天生我材之第三金屬—鈦

鐵和鋁是如今用途最廣、用量最大的兩大金屬。隨著科技的不斷進步，在金屬家族中，有一位小弟逐漸成長壯大，慢慢崛起成為繼鐵、鋁之后的“老三”，那就是被稱為“第三金屬”的鈦。

太空金屬

你可知道，迄今為止世界上飛行速度最快的有人駕駛飛機是哪種？

答案是美國的SR-71“黑鳥”。這是一種長程戰略偵察機，最高爬升高度可超過25 000米，作戰半徑5400千米，最高速度可超過音速的三倍，甚至可以把某些導彈甩在后面。SR-71“黑鳥”偵察機為何能飛那么高、那么遠、那么快？這主要得益于它的機身材料—在它整個機身中，93%的材料采用的是金屬鈦。

純凈的鈦看起來跟鋼很像，具有銀灰色的金屬光澤，但在物理性質上，鋼鐵跟它比可是差遠了。

純鈦的強度接近普通鋼的強度，一些高強度鈦合金超過了許多高強度鋼鐵的強度，而同樣體積下，鈦的重量大約是鋼的60%。與鋁合金相比，鈦稍微重一些，但強度卻達到它的兩倍。這意味著，如果采用鈦合金制作飛機機身，可將其重量大大減輕、燃料消耗減少卻不削弱其機械性能。

正因為如此，金屬鈦及鈦合金被廣泛應用于航空、航天領域，并被贊譽為“太空金屬”，可用來制造飛機壓氣機葉片、火箭發動機外殼、導彈的燃料罐等部件。

美國近期研制出一種新型無人機——“鸕鶿”，由美國海軍的“俄亥俄”級核潛艇從水下發射，升空后負責完成偵察任務，并可攜帶導彈實施攻擊。用金屬鈦制作的機身大大提高了它的機動性能。

海洋金屬

我的體表和氧結合后，就自動生成防護衣——一層致密的氧化膜，使我具有非常強大的抗腐蝕能力，能夠抵御稀鹽酸、稀硫酸及大部分有機酸的腐蝕。

我們知道，海水不可以直接飲用，必須經過淡化處理才行。但是海水具有較強的侵蝕性，那些鋼鐵制成的加熱器、蒸餾器和冷凝器等海水淡化設備長久運行必然會遭受破壞，這可如何是好？有人做過這樣一個實驗：將一塊金屬鈦放入腐蝕性較強的海底，時隔幾年之后再取出來，竟然沒有生銹的痕跡，令人驚訝不已。這告訴我們，倘若這些海水淡化設備是由金屬鈦制成，可大大減少損失。美國一家海水淡化廠160千米長的鈦管，運行十多年未見腐蝕損壞。

2007年8月2日，幾名俄羅斯人乘坐“和平一號”和“和平二號”海洋深潛器下潛至深4000多米的北冰洋，然后將一面高約1米的鈦合金俄羅斯國旗插在了洋底。他們之所以選用鈦合金，正是青睞于其強大的抗腐蝕能力。所以，又有人送給鈦一個外號叫“海洋金屬”。

此外，鈦金屬沒有磁性，如果用于制造船舶、艦艇，既可以提高抗磁干擾能力，還可以免遭磁性水雷的攻擊。磁性水雷是一種布設于海洋中的水雷，一旦它受到磁場的影響，便會接通起爆電路從而引爆。鋼鐵制成的船舶和艦艇通常會帶有一定的磁性，航行過程中常常會被磁性水雷擊中，鈦制船舶和艦艇就不再有此顧慮了。目前，俄羅斯已經擁有了這樣的全鈦潛艇。

鈦的來源

一直以來，鈦被人們認為是一種稀有金屬。但實際上地殼中蘊藏的鈦元素很豐富，幾乎在所有的巖石、土壤和水體中都存在，其儲量比銅、鎳、鉛、鋅還要高。鈦之所以被認為是稀有金屬，主要是由于它們很難從原料中提取，而且分布較為分散。

目前，冶煉金屬鈦的主要礦物原料有兩種——鈦鐵礦和金紅石。

鈦鐵礦一般為不規則的鐵黑色粒狀，散布在火成巖中，也會和另一種礦物磁鐵礦共生。在我國著名的“鋼城”四川攀枝花，這里的磁鐵礦顆粒之間常常伴生鈦鐵礦，而且儲量很大。此外，在我國河北承德、廣東興寧、山西左權、陜西洋縣等地也有產出。

金紅石的主要成分是二氧化鈦，含少量的鐵、鈮、鉭等，一般為褐紅色，含鐵高時呈黑褐色，中國主要的產地是湖北棗陽和山西代縣。由于二氧化鈦性質穩定，可保持長久的白色，還是目前性能最優良的白色顏料。

找一找，我們身邊哪些東西可能含有金屬鈦？

鈦合金眼鏡架：不僅堅硬防折斷，還大大減輕了重量，給鼻梁“減負”。

鈦合金烤瓷牙：由鈦、鎳、鉻三種金屬制成的鈦合金烤瓷牙不僅可以抵御唾液的腐蝕，經久耐用，而且對口腔組織無刺激，安全性很高。

人工關節：關節置換的外科手術中所用的人工關節，主要是用鈦合金制作的。

鈦鍋：用鈦鍋炒菜，不會產生粘鍋現象。

鈦合金用品：自行車、摩托車、高爾夫球桿、羽毛球拍、網球拍、登山用具、滑雪板。

國家大劇院的曲面屋頂：由18 000多塊鈦金屬板制成。