点击上方&“材料人”即可订阅哦！钛，元素周期表中第22号元素，地壳含量排名第九，金属元素中位列第四。另一方面，含钛矿物中，只有5%的量真正用于冶炼钛金属，其余95%之多往往用来制备TiO2。钛被誉为航天工业的理想金属，那么，是什么使它如此特殊呢？1790年，一位牧师在英国康沃尔郡发现了钛，（当然那时还没有titanium这个名号，直到五年后由德国化学家正式命名为titanium）一百年以后，也就是1910年，美国化学家Matthew.A.Hunter成功从一种钛矿石中提取出金属钛。相比其他金属钛的特点非常明显：轻质----钛的密度很低，只有钢的56%。比强度大----是已知比强度最大金属。注：ksi=千磅/平方英寸，表示单位面积上所能承受的压力。柔韧性好----钛的弹性模量较低（14.9*106psi），仅为钢的1/2。钛作为弹簧时不仅有卓越的恢复形变能力也有很强的韧性。钛对腐蚀和侵蚀有着异常的抗性----在已有的研究中发现，钛自然形成的氧化膜保护了它不受碱性介质中氯和其他卤化物，气体，无机盐溶液，有机酸，氧化性无机酸和水的侵蚀。钛还可以防止微生物的腐蚀。在受到气流的侵蚀尤其是高速气流的侵蚀时这种保护显得尤为重要。高导热----钛能有效地传导热量，具有高导热性。膨胀系数低----在复合体系或者陶瓷、玻璃中，比其他金属更有优势。当然钛也有一些劣势：活性较高，难以（代价高）浇铸或焊接。一旦焊接后，由于加热连接处会弱化，容易造成应力集中点，裂纹传播几率大大增加。工艺成本高，生产困难。几种常见金属的常见性能对比钛从何而来？钛在自然界中有两种最常见的存在形式在：钛铁矿（FeTiO2)和金红石（TiO），其主要来源是矿砂。所以不论最终以何种形式使用的钛都是经提炼而得，也就是说自然界中不存在钛单质。钛铁矿主要分布在澳大利亚，加拿大，芬兰，南非和美国。主要用于生产钛炉渣。金红石也是在澳大利亚，南非，印度，斯里兰卡和塞拉利昂广泛分布。钛铁矿占据了全球90%的钛矿供应。但是为了使含钛量更高，钛铁矿总是先被加工成金红石和钛炉渣，然后再和天然金红石一起用于生产。钛金属的提炼生产金属钛的第一步通常是生产海绵钛，因为这种钛的质地和天然海绵很像。这一过程通常由氯化金红石来实现。先由金红石矿石，焦炭和氯制备出四氯化钛，然后四氯化钛在惰性气体中和镁反应生成氯化镁和海绵钛。（历史上“亨特过程”被用来生产海绵钛，但现在几乎所有的商业生产都使用“柯罗尔”过程）添加或者没有添加合金元素（包括铝，钼，钒，锡，?）的海绵钛都能熔融，并以不同的方式多次重熔。钛的用途以美国为例，钛的最大消费市场是航空航天工业、商业和防务。据美国地质调查局（USGS）估计：2009年，76%的钛金属用于航空工业， 24%则被用于“装甲、化工、船舶、医疗、发电和体育用品。”事实上从1965开始，钛才开始逐渐应用到航空以外领域。此后的50多年，商业航空以及国防领域对钛的需求都急剧增加。当然除以上用途，钛另有多种民用价值，在此不过多提及，可参看维基百科。钛在波音飞机上所占的比重让钛对制造业的重要性不言而喻。市场驱动与前景可以说，航空业是钛的一个典型消费者。2009年，由于全球经济放缓，飞机制造业几近停滞，由此曾造成海绵钛矿产量显著下降，价格也大跌，并推迟了产能扩张。当时中国是世界上最大的海绵钛开采国，首当其冲，惨遭波及。不少业内人士认为形式严峻。在海绵钛的生产中，几年来中国一直处于领先地位。但若因此将其看作钛金属价格的唯一推动力，则有失偏颇。工业需求（主要为商用客机工业需求）是一个推动因素，但除此外，在供应和需求端还有众多重要的“推动力”。近几年的相关报告频频指出，行业需求保守估计占到全球总产量的49%左右，商用航空30%，其余军事10%（其中7%是军事航空）、消费者8%。