de)(de)(de)最好顏料(liao)。世界上用作(zuo)顏料(liao)的(de)(de)(de)二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai),一年多到幾十萬噸。二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)可以(yi)加在(zai)(zai)紙里,使紙變白(bai)(bai)(bai)并(bing)且不透明,效果比(bi)其(qi)他物質大10倍(bei),因此,鈔票紙和美術品用紙就要(yao)加二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)。此外(wai),為了(le)使塑料(liao)的(de)(de)(de)顏色變淺,使人造絲光澤(ze)柔(rou)和,有時也要(yao)添加二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)。在(zai)(zai)橡(xiang)膠工業上,二(er)(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)還(huan)被用作(zuo)為白(bai)(bai)(bai)色橡(xiang)膠的(de)(de)(de)填料(liao)。
鈦(tai)的氫化(hua)物(wu)是(shi)氫化(hua)鈦(tai)。氫化(hua)鈦(tai)很脆(cui),因而(er)可(ke)用于(yu)制造粉末鈦(tai),它還用于(yu)焊(han)(han)接,二氫化(hua)鈦(tai)受熱分(fen)解,析出新(xin)生態氫和金屬鈦(tai),后者可(ke)促進焊(han)(han)接,并使焊(han)(han)縫(feng)強度增加(jia)。可(ke)用作聚(ju)合(he)反應之催化(hua)劑(ji)。
四氯(lv)(lv)化鈦(tai)非常有(you)(you)趣,它(ta)在(zai)(zai)(zai)(zai)通(tong)常狀(zhuang)況(kuang)下為無色(se)液(ye)體(熔點(dian)-25℃,沸點(dian)136.4℃),有(you)(you)刺鼻氣味,在(zai)(zai)(zai)(zai)濕空(kong)氣中便會大(da)冒白(bai)煙(yan)——它(ta)水(shui)(shui)解(jie)了,變成白(bai)色(se)的(de)(de)二氧化鈦(tai)的(de)(de)水(shui)(shui)凝膠。在(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)(shui)中則強烈水(shui)(shui)解(jie)為偏鈦(tai)酸H2TiO3。在(zai)(zai)(zai)(zai)軍事(shi)上,人(ren)們便利用(yong)四氯(lv)(lv)化鈦(tai)的(de)(de)這股怪脾氣,作為人(ren)造煙(yan)霧(wu)劑。特別是在(zai)(zai)(zai)(zai)海洋上,水(shui)(shui)氣多,一放四氯(lv)(lv)化鈦(tai),濃(nong)煙(yan)就象(xiang)一道白(bai)色(se)的(de)(de)長城(cheng),擋(dang)住了敵人(ren)的(de)(de)視線。在(zai)(zai)(zai)(zai)農業上,人(ren)們利用(yong)四氟化鈦(tai)來防霜。
TiCl3是紫色晶(jing)體,其水溶液(ye)可用做還原劑。Ti3+比(bi)Sn2+有(you)更強(qiang)的還原性。
鈦(tai)(tai)酸(suan)鋇晶體有(you)(you)這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing):當它(ta)(ta)受(shou)壓力(li)而(er)改變形狀的(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou),會產(chan)生電(dian)(dian)流(liu),一通電(dian)(dian)又會改變形狀。于是(shi),人(ren)們(men)把(ba)鈦(tai)(tai)酸(suan)鋇放(fang)在超聲(sheng)波(bo)中(zhong)(zhong),它(ta)(ta)受(shou)壓便產(chan)生電(dian)(dian)流(liu),由它(ta)(ta)所(suo)(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)大小可以測知超聲(sheng)波(bo)的(de)(de)(de)(de)強弱。相反,用(yong)(yong)高(gao)頻(pin)電(dian)(dian)流(liu)通過它(ta)(ta),則可以產(chan)生超聲(sheng)波(bo)。幾乎所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)超聲(sheng)波(bo)儀器(qi)中(zhong)(zhong),都要用(yong)(yong)到(dao)鈦(tai)(tai)酸(suan)鋇。除此(ci)之外(wai),鈦(tai)(tai)酸(suan)鋇還有(you)(you)許多用(yong)(yong)途。例如:鐵路工人(ren)把(ba)它(ta)(ta)放(fang)在鐵軌下(xia)面,來測量火(huo)車通過時(shi)候(hou)的(de)(de)(de)(de)壓力(li);醫生用(yong)(yong)它(ta)(ta)制成脈搏(bo)記錄器(qi)。用(yong)(yong)鈦(tai)(tai)酸(suan)鋇做的(de)(de)(de)(de)水(shui)底探測器(qi),是(shi)銳(rui)利的(de)(de)(de)(de)水(shui)下(xia)眼睛,它(ta)(ta)不(bu)只能夠看(kan)到(dao)魚(yu)群,而(er)且還可以看(kan)到(dao)水(shui)底下(xia)的(de)(de)(de)(de)暗礁、冰山(shan)和敵人(ren)的(de)(de)(de)(de)潛水(shui)艇等。
制(zhi)取(qu)金屬(shu)鈦(tai)的(de)原料主要為金紅石(shi),其(qi)中含TiO2大于96%。缺少金紅石(shi)礦(kuang)的(de)國家,例如蘇(su)聯,則采用(yong)鈦(tai)鐵礦(kuang)制(zhi)成的(de)"高鈦(tai)渣",其(qi)中含TiO290%左右。因(yin)天然金紅石(shi)漲價和儲量日減,各國都趨(qu)向于用(yong)鈦(tai)鐵礦(kuang)制(zhi)成富鈦(tai)料,即高鈦(tai)渣和人(ren)造金紅石(shi)。鈦(tai)在1791年(nian)被發現,而第一次制(zhi)得純凈(jing)的(de)鈦(tai)卻是在1910年(nian),中間經歷了一百余年(nian)。原因(yin)在于:鈦(tai)在高溫(wen)下性質(zhi)十分活潑,很易和氧、氮、碳等元(yuan)素化合,要提煉(lian)出純鈦(tai)需要十分苛刻的(de)條件(jian)。
