金属钛的介绍

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1、材料化学论文钛Titanium姓名：胡群学号：1106000135系别：化学与环境科学系专业：化学年级：11级指导教师：林德娟2013年11月25日前言金属铁、镁、铝、铅、锌、铜等广泛应用，为人们熟悉。然而近年来，随着科学技术的飞速发展，上述金属已不能满足现代科学技术的需要。钛却闪烁着时代的光辉，成为金属中的新秀。为了回顾并更好的利用金属钛，在本论文中，依次介绍了钛的发展史，结构式，制备方法，表征，应用及发展前景。一、发展史钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力（包括海水、王水及氯气）。由于其稳定的化

2、学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。1791年英国牧师W．格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。1795年德国化学家M．H．克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M．A．亨特(Hunter)首次用钠还原TiCI：制取了纯钛。1940年卢森堡科学家W．J．克劳尔(kroll)用镁还原TiCl：制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产

3、规模。随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出：海绵钛生产规模60年代为60kt/a，70年代为1lOkt/a，80年代为1

4、30kt/a，到1992年已达140kt/a。实际产量1990年达到历史最高水平，为105kt/a。进入90年代后，由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛，使前几年市场疲软。1995年钛的市场开始回升，主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加，1996年钛的需求量达到一个新的高点。专家预测今后几年内钛的需求量将继续较大幅度增长。目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料，随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本，必然会开拓出更广泛的钛市场。二、钛的结构式钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂

5、质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1%，但其强度低、塑性高。99.5%工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/立方厘米，熔点为1725℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25%，断面收缩率ψ=25%，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。三、制备方法从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为：钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛

6、->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：　　FeTiO3+3H2SO4==Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O　　FeTiO3+2H2SO4==TiOSO4+FeSO4+2H2O　　为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273k以下，使得FeSO4·7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。　　Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：　　Ti(SO4)2+H2O==TiOSO4+H2SO4　TiOSO4+2

7、H2O==H2TiO3+H2SO4　　锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：　　H2TiO3==TiO2+H2O　　工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100k，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。　　TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO　　在1070k用熔融的镁在氩气中还原ticl4可得多孔的海绵钛：　　TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti　四、钛的应用钛能与