一直以来在供给方面，产能（产能扩张）仍是主要驱动因素。在航空工业方面，对钛的需求至少依赖于三个要素：商用飞机订单水平；钛不再仅仅作为辅助材料而是大面积、多部件使用；在军用飞机中的用量的持续增长。因此不难得出，未来钛金属会明显受这三个因素的影响：飞飞机需求（包括客机、军用）、供应情况、钢铁乃至其他工业中的持续消耗----在中国尤其表现明显。钛的生产成本最后我们来看看钛的生产成本问题。任何人看到海绵钛的数据都会惊讶（09年产量第一的中国只有5吨），如此重要的金属产量却如此小。曾有一篇文章指出：“钛的市场非常小，只有钢市场的万分之一的规模。”为什么？***就是成本。钛的生产代价（提炼、加工、制备）非常昂贵----以平方英寸为单位，提炼过程比铝的提炼贵五倍，加工成锭以及后期成品的成本是铝的十倍。后期制造是最昂贵的加工阶段，其次就是海绵钛的生产。除了简单的资本要求，另一个重要的因素是能源消耗。钛生产需要大量的能量，不仅在处理初始矿石到海绵钛阶段，海绵锭成型也需要大量能量。对于某些航空航天应用中，海绵钛可能要被提纯三次以上才能达到要求。寻找比（柯罗尔过程）更经济廉价的的方法是全世界都在攻克的难题。在全球范围内至少有29所研究机构在研究新的海绵钛生产办法。文章由车用材料学习小组毕瑜提供，材料牛编辑整理。参考链接：Titanium: The Metal Of The Gods（见下方“阅读原文”）材料人长按二维码订阅材料人了解更多科技服务合作联系招聘平台|仪器设备|产品测试|项目对接|求报道请进入公众号右下角菜单提交合作***：010- &&邮箱：材料人在这里等着你皇家材料(huangjiacailiao)
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京公网安备78大马士革钢花纹是怎样产生的
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大马士革钢,是个广义上的名字,从某种程度上就是表面花纹钢的代名词.原产地是印度.在中世纪,印度出产的一种“乌兹钢锭”,是制作刀剑的顶级用钢,每年阿拉伯商人都要向印度进口大量的钢锭用于武器制造.这种钢在铸造成刀剑时表面会有一种特殊的花纹－－－穆罕默德纹,所以它是属于花纹钢中的铸造型花纹钢,区别于折叠锻打形成的焊接型花纹钢. 因为花纹能够使刀刃在微观上形成锯齿（肉眼无法分辨）,使得刀剑更加锋利.大马士革钢（Damascus steel）----《牛津英汉双解词典》解释为：1. （铸剑用的）大马士革钢 2. （类似大马士革钢的）水纹钢.[1] “大马士革钢刀上的魔性的花纹简直是人工雕琢的自然之美.因动人的传说和自身的优异性能,大马士革钢制成的刀具,成为刀具收藏界的极品.真正的大马士革钢又称为结晶花纹钢,是一种古代粉末冶金和锻造技术完美的结合.其花纹基本上是两种性质不同的材料.亮的地方是纯的雪明炭铁,其硬度比玻璃还大；暗的地方的结构是属于沃斯田铁和波来铁.整体含炭量大约是在1.5~2.0 % 之间.在韧性高的波来铁里均匀散布着比玻璃还硬的雪明炭铁.使得大马士革钢刀上可以具有非常锋利的刀锋,以及非常坚韧而不会折断的刀身.大马士革钢的花纹和摺叠钢有明显的差别.大马士革钢花纹比较细致,看起来比较自然,黑白的对比也比较大.在古代由于有在刃上喂毒的情形,造成很多大马士革钢的刀刃呈现黑色的情况.在黑色的刀刃上分布着亮晶晶的雪明炭铁.古代波斯人把它形容成像夜空中的繁星一样漂亮的花纹.经常有人将“大马士革钢”“乌兹钢”“镔铁”三者的概念混淆不清,其实三者不能混为一谈.
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