冶煉鈦時,要經(jing)過復(fu)雜的(de)步驟。把(ba)鈦鐵礦變(bian)成(cheng)(cheng)四氯化(hua)鈦,再(zai)放到密(mi)封的(de)不(bu)銹鋼罐中,充以氬氣(qi),使它(ta)們(men)與(yu)金屬鎂反應(ying),就得到“海綿(mian)鈦”。這種(zhong)(zhong)多(duo)孔的(de)“海綿(mian)鈦”是不(bu)能直接使用的(de),還必(bi)須(xu)(xu)把(ba)它(ta)們(men)在電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)中融(rong)化(hua)成(cheng)(cheng)液(ye)體,才能鑄成(cheng)(cheng)鈦錠。但(dan)制造這種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)又(you)談(tan)何容易!除了電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)的(de)空氣(qi)必(bi)須(xu)(xu)抽(chou)干(gan)凈外,更傷(shang)腦(nao)筋的(de)是,簡(jian)直找(zhao)不(bu)到盛裝液(ye)態(tai)鈦的(de)坩(gan)堝(guo),因為(wei)一般(ban)耐火材料都含有氧化(hua)物,而(er)其(qi)中的(de)氧就會(hui)被液(ye)態(tai)鈦奪走(zou)。后(hou)來,人們(men)終(zhong)于(yu)發明了一種(zhong)(zhong)“水冷(leng)銅(tong)坩(gan)堝(guo)”的(de)電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)。這種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)只有中央一部分區域很熱,其(qi)余(yu)部分都是冷(leng)的(de),鈦在電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)中熔化(hua)后(hou),流到用水冷(leng)卻的(de)銅(tong)坩(gan)堝(guo)壁(bi)上,馬上凝成(cheng)(cheng)鈦錠。用這種(zhong)(zhong)方法已經(jing)能夠生產(chan)幾噸重的(de)鈦塊,但(dan)它(ta)的(de)成(cheng)(cheng)本就可(ke)想而(er)知了。
工業上(shang)常(chang)用(yong)硫酸分解鈦(tai)鐵(tie)礦的(de)方法制取(qu)二氧化(hua)鈦(tai),再(zai)由二氧化(hua)鈦(tai)制取(qu)金屬鈦(tai)。濃硫酸處(chu)理磨碎的(de)鈦(tai)鐵(tie)礦(精礦),發生(sheng)下面的(de)化(hua)學(xue)反應:
FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O
為了除去雜質Fe2(SO4)3,加入鐵屑,Fe3+還原為Fe2+,然后將溶(rong)液冷卻至273K以下(xia),使得FeSO4·7H2O(綠(lv)礬(fan))作為副產品結晶(jing)析出(chu)。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色(se)的(de)偏鈦酸沉(chen)淀(dian),反(fan)應(ying)是:
Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦酸即制得二氧(yang)化(hua)鈦:
H2TiO3= TiO2+H2O
工業(ye)上制金(jin)屬鈦(tai)采用金(jin)屬熱還原(yuan)法還原(yuan)四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)。將TiO2(或天然的金(jin)紅石)和炭粉混合加(jia)熱至(zhi)1000~1100K,進行氯(lv)化(hua)處理,并使生成(cheng)的TiCl4,蒸氣冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO
在(zai)(zai)1070K用熔融(rong)的(de)鎂在(zai)(zai)氬氣中還原TiCl4可得多(duo)孔的(de)海(hai)綿(mian)鈦:
TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
這(zhe)種(zhong)海綿鈦(tai)經(jing)過粉(fen)碎、放入真空(kong)電弧爐(lu)里熔(rong)煉,最后制成各種(zhong)鈦(tai)材。
也可以通過反應:Ti+2CI2=TiCI4
得到的(de)TiCI4經過高(gao)溫(1250℃左(zuo)右)情況(kuang)下分解:
TiCI4=Ti+2CI2
由此得到純鈦棒。
金(jin)屬(shu)鎂(mei)還原(yuan)四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)。按(an)摩爾比將(jiang)四氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)在(zai)惰性氣體(ti)中(zhong)用金(jin)屬(shu)鎂(mei)還原(yuan),反(fan)應溫(wen)度控制在(zai)900℃左右,可(ke)制得(de)海綿(mian)狀鈦(tai)(tai)。副產(chan)品氯(lv)化(hua)鎂(mei)可(ke)通過在(zai)1.33×10-2~1.33×10-4Pa真空、加熱1000℃的條(tiao)件下(xia)從鈦(tai)(tai)中(zhong)分離出來(lai)。
鈦(tai)耐腐蝕,所以(yi)在化(hua)學(xue)工業(ye)上常常要(yao)用到它(ta)。過(guo)去,化(hua)學(xue)反應器中(zhong)裝(zhuang)熱(re)硝酸的(de)部(bu)件(jian)都用不銹(xiu)鋼。不銹(xiu)鋼也怕那強烈的(de)腐蝕劑——熱(re)硝酸,每隔(ge)半年,這種(zhong)部(bu)件(jian)就要(yao)統統換(huan)掉(diao)。用鈦(tai)來制造這些部(bu)件(jian),雖然成本比(bi)不銹(xiu)鋼部(bu)件(jian)貴一些,但是它(ta)可以(yi)連續(xu)不斷地(di)使用五(wu)年,計算(suan)起來反而合算(suan)得多。
鈦(tai)(tai)(tai)(tai)和(he)(he)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)大(da)(da)量用于(yu)航(hang)空(kong)工業,有(you)"空(kong)間金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)"之稱;另外,在(zai)造(zao)船工業、化學工業、制(zhi)(zhi)造(zao)機械部(bu)件(jian)(jian)、電訊器(qi)(qi)材、硬質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)等方面有(you)著日益廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用。純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)是銀白(bai)色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu),它具有(you)許多優良(liang)(liang)性能(neng)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度比(bi)鋼(gang)(gang)(gang)小43%,比(bi)久負盛名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)輕金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鎂稍大(da)(da)一些。