金属是人类制造各种工具和用品的重要材料。人类使用最广泛的金属,最早是铜,其次是钢铁,然后是铝。在21世纪,最重要的将是哪种金属?有人说是钛,这是为什么呢?
现代航空事业不断发展,飞机的飞行速度越来越快。当飞机的飞行速度超过音速2~3倍时,机翼前缘和空气摩擦产生的温度可高达400℃~500℃。而不锈钢在310℃时就会失去原有的性能,即使是铝镁合金制成的机翼,也抵挡不住这么高的温度。
钛有很好的耐热、耐冷性能,从-253℃~500℃这样宽的温度范围内,都能保持高强度。铝合金的比重小,强度大,可是到了300℃以上时,强度就会急剧下降。因此,钛合金便以优异性能在飞机制造方面逐步取代了铝。
导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船使用的材料要求特别高,既要轻,又要牢,适用材料的比强度(物质的强度与比重的比值)要大。钛是目前所有金属材料中比强度最大的。所以导弹、火箭的外壳,宇宙飞船的船舱、骨架,火箭的燃料、氧化剂储存箱和其他高压容器,都要用钛和钛的合金来制造。
在人类向更高速度的奋斗中,钛作出了巨大的贡献。因为远程导弹的重量每减轻1千克,射程可增加77千米;末级火箭的重量每减轻1千克,射程可增加15千米。飞机重量的减少,意味着材料的节省、速度的加快和航程的延长。
在宇宙空间建设太空站,组装设备时,钛被选作主要的结构材料。宇航员在太空完成的实验证明,钛在宇宙真空中很容易进行。
在海洋中,腐蚀是金属最可怕的敌人。由于钛有较高的电导率,所以抗腐蚀性的能力很强。因此,钛还广泛用于电气工业中。
钛合金有几百种。在不锈钢中加进钛,可防止晶间腐蚀。在铬钢中加进钛,可使组织均匀,晶粒细化。化工厂的反应罐、输液管道,用钛钢复合材料来替代不锈钢,使用寿命可大大延长。