材料介紹

鈦-材料介紹

銀白色過渡金屬,重量輕、強度高、外型具金屬光澤且有良好的抗腐蝕能力。
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鈦(Ti)是銀白色過度金屬,其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤,亦有良好的抗腐蝕能力。

由於化學性質穩定,且耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強鹼,以及高強度、低密度,常用來製造火箭及太空船,甚至因此獲得美譽為「太空金屬」。

鈦被認為是一種稀有金屬,由於它在自然界中的存在分散,並難於提取。

它能與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金,造出高強度的輕合金,在各方面有著廣泛的應用,包括宇宙航行(噴氣發動機、導彈及太空飛行器)、軍事、工業程序(化工與石油製品、海水淡化及造紙)、汽車、農產食品、醫學(義肢、骨科移植及牙科器械與填充物)、運動用品、珠寶及手機等等,運用範圍十分廣泛。

鈦的機械性能跟不鏽鋼相似,可使用同樣的裝置磨削,在長時間加熱後,會形成一層黑色極硬的殼,必須用碳化物的工具尚能磨去,但在鑽削、切段方面,鈦的加工並不會比不鏽鋼難。即便如此,鈦未能完全取代鐵及鋁的地位,主要是因為生產成本仍比前兩者要高,在鑄造、提純和加工方面仍有許多待克服的困難。

鈦的比重小、強度高、耐熱性高和抗腐蝕性強,其機械強度和鋼相近,密度卻比鋼小(鈦密度是 4.54 g/cm3,鋼的密度是 7.9 g/cm3),可以和多種金屬形成合金。

另外一項鈦的重要特性,就是加熱到攝氏 537 度,仍能保持自己的強度,鈦合金更可以加熱到攝氏 650 度。當溫度在攝氏 315 度左右,鎂和鋁合金的強度就已經急遽下降了,而我卻能承受這種高溫且不降低機械強度。因此,在航空工業中大量使用鈦和鈦合金製造噴氣引擎,以及飛機、火箭等的機體和零件。

鈦不易被任意濃度的硝酸、稀硫酸、各種弱鹼性溶液所腐蝕,但能溶解在鹽酸、濃硫酸、王水和氫氟酸中。
在酸性溶液中,鈦是屬於還原性很強的金屬,但因為表面容易生成緻密、鈍性氧化物薄膜,使其具有優良的抗腐蝕性,特別是對海水的抗腐蝕力很強。在常溫下,除了不易被稀酸、鹼液腐蝕外,對潮濕的氯氣和海水的耐腐蝕能力也很強,對海水的耐腐蝕能力可與鉑相媲美。正因如此,鈦也是製造軍艦、輪船的理想材料。

其耐化學腐蝕性也使它成為極有價值的醫療工具,由於不和體內組織發生反應,鈦釘常用骨科手術中,既不會被體液侵蝕,也沒有毒性,能夠和骨骼結合在一起,不會被身體排斥。