為什麼鈦及鈦合金被譽為空間金屬

『壹』 為什麼鈦及鈦合金稱作海底金屬和空間金屬

因為鈦及鈦合金具有比鋼鐵輕,耐腐蝕性能強,機械強度高等優點.故用於航天,航海器的首選材料.

『貳』 為什麼鈦被人們稱為空間金屬鈦及鈦合金有哪些重要性質

金屬鈦的物理性質
金屬鈦（Ti），灰色金屬。原子序數為22，相對原子質量47.87。核外電子在亞層中的排布情況為1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2。金屬活動性在鎂、鋁之間，常溫下並不穩定，因此在自然界中只以化合態存在，常見的鈦的化合物有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）等。鈦在地殼中含量較高，排行第九，達5600ppm，換算成百分比為0.56%。純鈦密度為4.54×103kg/m3，摩爾體積為10.54cm3/mol，硬度較差，莫氏硬度只有4左右，因此延展性好。鈦的熱穩定性很好，熔點為1660±10℃，沸點為3287℃。
金屬鈦的化學性質
金屬鈦在高溫環境中的還原能力極強，能與氧、碳、氮以及其他許多元素化合，還能從部分金屬氧化物（比如氧化鋁）中奪取氧。常溫下鈦與氧氣化合生成一層極薄緻密的氧化膜，這層氧化膜常溫下不與絕大多數強酸、強鹼反應，包括酸中之王——王水。它只與氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸反應，因此鈦體現了抗腐蝕性。地球表面十公里厚的地層中，含鈦達千分之六，比銅多61倍，在地殼中的含量排第十位（地殼中元素排行：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦）。隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦並不稀罕。 海灘上有成億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經過海水千百萬年晝夜不停地淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。 鈦沒有磁性，用鈦建造的核潛艇不必擔心磁性水雷的攻擊。 1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當年，產量只有2噸。1955年產量激增到2萬噸。1972年，年產量達到了 20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據統計， 目前世界上每年用於宇宙航行的鈦，已達一千噸以上。極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。 鈦的耐熱性很好，熔點高達1668℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強鹼的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以後取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃的。 現在，人們開始用鈦來製造潛艇——鈦潛艇。由於鈦非常結實，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。
鈦的強度大，純鈦抗拉強度最高可達180kg/mm2。有些鋼的強度高於鈦合金，但鈦合金的比強度（抗拉強度和密度之比）卻超過優質鋼。鈦合金有好的耐熱強度、低溫韌性和斷裂韌性，故多用作飛機發動機零件和火箭、導彈結構件。鈦合金還可作燃料和氧化劑的儲箱以及高壓容器。現在已有用鈦合金製造自動步槍，迫擊炮座板及無後座力炮的發射管。在石油工業上主要作各種容器、反應器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和閥等。鈦可用作電極和發電站的冷凝器以及環境污染控制裝置。鈦鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣泛應用。在醫療中，鈦可作人造骨頭和各種器具。鈦還是煉鋼的脫氧劑和不銹鋼以及合金鋼的組元。鈦白粉是顏料和油漆的良好原料。碳化鈦，碳（氫）化鈦是新型硬質合金材料。氮化鈦顏色近於黃金，在裝飾方面應用廣泛。 鈦和鈦的合金大量用於航空工業，有"空間金屬"之稱；另外，在造船工業、化學工業、製造機械部件、電訊器材、硬質合金等方面有著日益廣泛的應用。 此外，由於鈦合金還與人體有很好的相容性，所以鈦合金還可以作人造骨。 鈦的抗腐蝕性 硝酸鋯與氫氧化鈦
鋯是一種應用於原子能工業和在高溫高壓下用作耐蝕化工材料，但在溶液中其活潑性僅次於鈉。 那麼，在氫氧化鈦溶液里加入活波的硝酸鋯溶液，會發現鈦把硝酸鋯拒之門外（如圖）。 可以看到，圖中有明顯的分層，上面是硝酸鋯，下面是氫氧化鈦。 我們知道，氫氧化鈦的密度小於硝酸鋯，但依然能保持明顯的分層，並把硝酸鋯停留在上層，這證明了鈦的抗腐蝕性。 根據實驗，鈦放入海底20~50年均不會被腐蝕。

