钛的新工艺、新技术和新应用

钛及钛合金具有许多优异的性能。

      1. 高强度。 钛合金具有极高的强度，抗拉强度范围为 686 至 1176 MPa，而其密度约为钢的 60%，因此具有非常高的比强度。

      2. 高硬度。 钛合金（退火状态）的硬度为HRC 32-38。

      3. 弹性模量低。 钛合金（退火状态）的弹性模量为 1.078×10^(−1) 至 1.176×10 MPa，约为钢和不锈钢的一半。

    4. 优异的高低温性能。 钛合金在高温下仍能保持良好的力学性能，其耐热性远超铝合金，且工作温度范围宽广。目前，新型耐热钛合金的工作温度范围可达550℃至600℃。在低温下，钛合金的强度较室温有所提高，并表现出良好的韧性。低温钛合金甚至在-253℃的低温下仍能保持良好的韧性。

      5. 钛具有很强的耐腐蚀性。 在空气中温度低于550°C时，钛表面会迅速形成一层薄而致密的氧化钛膜。因此，在空气、海水、硝酸、硫酸和强碱等氧化性介质中，钛的耐腐蚀性优于大多数不锈钢。

钛的新工艺、技术和应用

制备钛的方法：
钛虽然在自然界中储量相对丰富，但由于其分布分散且提取难度大，因此属于稀有金属。目前，钛的制备方法主要分为两大类：热还原法和熔盐电解法。

热还原法制备钛

热还原法是指在一定温度下，利用锂、钠、镁、钙及其氢化物等强还原剂，将钛化合物（如TiCl₄、TiO₂和K₂TiF₆）还原为钛。根据钛化合物的类型，热还原法可分为三类：
① 钛氯化物的氧化还原法，如克罗尔法、亨特法、阿姆斯特朗法和EMR法；
② 氧化钛的氧化还原法，如OS法、PRP法和MHR法；
③ 钛酸盐的氧化还原法。

目前，只有克罗尔法和亨特法成功应用于工业生产。克罗尔法使用镁金属还原氯化钛，而亨特法使用钠金属还原氯化钛。此外，美国芝加哥国际钛粉公司开发的阿姆斯特朗法，其制备方法与亨特法类似，也使用钠作为还原剂来提纯金属钛。美国已开始在工厂中采用该方法进行预生产。

熔盐电解法制备钛

1959年，克罗尔预测，在未来5到10年内，熔盐电解法将取代克罗尔法，成为钛生产的主流方法。多年来，国内外研究机构和实验室已经开发出十几种利用熔盐电解法生产钛的新技术。根据原材料的不同，这些技术可以分为以下三类：
① 钛酸盐的电解；
② 氯化钛的电解；
③ 钛氧化物的电解，包括 FFC Cambridge 法、MER 法、USTB 法、QIT 法、SOM 法和离子液体电解法等。

      钛的新应用

自20世纪40年代以来，钛的应用发展迅速，已广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、航天器、舰艇、军工、医药和石油化工等领域。近期研究发现，人体内含有一定量的钛，能够刺激吞噬细胞并增强免疫功能。因此，目前许多实验室正致力于生物钛的研发和应用。