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度大(da)(da),純鈦(tai)(tai)(tai)(tai)抗(kang)拉(la)強度最(zui)高可(ke)達180kg/mm2,與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)相差不多,比(bi)鋁(lv)大(da)(da)兩倍,比(bi)鎂大(da)(da)五倍。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)耐(nai)高溫,熔點1942K,比(bi)黃金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)高近1000K,比(bi)鋼(gang)(gang)(gang)高近500K。有(you)些鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度高于(yu)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin),但鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)強度(抗(kang)拉(la)強度和(he)(he)密度之比(bi))卻超(chao)過優質(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)有(you)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)強度、低(di)溫韌(ren)(ren)性和(he)(he)斷裂韌(ren)(ren)性,故多用作飛機發(fa)(fa)動(dong)機零(ling)件(jian)(jian)和(he)(he)火(huo)箭、導彈(dan)結(jie)構(gou)件(jian)(jian)。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)還可(ke)作燃料和(he)(he)氧化劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)儲箱以(yi)及高壓(ya)容(rong)器(qi)(qi)。已有(you)用鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)制(zhi)(zhi)造(zao)自動(dong)步槍(qiang),迫擊炮座板及無(wu)后(hou)座力炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)射管。在(zai)石油工業上(shang)主要作各(ge)(ge)種容(rong)器(qi)(qi)、反應器(qi)(qi)、熱(re)交換器(qi)(qi)、蒸餾(liu)塔、管道(dao)、泵(beng)和(he)(he)閥等。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)用作電極和(he)(he)發(fa)(fa)電站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷凝器(qi)(qi)以(yi)及環(huan)境污染控制(zhi)(zhi)裝置。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)鎳形(xing)狀記憶合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)在(zai)儀器(qi)(qi)儀表上(shang)已廣泛(fan)應用。在(zai)醫(yi)療中(zhong),鈦(tai)(tai)(tai)(tai)可(ke)作人造(zao)骨頭和(he)(he)各(ge)(ge)種器(qi)(qi)具。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)還是煉鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)氧劑和(he)(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以(yi)及合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組元。鈦(tai)(tai)(tai)(tai)白(bai)粉是顏料和(he)(he)油漆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)良(liang)(liang)好原料。碳(tan)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai),氫(qing)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)是新型硬質(zhi)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)材料。氮(dan)化鈦(tai)(tai)(tai)(tai)顏色(se)近于(yu)黃金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin),在(zai)裝飾方面應用廣泛(fan)。
鈦屬(shu)于(yu)化學(xue)性質比較(jiao)活潑的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金(jin)(jin)(jin)屬(shu)作用。但在常溫下,鈦表面易生成一層極薄的(de)(de)(de)致密(mi)的(de)(de)(de)氧化物(wu)保護膜,可以抵抗強(qiang)(qiang)酸甚至王水的(de)(de)(de)作用,表現出強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)抗腐蝕性。因(yin)此,一般金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在酸、堿(jian)、鹽(yan)的(de)(de)(de)溶液中變得千瘡(chuang)百孔(kong)而鈦卻安然無恙(yang)。
液(ye)態鈦(tai)幾(ji)乎能(neng)溶(rong)解所有(you)(you)的(de)(de)金屬(shu),因此(ci)可(ke)(ke)以(yi)和(he)多種金屬(shu)形成合(he)金。鈦(tai)加(jia)入鋼中(zhong)制得(de)的(de)(de)鈦(tai)鋼堅韌而(er)富有(you)(you)彈性。鈦(tai)能(neng)與鐵、鋁、釩或鉬等(deng)其(qi)他元素熔成合(he)金,造(zao)出(chu)高強(qiang)度的(de)(de)輕合(he)金,在各方面有(you)(you)著廣泛的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong),包括(kuo)航天(噴氣(qi)(qi)發動(dong)機(ji)(ji)、導(dao)彈及(ji)航天器(qi))、軍(jun)(jun)事、工業(ye)程(cheng)序(化(hua)工與石(shi)油制品(pin)、海(hai)水淡化(hua)及(ji)造(zao)紙)、汽(qi)車、農產食品(pin)、醫(yi)學(義肢、骨科移植及(ji)牙科器(qi)械(xie)與填充物)、廚房(fang)用(yong)(yong)具(ju)、運動(dong)用(yong)(yong)品(pin)、珠寶及(ji)手機(ji)(ji)等(deng)等(deng)。