『叄』 為什麼鈦和鈦合金被譽為「空間金屬」和「深海金屬」

鈦和鈦合金具有良好的耐蝕性、較高的強度、良好的耐熱性，在這些方面都是要長於鋼鐵的，而且比重比鐵輕。但其生產成本太高。所以主要用於航天、深海等高科技領域，所以也被譽為「空間金屬」和「深海金屬」。

『肆』 為什麼鈦及鈦合金稱作「空間金屬和深海金屬」

首先榮獲的稱號是「空間金屬」。由於它重量輕、強度大又耐高溫，特別適於製造飛機和各種航天器。目前世界上生產的鈦及鈦合金，大約有四分之三都用於航空航天工業。許多原來用鋁合金的部件，都改用了鈦合金。

鈦獲得的第二個光榮稱號是「潛海金屬」。鈦合金不僅是登天的英雄，也是潛海的一條好漢。因為潛艇在深海中航行時，要承受巨大的壓力。下潛得愈深，承受的壓力愈大。核潛艇的外殼採用鈦合金製造，其下潛深度是一般潛艇的兩倍。美國製造的鈦合金潛艇，可在4500m深海中航行。如果沒有鈦合金，潛海就不可能達到這樣的深度

『伍』 為什麼鈦被稱為有色金屬後起之秀

鈦的外觀很像鋼鐵，也呈銀灰色。和鋼鐵相比，兩者的硬度差不多，而鈦的重量卻只有同版體積權鋼鐵的一半，熔點也比鋼鐵高，要到1668℃才熔化，比號稱不怕火的黃金的熔點還要高600℃。和鋁比較，鈦只比鋁稍重一點，但比鋁的硬度大2倍。鈦在常溫下性質很穩定，就是在強酸、強鹼的溶液里，也不會被腐蝕。鈦合金不僅強度高，而且耐高溫和低溫的性能也很好。由於鈦具有以上許多優異的性能，已成為有色金屬中倍受青睞的「後起之秀」。隨著科技的發展，在提高冶煉技術和降低成本的前提下，用不了多久，鈦將成為繼銅、鐵、鉛以後，被廣泛使用的金屬。

『陸』 鈦和鈦合金被譽為21世紀最有前途的金屬材料,它具有濃度高,抗腐蝕性能力強等特

因為原子中：核電荷數=核內質子數=核外電子數，由題意鈦原子的質子數是22，故鈦原子的核外電版子數為22；根據相對原權子質量=質子數+中子數，由題意該原子的中子數是24，則相對原子質量=22+24=46．
故選：A．

『柒』 鈦和鈦合金為什麼被認為是21世紀的重要金屬材料

21世紀是太空空間資源的時代
而它的載體如火箭等航天器的主要製造材料就是鈦和鈦合金

『捌』 急問：鈦以及鈦金屬為什麼被譽為「太空金屬」和「深海金屬」

鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。現在，在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據統計， 目前世界上每年用於宇宙航行的鈦，已達一千噸以上極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。
鈦的耐熱性很好，熔點高達1725℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強鹼的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以後取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃的。

現在，人們開始用鈦來製造潛艇一——鈦潛艇。由於鈦非常結實，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。

『玖』 鈦和鈦合金為什麼被認為是21世紀的重要金屬材料

鈦是20世紀50年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用於各個領域。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發，並得到了實際應用。
鈦是一種新型金屬，
矽鈦合金耐磨地坪
鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關，最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%，但其強度低、塑性高。99.5%工業純鈦的性能為：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔點為1725℃，導熱系數λ=15.24W/(m.K)，抗拉強度σb=539MPa，伸長率δ=25%，斷面收縮率ψ=25%，彈性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。

強度高
鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，

僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料，見表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。

熱強度高
使用溫度比鋁合金高幾網路，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150℃～500℃范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150℃時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500℃，鋁合金則在200℃以下。

抗蝕性好
鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優於不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

低溫性能好
鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

化學活性大
鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H
鈦合金製品
、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時，會在鈦合金中形成硬質TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1～0.15 mm，硬化程度為20%～30%。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產生粘附現象。

導熱彈性小
鈦的導熱系數λ=15.24W/（m.K）約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數比鈦的導熱系數約下降50%。鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜製作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。
鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生產工藝復雜。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦（TA1、TA2和TA3）。
鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中應用，用於製作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。
中國於1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業化生產並研製成TB2合金。
鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強度高並具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%～25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大於 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼製造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用於製造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。