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航天航空工业
钛及其合金的比强度(强度与重量比)在金属结构材料中是很高的,它的强度与钢材相当,但其重量仅为钢材的57%。另外,钛及其合金的耐热性很强,在500℃的大气中仍能保持良好的强度和稳定性,短时间工作温度甚至还可更高些。而铝在150℃、不锈钢在310℃就失去原有的机械性能。当飞机、导弹、火箭高速飞行时,其发动机和表面温度相当高,铝合金已不能胜任,这时,采用钛合金是十分合适的。正是由于钛及其合金具有强度大、重量轻、耐热性强的综合优良性能,在飞机制造中用它来代替其它金属时,不仅可以延长飞机使用寿命,而且可以减轻其重量,从而大大提高其飞行性能。所以,钛是航空工业和宇宙工业中最有前途的结构材料之一。
钛及其合金在航空工业中主要用于制造飞机发动机和机身。一般来讲,马赫数小于2的飞机,其发动机使用一部分钛及其合金,机身一般用铝合金。马赫数等于2的飞机,其发动机用钛量增加,而且机身也部分需用钛。马赫数大于3.5的飞机,其发动机入口温度已很高,就不能用钛合金而需用超合金了,但其机身用钛量则显著增加。
钛及其合金还具有良好的耐低温性能,即使在-250℃的超低温下,它仍具有较高的冲击强度,可耐高压抗震动,因此,钛及其合金在火箭、导弹和宇宙飞船上不仅用于制造发动机外壳和结构部件,而且用于制造高压容器,如高压气瓶、低温液态燃料箱等。
石化工业
钛在石化工业中多用于制造化工设备。化工设备的选材问题相当重要,大量的压力容器、贮槽、塔器、换热器、管道乃至紧固件和连接件等等在工作条件下不仅要承受一定的载荷,而且要受到许多介质的强烈腐蚀,工作条件十分苛刻。在这种情况下,许多设备的选材只在常用不锈钢的基础上进行调整,已不能适应。而钛及钛合金的机械性能与不锈钢相近,耐蚀性能则远为优异,为此,在重要的化工设备中钛材逐渐以各种方式如衬钛、钛钢复合以至全钛得到应用。
化工
由于钛具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能,被广泛的应用于国民经济许多部门。特别是在化工生产中,用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料,这对增加产量,提高产品质量,延长设备使用寿命、减少消耗、降低能耗、降低成本、防止污染、改善劳动条件和提高生产率等方面都有十分重要的意义。
近年来,我国化工用钛的范围在不断扩大,用量逐年增加,钛已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一。钛作为一种用于化工装置中的耐腐蚀结构材料,已经确立了它的地位,而且作为化工设备中的理想材料,钛也愈来愈引起工程技术人员的重视。
医药工业
钛作为一种新兴的材料,在我国的制药工业、医疗器械、人体植入物等领域的开发、使用不过近二十年的历史。然而,却获得了极大的成功,并取得了显著的社会效益及经济效益,缩短了我国与世界先进国家的差距。从七十年代以来,东北制药总厂、山东新华制药厂、武汉制药厂率先在阿斯匹林、安乃近、咖啡因等产品生产中使用钛设备,不仅解决了严重困扰企业生产和发展的设备腐蚀问题,而且使药品的质量大大提高。
近几年,在国内许多制药企业的技术改造及VC、VB等产品中大量地选用钛材及备,由此也奠定了钛在制药行业的特殊地位。
医疗器械、手术器械也是近年来发展较快的领域之一,由于钛材用作手术器械具有特殊的优越性,因而深得外科、眼科、心胸外科医生的欢迎,也是当今手术器械发展方向之一。钛的另一个显著的特点,就是具有良好的生物相容性,因而被选作最理想的人体植入材料。十多年来,世界各国及我国的许多研究部门、医学院、医院等也作了大量的基础工作和临床研究,从深度、广度上确认钛为最理想的人体植入材料,这些年用钛材作的人工股骨头、人工腕关节、膝关节、人工种植牙、颅骨修补、心脏起搏器等已有数千例的记载,这些年的研究、跟踪、比较,迄今为止的报导中钛是人体植入物最理想的材料。
其他领域
由于钛具有质轻、强度高、易于氧化着色等特点,所以制成各种绚丽多彩的钛制品博得广大消费者的喜爱。眼镜架:目前市场出售的眼镜架有纯钛制品、TiNi超弹性合金制品以及和其它材料并用的不等。其优点是耐腐蚀、不变色、质轻,单架只有10-20g重,因此很受消费者欢迎。用钛制作的手表在国外市场已早有出售,目前世界上已有十多家表厂生产这种手表,其中有全钛表壳,也有部分用钛或用氮化钛,碳化氮的等等。此外,还有供运动员和潜水员使用的特制手表。此外用钛制作的日用品还有照相机、手提箱、保温瓶、印签和耳环、手镯、戒指、项链、胸针等。
由于钛及其合金具有比强度高、耐蚀性好等特点已广泛用于各种体育器械。用Ti-3Al-2.5V合金无缝管制作的高尔夫球棒、棒头,在美国和日本深受体育爱好者的欢迎。此外,钛体育用品还有网球拍、滑雪杖、雪铲、登山冰杖、登山钉、雪橇、击剑防护面罩、钓鱼杆、鱼线以及用作田径赛跑鞋用的注射成型Ti-Fe系鞋底钉等。
钛制文化用品有圆珠笔、自动铅笔、名片盒、打火机、裁纸刀和小镊子等,此外还有用钛和不锈钢制的资料存放器。
国外很多国家早在70年代初就开始尝试用钛制作自行车和赛车的零部件,由于车架焊接强度不够,始终未能实现批量生产。随着技术的进步,在1975年日本的日美自行车公司,首先解决了这一难题,从而用钛制作的零部件才有较大的发展。用钛制做的自行车除车架外,还有车圈、前叉、飞轮、轮椅、车闸、中轴等,约占自行车17个基本部件的70%,减重50%-60%。
钛的比强度高,耐腐蚀、特别是可氧化发色,因此可用于工艺美术的制作,工艺美术类,其产品有雕塑工艺品、版画、奖杯、牌匾等;钛金镀层陶瓷工艺制品:氧化钛(钛金)颜色近似真金,涂镀于陶瓷表面金光灿烂,具有极佳的装饰效果;镀层耐蚀、耐磨,可长久不脱落、不变暗;且价格较真金便宜得多,代替真金用于日用陶瓷、工艺陶瓷、仿古建筑和古建筑修缮、户外铭牌匾额等,可使产品物美价廉。
钛质彩色芳香纪念牌:它是采用粉末冶金方法制造的,通过氧化着色和浸香处理,不仅具有金、红、黄、绿、蓝、青、褐等各种颜色,而且还因添加各种香料散发出不同的香味。它所呈现的各种色彩均来自钛氧化膜对光线的折射和反射。不同厚度的氧化膜呈现出不同颜色。若再采用其它一些表面处理技术,还可以制成有立体感的各种套色纪念牌。由于钛的氧化膜硬度高、化学稳定性好,所以耐腐蚀、耐磨损、耐水洗,色彩可永远保持如新。
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