鈦(tai)合(he)金強(qiang)度高,大量用(yong)(yong)于制造(zao)軍(jun)(jun)用(yong)(yong)超(chao)音(yin)速飛機(ji)(ji)的(de)(de)結構材(cai)料、噴氣(qi)(qi)發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)壓縮部(bu)件(jian)、飛機(ji)(ji)機(ji)(ji)架的(de)(de)構件(jian)、機(ji)(ji)殼(ke)、隔火(huo)墻(qiang)、鉚(liu)釘(ding);空運裝備的(de)(de)結構部(bu)件(jian);軍(jun)(jun)事設(she)施和(he)軍(jun)(jun)用(yong)(yong)艦艇(ting)的(de)(de)裝甲板(ban)以(yi)及(ji)螺旋(xuan)槳的(de)(de)葉片等(deng)。在民用(yong)(yong)工業(ye)中(zhong),鈦(tai)及(ji)其(qi)合(he)金可(ke)(ke)用(yong)(yong)于制造(zao)各種泵、閥(fa)門(men)、過(guo)濾、蒸發設(she)備的(de)(de)金屬(shu)絲網和(he)各種機(ji)(ji)器(qi)零件(jian)。粉末狀鈦(tai)可(ke)(ke)在電(dian)子管制造(zao)工藝中(zhong)用(yong)(yong)作(zuo)除氧劑。主要用(yong)(yong)于制造(zao)航天飛機(ji)(ji)、火(huo)箭導(dao)彈、潛艇(ting)、化(hua)工設(she)備、醫(yi)療器(qi)械(xie)、人工關(guan)節(jie)等(deng),還用(yong)(yong)于制取鈦(tai)白粉。可(ke)(ke)用(yong)(yong)來(lai)制作(zuo)反應(ying)釜(fu),冷(leng)凝器(qi),發酵罐和(he)冷(leng)卻器(qi)。
鈦(tai)合(he)金(jin)制(zhi)成(cheng)飛機(ji)(ji)比(bi)其它金(jin)屬制(zhi)成(cheng)同樣重的飛機(ji)(ji)多載旅客100多人。制(zhi)成(cheng)的潛(qian)艇(ting)(ting),既(ji)能抗海水腐蝕,又能抗深(shen)層壓力(li),其下潛(qian)深(shen)度(du)比(bi)不(bu)銹(xiu)鋼潛(qian)艇(ting)(ting)增加80%。同時(shi),鈦(tai)無磁(ci)性,不(bu)會被(bei)水雷發現,具有(you)很好的反監護作(zuo)用。
因為鈦(tai)具(ju)有“親(qin)生物(wu)”性,在人體(ti)內(nei),能抵抗(kang)分泌物(wu)的(de)腐蝕且無毒,對任何(he)殺菌方法(fa)都適應。因此被廣泛用于制醫療(liao)器(qi)械,制人造髖關節(jie)、膝關節(jie)、肩關節(jie)、脅(xie)關節(jie)、頭蓋骨,主動(dong)心瓣、骨骼固(gu)定(ding)夾。當新的(de)肌肉纖維環包在這些(xie)“鈦(tai)骨”上(shang)時,這些(xie)鈦(tai)骨就開始(shi)維系著人體(ti)的(de)正(zheng)常活動(dong)。
鈦在(zai)人體(ti)中(zhong)分布廣泛,正常(chang)人體(ti)中(zhong)的含量為(wei)每70kg體(ti)重不超過15mg,其作用(yong)尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞,使免(mian)疫力增強這一(yi)作用(yong)已被(bei)證實。
重要(yao)的鈦化合物有:二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。
純凈的(de)二(er)氧化鈦(tai)是(shi)白色(se)粉末,是(shi)優(you)良的(de)白色(se)顏(yan)料,商(shang)品名(ming)稱“鈦(tai)白”。它兼有鉛白(PbCO3)的(de)遮蓋性(xing)能(neng)和鋅白(ZnO)的(de)持久性(xing)能(neng)。因此(ci),人們常把(ba)鈦(tai)白加在油漆中,制成高級白色(se)油漆。
在(zai)造紙工業中作(zuo)為填充(chong)劑(ji)加在(zai)紙槳(jiang)中。
紡織工(gong)業中作為(wei)(wei)(wei)人(ren)造纖維的消(xiao)光劑;在(zai)玻璃、陶瓷、搪瓷工(gong)業上作為(wei)(wei)(wei)添加(jia)劑,改(gai)善其性(xing)能;在(zai)許多化(hua)(hua)學反應中用作催化(hua)(hua)劑。在(zai)化(hua)(hua)學工(gong)業日益發展(zhan)的今(jin)天(tian),二氧化(hua)(hua)鈦(tai)及鈦(tai)系化(hua)(hua)合物作為(wei)(wei)(wei)精細化(hua)(hua)工(gong)產品,有著(zhu)很高的附加(jia)價(jia)值(zhi),前(qian)景十分(fen)誘(you)人(ren)。
四氯化(hua)鈦是一種無色液體;熔點250K、沸(fei)點409K,有刺激性氣味。它在(zai)水中或潮濕的空氣中都極易水解,冒出大量的白煙。
TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl
因(yin)此TiCl4在(zai)軍事上(shang)作為人造煙霧劑,猶其是用在(zai)海洋(yang)戰爭中。在(zai)農業上(shang),人們用TiCl4形成的濃霧地面,減少夜(ye)間(jian)地面熱量的散(san)失(shi),保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。
將TiO2和BaCO3一(yi)起熔融(rong)制得偏鈦酸鋇:
TiO2+BaCO3=BaTiO3十CO2
人工制得(de)的(de)BaTiO3具(ju)有(you)高的(de)介(jie)電(dian)(dian)(dian)常(chang)數,由它制成的(de)電(dian)(dian)(dian)容器(qi)有(you)較大(da)(da)的(de)容量(liang),更重要的(de)是BaTiO3具(ju)有(you)顯(xian)著的(de)“壓電(dian)(dian)(dian)性(xing)能”,其晶體受壓會(hui)產生電(dian)(dian)(dian)流(liu),一通電(dian)(dian)(dian),又會(hui)改變形狀。人們把它置于超(chao)(chao)聲波(bo)中,它受壓便產生電(dian)(dian)(dian)流(liu),通過測(ce)量(liang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)強(qiang)弱(ruo)可測(ce)出(chu)超(chao)(chao)聲波(bo)強(qiang)弱(ruo)。幾乎(hu)所有(you)的(de)超(chao)(chao)聲波(bo)儀器(qi)中都要用(yong)到它。隨著鈦酸鹽的(de)開發利用(yong),它愈來愈廣(guang)泛(fan)地用(yong)來制造(zao)非線性(xing)元(yuan)件、介(jie)質放大(da)(da)器(qi)、電(dian)(dian)(dian)子計算機記憶元(yuan)件、微型電(dian)(dian)(dian)容器(qi)、電(dian)(dian)(dian)鍍材(cai)(cai)料、航(hang)空(kong)材(cai)(cai)料、強(qiang)磁、半導體材(cai)(cai)料、光學儀器(qi)、試劑(ji)等(deng)。
鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及鈦(tai)化合(he)物的(de)(de)(de)優良性能(neng)促使(shi)人(ren)類(lei)迫切需要它們。然而(er),生產(chan)成(cheng)本之高,使(shi)應(ying)用(yong)受到限制。相信在(zai)不(bu)久的(de)(de)(de)將來,隨著鈦(tai)的(de)(de)(de)冶煉技術不(bu)斷(duan)改進(jin)和提(ti)高,鈦(tai)、鈦(tai)合(he)金及鈦(tai)的(de)(de)(de)化合(he)物的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)將會得到更(geng)大的(de)(de)(de)發展。
鈦(tai)的(de)抗腐蝕性(xing)(xing)鋯(gao)(gao)是一種應(ying)用于(yu)(yu)原子(zi)能工業和在(zai)(zai)高(gao)溫高(gao)壓下用作耐(nai)蝕化(hua)工材(cai)料,但在(zai)(zai)溶液中其活(huo)潑(po)性(xing)(xing)僅次于(yu)(yu)鈉。在(zai)(zai)氫(qing)氧化(hua)鈦(tai)溶液里加入活(huo)潑(po)的(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)鋯(gao)(gao)溶液,會發現鈦(tai)把硝(xiao)酸(suan)(suan)鋯(gao)(gao)拒之門外。而且(qie)氫(qing)氧化(hua)鈦(tai)的(de)密(mi)度小于(yu)(yu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鋯(gao)(gao),但依然能保持明顯的(de)分層,并把硝(xiao)酸(suan)(suan)鋯(gao)(gao)停(ting)留在(zai)(zai)上層,這證明了(le)鈦(tai)的(de)抗腐蝕性(xing)(xing)。
根據實驗(yan),鈦放(fang)入海底20~50年均(jun)不會被腐蝕。
截(jie)至1995年底,世界金(jin)紅石(包括銳鈦礦)儲(chu)量(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)基(ji)礎分(fen)別為(wei)3330萬(wan)噸(dun)和(he)16440萬(wan)噸(dun),資(zi)源(yuan)總量(liang)(liang)約2.3億噸(dun)(TiO2含量(liang)(liang),下同),主要集中在(zai)南非(fei)(fei)、印(yin)度、斯里蘭(lan)卡、澳(ao)大利(li)亞。世界鈦鐵礦(TiO2)儲(chu)量(liang)(liang)和(he)儲(chu)量(liang)(liang)基(ji)礎分(fen)別為(wei)2.743億噸(dun)和(he)4.353億噸(dun),資(zi)源(yuan)總量(liang)(liang)約10億噸(dun);主要集中在(zai)南非(fei)(fei)、挪威、澳(ao)大利(li)亞、加(jia)拿大和(he)印(yin)度。
截至(zhi)1996年底中國保有原生鈦(磁)鐵(tie)礦(kuang)(折TiO2)儲(chu)量35704.09萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級23191.50萬(wan)(wan)噸(dun)(dun));鈦鐵(tie)礦(kuang)(砂礦(kuang))礦(kuang)物儲(chu)量3803.19萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級2147.17萬(wan)(wan)噸(dun)(dun));金紅石礦(kuang)物儲(chu)量256.86萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級73.73萬(wan)(wan)噸(dun)(dun));金紅石TiO2儲(chu)量750.86萬(wan)(wan)噸(dun)(dun)(其(qi)(qi)(qi)中A+B+C級242.43萬(wan)(wan)噸(dun)(dun))。
若(ruo)(ruo)將(jiang)中國(guo)(guo)1996年保有鈦鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)砂礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)A+B+C級礦(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)儲(chu)量2147.17萬(wan)噸,按含TiO2 48%折算,則(ze)(ze)其(qi)TiO2儲(chu)量為(wei)1030.64萬(wan)噸,僅占同年世界鈦鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)27000萬(wan)噸的(de)3.83%;若(ruo)(ruo)再將(jiang)其(qi)與原生鈦磁鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)巖礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)的(de)A+B+C級儲(chu)量(23191.50萬(wan)噸)中可利用的(de)約占50%以粒狀鈦鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)產出的(de)(TiO2)儲(chu)量11595.75萬(wan)噸相加(jia),其(qi)TiO2總儲(chu)量為(wei)12626.4萬(wan)噸,則(ze)(ze)占世界鈦鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(TiO2)儲(chu)量27000萬(wan)噸的(de)47.76%,從這個意(yi)義上說,中國(guo)(guo)可稱為(wei)世界鈦鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)資源最豐(feng)富的(de)國(guo)(guo)家。
若將中國1996年保有(you)金紅(hong)石礦(kuang)物的A+B+C級儲(chu)量73.73萬(wan)噸按含TiO2 94%折算(suan)成TiO2儲(chu)量為69.31萬(wan)噸,再加上同年金紅(hong)石(TiO2)的A+B+C級儲(chu)量242.43萬(wan)噸,合計為311.74萬(wan)噸,則占同年世界金紅(hong)石(TiO2)儲(chu)量3330萬(wan)噸的9.36%,由此可見中國金紅(hong)石資(zi)源并(bing)不豐富(fu)。
中國(guo)鈦資(zi)源(yuan)總量9.65億噸,居(ju)世(shi)界(jie)之(zhi)首,占世(shi)界(jie)探明儲(chu)量的(de)38.85%,主要(yao)集中在四川、云南、廣東、廣西及海南等(deng)地(di),其中攀西(攀枝花西昌)地(di)區是中國(guo)最大的(de)鈦資(zi)源(yuan)基地(di),鈦資(zi)源(yuan)量為8.7億噸。
中(zhong)國探(tan)明的鈦資源分布在21個省(sheng)(自治區(qu)、直轄市)共108個礦區(qu)。主要產區(qu)為(wei)四(si)川(chuan),次(ci)有(you)河(he)北(bei)(bei)、海南、廣東、湖(hu)北(bei)(bei)、廣西、云南、陜(shan)西、山(shan)西等省(sheng)(區(qu))。
鈦(tai)磁鐵礦(kuang)巖礦(kuang):主要礦(kuang)床分布在(zai)四(si)川省攀枝花的鹽邊(bian)紅格和(he)米易白馬,西昌(chang)的太(tai)和(he);河(he)(he)北省承德的大廟、黑山,豐寧的招兵溝,崇禮的南天(tian)門(men);山西省左權(quan)的桐峪;陜西省洋(yang)縣的畢機溝;新(xin)疆的尾亞;河(he)(he)南省舞陽的趙(zhao)案莊(zhuang);廣(guang)東(dong)省興寧的霞嵐;黑龍(long)江省的呼瑪;北京市昌(chang)平的上莊(zhuang)和(he)懷(huai)柔的新(xin)地。其中四(si)川省表內儲量(TiO2 44256.32萬t)占(zhan)全國(guo)同(tong)類儲量(TiO2 46522.83萬t)的95.1%,河(he)(he)北省(TiO2 1544.46萬t)占(zhan)3.3%,陜西省占(zhan)0.46%,山西省占(zhan)0.35%。
金紅(hong)石(shi)巖礦主(zhu)要礦床分布在湖(hu)北省(sheng)(sheng)棗陽的大(da)阜(fu)山;山西省(sheng)(sheng)代縣(xian)的碾子溝(gou);河南(nan)省(sheng)(sheng)新(xin)縣(xian)的楊沖(chong);山東省(sheng)(sheng)萊西縣(xian)的劉(liu)家(jia)莊。其中湖(hu)北省(sheng)(sheng)金紅(hong)石(shi)(TiO2)表內儲量(liang)(534.43萬t)占全國同類(lei)儲量(liang)(750.86萬t)的71.2%,山西省(sheng)(sheng)(154.79萬t)占20.6%,陜西省(sheng)(sheng)(44.4萬t)占5.9%。
鈦(tai)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)礦(kuang)(kuang)石是(shi)金(jin)紅(hong)石TiO2和(he)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)FeTiO3,它的(de)(de)(de)發現(xian)也(ye)(ye)正是(shi)從(cong)這(zhe)兩種(zhong)(zhong)礦(kuang)(kuang)石的(de)(de)(de)分析而來(lai)。早在1791年(nian)(nian)(nian)英國英格蘭西南端(duan)康沃爾(er)(er)(Cornwall)郡門拉(la)陳(Menacan)教區(qu)(qu)的(de)(de)(de)牧師(shi)格累(lei)高爾(er)(er),也(ye)(ye)是(shi)一(yi)位(wei)科(ke)學家,分析出產在他教區(qu)(qu)內的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)黑(hei)色礦(kuang)(kuang)砂,也(ye)(ye)就(jiu)是(shi)今(jin)天成為(wei)鈦(tai)鐵礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)石時發現(xian)了(le)(le)一(yi)種(zhong)(zhong)新的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)物質并命名為(wei)menacenite。三年(nian)(nian)(nian)后,1795年(nian)(nian)(nian),克拉(la)普(pu)羅特(te)分析了(le)(le)匈牙利布(bu)伊尼克(Boinik)地區(qu)(qu)出產的(de)(de)(de)金(jin)紅(hong)石,認識到(dao)它是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)新金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)氧化物,具有抵抗酸、堿溶液的(de)(de)(de)特(te)性,借用(yong)希臘神(shen)話(hua)中大地的(de)(de)(de)第一(yi)代兒(er)子們泰坦神(shen)族Titans,命名這(zhe)個金(jin)屬(shu)為(wei)titanium,元素(su)符號定為(wei)Ti。兩年(nian)(nian)(nian)后,克拉(la)普(pu)羅特(te)證實格累(lei)高爾(er)(er)發現(xian)的(de)(de)(de)menacenite就(jiu)是(shi)鈦(tai)。
鈦(tai)屬于稀(xi)有金屬,實(shi)際上鈦(tai)并(bing)不(bu)稀(xi)有,其在地殼中的(de)豐(feng)度占第七(qi)位,占0.45%,遠遠高于許多常(chang)見的(de)金屬。但(dan)由(you)于鈦(tai)的(de)性質活(huo)潑,對冶(ye)煉(lian)工(gong)藝要(yao)求高,使得人(ren)們長期無法制(zhi)得大量的(de)鈦(tai),從而被歸類為“稀(xi)有”的(de)金屬。用于冶(ye)煉(lian)鈦(tai)的(de)礦物主要(yao)有鈦(tai)鐵礦(FeTiO3)、金紅(hong)石(shi)(TiO2)和(he)鈣鈦(tai)礦等。礦石(shi)經處理(li)得到易揮發的(de)四氯化鈦(tai),再用鎂(mei)還原(yuan)而制(zhi)得純鈦(tai)。
地球表面十(shi)公里厚的(de)地層中(zhong),含鈦(tai)達千分之六,比銅多61倍,在地殼(ke)中(zhong)的(de)含量(liang)排第十(shi)位(地殼(ke)中(zhong)元素排行(xing):氧、硅、鋁、鐵(tie)、鈣、鈉(na)、鉀、鎂、氫、鈦(tai)),隨便從地下抓(zhua)起一把(ba)泥(ni)土,其中(zhong)都含有千分之幾的(de)鈦(tai),世界上儲量(liang)超過一千萬噸的(de)鈦(tai)礦(kuang)并(bing)不稀罕。
元素在(zai)海水中的含(han)量:0.00048ppm
元素在太陽中的含量:4ppm
地殼(ke)中含量:5600ppm
皮(pi)(pi)膚接(jie)觸:脫(tuo)去污染(ran)的衣著,用(yong)肥皂水和清水徹(che)底沖洗(xi)皮(pi)(pi)膚。
眼睛接(jie)觸(chu)(粉(fen)末):提起(qi)眼瞼,用流動清水或生理(li)鹽(yan)水沖洗。就醫。
吸入(粉(fen)末):迅速脫離(li)現場至(zhi)空氣新鮮(xian)處。保持呼吸道(dao)通(tong)暢。如呼吸困難,給(gei)輸(shu)氧。如呼吸停止,立即進(jin)行(xing)人工呼吸。就醫(yi)。
食入(ru):飲(yin)足量溫水,催吐。就醫。
呼吸(xi)系(xi)統防護(hu):可能接(jie)觸(chu)其(qi)粉塵時,必須佩戴自(zi)吸(xi)過(guo)濾(lv)式防塵口罩。
眼睛防(fang)護(粉(fen)末):戴安全防(fang)護眼鏡。
身(shen)體(ti)防護(hu):穿透氣型(xing)防毒服(fu)。
手防(fang)護:戴防(fang)毒物(wu)滲透手套。
其(qi)他防護:工作(zuo)現場禁止(zhi)吸煙、進食和飲水。工作(zuo)完畢,淋浴(yu)更衣。注意個人清潔衛生。
泄漏(lou)應急(ji)處理:隔離泄漏(lou)污染區,限制(zhi)出入。切斷火(huo)源。建議應急(ji)處理人員(yuan)戴防塵面(mian)具(ju)(全面(mian)罩),穿(chuan)防毒服。不要直接接觸泄漏(lou)物。小量泄漏(lou):避免揚塵,用(yong)潔凈的(de)(de)鏟子收集(ji)于干燥、潔凈、有(you)蓋的(de)(de)容器(qi)中。轉(zhuan)移(yi)回收。大(da)量泄漏(lou):用(yong)塑(su)料布(bu)、帆(fan)布(bu)覆(fu)蓋。使(shi)用(yong)無火(huo)花工具(ju)轉(zhuan)移(yi)回收。
有(you)害燃燒產物:氧化鈦(tai)。
滅火方法:采(cai)用(yong)干粉(fen)、干砂滅火。嚴禁用(yong)水、泡(pao)沫、二氧化碳撲(pu)救。高熱或劇烈燃燒時,用(yong)水撲(pu)救可能會(hui)引起爆(bao)炸。
操(cao)作(zuo)(zuo)的(de)管理(li):密閉(bi)操(cao)作(zuo)(zuo),局部排風。操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員必須經過專(zhuan)門培訓,嚴(yan)格遵守操(cao)作(zuo)(zuo)規程。建議(yi)操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員佩戴自吸(xi)過濾式防塵口罩,戴安全防護眼鏡(jing),穿透(tou)氣型防毒(du)服,戴防毒(du)物滲透(tou)手套(tao)。遠(yuan)離火種(zhong)、熱(re)源,工作(zuo)(zuo)場所(suo)嚴(yan)禁吸(xi)煙。使用(yong)防爆型的(de)通風系統和設備(bei)。避免(mian)產(chan)生粉塵。避免(mian)與氧化劑(ji)、酸類、鹵素接觸。在氬(ya)氣中操(cao)作(zuo)(zuo)處置(zhi)。搬運時要輕裝輕卸,防止(zhi)包裝及(ji)容器(qi)(qi)損壞。配備(bei)相應(ying)品種(zhong)和數量(liang)的(de)消(xiao)防器(qi)(qi)材(cai)及(ji)泄漏應(ying)急處理(li)設備(bei)。倒空的(de)容器(qi)(qi)可能殘留有害(hai)物。
儲存(cun)的(de)管理:為安全起見,儲存(cun)時(shi)常以不少于25%的(de)水(shui)潤濕、鈍(dun)化(hua)。儲存(cun)于陰涼、通風的(de)庫(ku)房。遠(yuan)離火種(zhong)(zhong)、熱源(yuan)。庫(ku)溫(wen)不超過30℃,相(xiang)對濕度不超過80%。保持(chi)容器密封,嚴禁與空氣接觸。應與氧化(hua)劑(ji)、酸類、鹵素等分開(kai)存(cun)放,切忌(ji)混(hun)儲。配備(bei)相(xiang)應品種(zhong)(zhong)和數量的(de)消(xiao)防器材。儲區應備(bei)有(you)合適的(de)材料收容泄漏物。
運輸(shu)的管理:運輸(shu)時運輸(shu)車輛應(ying)配備(bei)相應(ying)品(pin)種(zhong)和數量的消(xiao)防器材(cai)及泄漏應(ying)急(ji)處理設(she)備(bei)。裝運該品(pin)的車輛排(pai)氣管須有阻火裝置。運輸(shu)過(guo)程(cheng)中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落(luo)、不損壞。嚴禁與氧化劑(ji)、酸類、鹵素、食用(yong)化學品(pin)等(deng)混裝混運。運輸(shu)途中應(ying)防曝曬、雨淋,防高(gao)溫。中途停留時應(ying)遠離火種(zhong)、熱源。車輛運輸(shu)完畢應(ying)進行徹底(di)清掃。鐵(tie)路運輸(shu)時要禁止溜放。
廢棄的管理:恢復材料的原狀態,以便(bian)重(zhong)新(xin)使(shi)用。
主要用(yong)途及接觸(chu)機會:鈦(tai)用(yong)于制造特種鋼、合金、鈦(tai)陶瓷及玻璃纖維(wei)。金屬(shu)鈦(tai)也(ye)用(yong)于飛機、導(dao)彈制造及原子反應堆(dui)。還(huan)用(yong)于生(sheng)產耐火材料(liao)、焊(han)條、建筑材料(liao)和(he)塑料(liao)等(deng)。上(shang)述工業中可接觸(chu)金屬(shu)鈦(tai),二氧(yang)化鈦(tai)的粉塵和(he)煙塵。四氯化鈦(tai)及其部分水解物(wu),還(huan)常夾雜氯及其氧(yang)化物(wu)。在機械(xie)處(chu)理(li)金屬(shu)鈦(tai)過(guo)程中也(ye)接觸(chu)鈦(tai)氧(yang)化物(wu)的煙塵。
侵(qin)入(ru)(ru)途徑:吸入(ru)(ru)、食入(ru)(ru)。
人體危害:吸入(ru)后對上呼吸道有(you)刺(ci)激性,引(yin)(yin)(yin)起(qi)(qi)咳嗽、胸部緊束感或疼痛。長期吸入(ru)TiO2粉(fen)塵(chen)的工人,肺(fei)部無任(ren)何變化(hua)(hua)。在生產(chan)(chan)鈦金屬過程,接(jie)觸四(si)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦及其水(shui)解(jie)產(chan)(chan)物(wu)對眼(yan)和上呼吸道粘膜有(you)刺(ci)激作用。長期作用可形(xing)成慢性支氣(qi)管炎。TiO2曾用作閃光(guang)灼(zhuo)傷(shang)的皮膚防護劑(ji),未見產(chan)(chan)生接(jie)觸性皮炎、變態反應和經皮吸收(shou)。100℃氯(lv)(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦的飛(fei)濺和吸入(ru)鈦酸及氯(lv)(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦煙引(yin)(yin)(yin)起(qi)(qi)皮膚燒傷(shang)并致疤(ba)痕形(xing)成和咽(yan)、聲(sheng)帶、氣(qi)管粘膜充血(xue),由于形(xing)成瘢痕引(yin)(yin)(yin)起(qi)(qi)喉狹窄(zhai)。眼(yan)短期接(jie)觸氯(lv)(lv)(lv)氮化(hua)(hua)鈦引(yin)(yin)(yin)起(qi)(qi)結膜炎和角膜炎。此外,四(si)氯(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)鈦吸入(ru)可引(yin)(yin)(yin)起(qi)(qi)彌散(san)性支氣(qi)管內息肉。
處(chu)理原(yuan)則(ze):皮膚接(jie)觸四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)后應(ying)盡(jin)快(kuai)用軟紙或(huo)布擦掉,然后用水(shui)沖洗(xi),防(fang)止四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)遇水(shui)放出大量(liang)熱及(ji)鹽(yan)酸(suan),加(jia)重及(ji)擴大灼(zhuo)傷范圍。吸入四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)應(ying)立(li)即霧化(hua)(hua)吸入5%碳酸(suan)氫鈉溶液,以中和四(si)氯化(hua)(hua)鈦(tai)水(shui)解(jie)產(chan)生(sheng)的(de)鹽(yan)酸(suan);吸氧、保持呼吸進通暢.安靜休息,減少氧的(de)消耗;早期(qi)給予足(zu)量(liang)糖皮質激素(su),并給抗(kang)生(sheng)素(su)預防(fang)繼發感染及(ji)抗(kang)支氣管痙攣藥物、祛痰藥對(dui)癥(zheng)治療。嚴(yan)密觀察,防(fang)治肺水(shui)腫。
預防(fang)措(cuo)施:接觸四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)及(ji)其水解產(chan)物的(de)(de)(de)工(gong)(gong)種(zhong),應注意(yi)皮(pi)膚、粘膜(mo)和呼吸道的(de)(de)(de)防(fang)護(hu)(hu)。產(chan)生鈦(tai)(tai)及(ji)其化(hua)合物粉塵(chen)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作地點,亦須加強防(fang)塵(chen)措(cuo)施。大量(liang)微小鈦(tai)(tai)粉塵(chen)可著火(huo)爆炸(zha),因此鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)生產(chan)、澆鑄、加工(gong)(gong)應有(you)良(liang)好(hao)通風防(fang)塵(chen)設(she)施,及(ji)應有(you)防(fang)火(huo)防(fang)爆設(she)備(bei)(bei)。四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)生產(chan)過(guo)程應盡量(liang)密閉,防(fang)止其煙(yan)氣逸出及(ji)“跑、冒、滴、漏”。加強個人(ren)防(fang)護(hu)(hu),四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)生產(chan)設(she)備(bei)(bei)開蓋、清洗(xi)、維修時應截防(fang)毒面(mian)其、防(fang)護(hu)(hu)眼鏡。穿防(fang)酸(suan)防(fang)護(hu)(hu)衣帽(mao)。定期對(dui)接觸四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)生產(chan)工(gong)(gong)人(ren)進行休檢,有(you)慢性呼吸道疾病患(huan)者(zhe)不能(neng)從事接觸四(si)氯(lv)化(hua)鈦(tai)(tai)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作。
急性毒性
金屬鈦、二(er)氧化(hua)(hua)鈦和碳化(hua)(hua)鈦屬低(di)毒類。大(da)鼠一次氣(qi)管內(nei)注入(ru)20-50mg二(er)氧化(hua)(hua)鈦和兔(tu)注入(ru)400mg后肺部無特(te)異(yi)反應。
亞急性和慢性毒性
大(da)鼠(shu)氣(qi)管(guan)內(nei)注(zhu)入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)后6和(he)12個月,只見肺(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)效應。大(da)鼠(shu)吸(xi)(xi)入(ru)(ru)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)塵(chen)每天4次,每周5d,歷時13個月,停(ting)止吸(xi)(xi)入(ru)(ru)后7個月,肺(fei)(fei)無任何病理反應;但豚鼠(shu)反復(fu)吸(xi)(xi)入(ru)(ru)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)觀察到纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)效應和(he)嗜酸性自細胞浸潤。氣(qi)管(guan)內(nei)注(zhu)入(ru)(ru)金(jin)屬鈦(tai)(tai)(tai)無肺(fei)(fei)纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)發生。大(da)鼠(shu)氣(qi)管(guan)內(nei)一次注(zhu)入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)、碳化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)、硼(peng)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)和(he)一氮化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)后觀察到肺(fei)(fei)部輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)。大(da)鼠(shu)吸(xi)(xi)入(ru)(ru)氫化(hua)(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)16個月亦見輕度纖(xian)維化(hua)(hua)(hua)(hua)。
代謝
人體一(yi)般飲食中(zhong)每日約(yue)攝(she)入(ru)300μg鈦(tai),大(da)部分從糞排(pai)(pai)出(chu),其中(zhong)約(yue)3%吸收(shou)入(ru)血液。進(jin)入(ru)體內的鈦(tai)蓄積(ji)于脾、腎上腺、橫(heng)紋(wen)肌、肺、皮膚及肝臟(zang)等部位。吸收(shou)入(ru)體內的鈦(tai)主(zhu)要由(you)尿排(pai)(pai)出(chu)。正常人血漿(jiang)中(zhong)鈦(tai)濃(nong)度約(yue)3μg/dL,尿鈦(tai)濃(nong)度為(wei)10μg/L左(zuo)右。
中毒機理
金(jin)屬(shu)鈦(tai),氧化鈦(tai),碳化鈦(tai)(titanium carbonide)等不(bu)溶性鈦(tai)毒性低,口服吸收(shou)量(liang)少(shao),不(bu)顯示毒性反應(ying)。金(jin)屬(shu)鈦(tai)植(zhi)入(ru)機體(ti)未(wei)見(jian)有病理反應(ying)。吸入(ru)鈦(tai)的不(bu)溶性化合物,未(wei)見(jian)肺部有嚴重損(sun)害,其致纖維化作用甚微。用含鈦(tai)飲水長(chang)(chang)期飼養動物未(wei)見(jian)對(dui)生(sheng)長(chang)(chang)發育(yu)有影響(xiang),也未(wei)見(jian)腫(zhong)瘤發生(sheng)。
致癌性
大(da)鼠肌(ji)肉(rou)注射溶于三辛素的鈦(tai)金屬(shu)粉,引起纖維(wei)肉(rou)瘤和(he)淋巴肉(rou)瘤增(zeng)加。注射有機鈦(tai),注射部位出(chu)現纖維(wei)肉(rou)瘤,發生肝細胞瘤和(he)脾的惡性淋巴瘤。鈦(tai)塊(kuai)沒(mei)有致(zhi)癌性,給病(bing)人安裝鈦(tai)制人造關節兩(liang)周後,未(wei)出(chu)現腫(zhong)瘤細胞。
燃爆危險
該品可燃,具刺(ci)激性(xing)。
為安全(quan)起見,儲存時以不少于25%的(de)(de)水潤(run)濕、鈍化。儲存于陰(yin)涼、通風(feng)的(de)(de)庫房。遠離火種、熱源。庫溫不超過(guo)35℃,保持容(rong)器(qi)密封,嚴(yan)禁與空氣(qi)接觸。應與氧化劑、酸類、鹵素等分開存放(fang),切忌混儲。配備(bei)相應品(pin)種和數量的(de)(de)消防(fang)器(qi)材(cai)。儲區(qu)應備(bei)有合適(shi)的(de)(de)材(cai)料收容(rong)泄(xie)漏物(wu)。