鈦知識大全

（14分，每空2分)（1）2Cl ^－ ＋2H ₂ O 2TiCl ₄ ＋2FeCl ₃ ＋6CO；
（3）防止高溫下Mg、Ti與空氣中的O ₂ （或CO ₂ 、N ₂ ）反應；（4） ①5②＞ （5）10

⑸ 鈦的分類

鈦元素，發現於18世紀，並於1795年由德國化學家M.H克拉普斯命名為鈦(Titan)。在希臘神話中這是大地之子的名字，在古希臘「泰坦精神」就是永往直前的意思。

鈦作為新型首飾用材有其它材料不可比似的優勢============================一． 輕：
鈦的比重是4.51，約為不銹鋼、鈷、鉻等合金的一半，比黃金的16.3更是輕了許多，在製做耳墜、項鏈等首飾時優勢明顯。這一優勢同時減少了設計師對於首飾用材的限制，可以用其做出很多體積較大且誇張的造型。

二． 鈦具有良好的耐腐蝕性：
鈦是極活潑的元素，極易與氧反應，生成Tio2，但是鈦表面生成的幾個到幾十納米的氧化膜極其完整緻密，具有局部破壞後在瞬間的自修復能力，並且在大多數環境中是穩定的，這就是鈦的耐腐蝕性的理論基礎。

三． 良好的生物相容性：
鈦的良好耐腐蝕性特徵使它和人長期接觸以後也不影響其本質，不會造成過敏。現在在醫學領域已經得到廣泛的應用。如：鈦接骨板、鈦髖關節以及鈦膝關節等。因此對金屬有過敏反應的人可放心大膽佩帶。

四． 鈦能著色：
鈦金屬有一個很有趣的特徵，將鈦置於電解液中通上一定電流，其表面應就會被電解化上一層氧化膜，而氧化膜的厚薄可決定顏色的變化，而並無需外加元素。現在可做的顏色有金、黑、藍、褐、花等各種顏色。它的這一特性使首飾設計更多彩更時尚。

五． 鈦不易變形，不用重新整形：
鈦硬度高，不易變形，不象普通金銀首飾等佩帶一段時間後需要重新整形。原子結構
鈦位於元素周期表中ⅣB族，原子序數為22，原子核由22個質子和20-32個中子組成，核外電子結構排列為1S22S22P63S23D24S2。原子核半徑5x10-13厘米。
物理性質
鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），熔點1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點3260±20℃，汽化潛熱 102.5-112.5千卡/克原子，臨界溫度4350℃，臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差，近似或略低於不銹鋼，鈦具有超導性，純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時，鈦的熱容為0.126卡/克原子·度，熱焓1149卡/克原子，熵為7.33卡/克原子·度，金屬鈦是順磁性物質，導磁率為1.00004。
鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達50-60%，斷面收縮率可達70-80%，但強度低，不宜作結構材料。鈦中雜質的存在，對其機械性能影響極大，特別是間隙雜質（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強度，顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能，就是通過嚴格控制其中適當的雜質含量和添加合金元素而達到的。
化學性質
鈦在較高的溫度下，可與許多元素和化合物發生反應。各種元素，按其與鈦發生不同反應可分為四類：
第一類：鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物；
第二類：過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體；
第三類：鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體；
第四類：惰性氣體、鹼金屬、鹼土金屬、稀土元素（除鈧外），錒、釷等不與鈦發生反應或 基本上不發生反應。

鈦的存在
鈦在地殼中的豐度為0.63% ，居元素分布序列中的第十位，僅次於氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫，比常見的鋅、鉛、鎳、銅的總和還要多16倍，但大部分處於分散狀態。主要的礦物有金紅石（TiO2）和鈦鐵礦（FeTiO3)組成復雜的釩鈦鐵礦。我國鈦蘊藏量居全球之首，僅四川攀枝花地區的礬鈦鐵礦，儲量約15億噸，佔全國已探明儲量的97% 。
三、鈦的冶煉
鈦在1791年被發現，而第一次製得純凈的鈦卻是在1910年，中間經歷了一百餘年。原因在於：鈦在高溫下性質十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。
工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法製取二氧化鈦，再由二氧化鈦製取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發生下面的化學反應：
FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
為了除去雜質Fe2(SO4)3，加入鐵屑，Fe3+ 還原為Fe2+，然後將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產品結晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉澱，反應是：
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
鍛燒偏鈦酸即製得二氧化鈦：
H2TiO3 == TiO2+H2O
工業上制金屬鈦採用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進行氯化處理，並使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。
TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO­
在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：
TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti
這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最後製成各種鈦材。
四、鈦及鈦合金的特性、用途
純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優良性能。鈦的密度為4.54g／cm3，比鋼輕43% ，比久負盛名的輕金屬鎂稍重一些。機械強度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點1942K，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K。
鈦屬於化學性質比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的緻密的氧化物保護膜，可以抵抗強酸甚至王水的作用，表現出強的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、鹼、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。
液態鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中製得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。
鈦合金製成飛機比其它金屬製成同樣重的飛機多載旅客100多人。製成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80% 。同時，鈦無磁性，不會被水雷發現，具有很好的反監護作用。
鈦具有親生物性。在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用於制醫療器械，制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些「鈦骨」上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞，使免疫力增強這一作用已被證實。
五、鈦的化合物及用途
重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。
純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優良的白色顏料，商品名稱「鈦白」。它兼有鉛白(PbCO3)的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，製成高級白色油漆；在造紙工業中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業上作為添加劑，改善其性能；在許多化學反應中用作催化劑。在化學工業日益發展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細化工產品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。
四氯化鈦是一種無色液體；熔點250K、沸點409K，有制激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。
TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰爭中。在農業上，人們用TiCl4形成的濃霧復蓋地面，減少夜間地面熱量的散失，保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。
將TiO2和BaCO3一起熔融製得偏鈦酸鋇：
TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2­
人工製得的BaTiO3具有高的介電常數，由它製成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的「壓電性能」，其晶體受壓會產生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置於超聲波中，它受壓便產生電流，通過測量電流強弱可測出超聲波強弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發利用，它愈來愈廣泛地用來製造非線性元件、介質放大器、電子計算機記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強磁、半導體材料、光學儀器、試劑等。
鈦、鈦合金及鈦化合物的優良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產成本之高，使應用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的治煉技術不斷改進和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應用將會得到更大的發展。
使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)工業純鈦（TA1、TA2、TA3）。

⑹ 鈦的基礎知識及鈦合金的分類

◎ 一種金屬元素，灰色，能在氮氣中燃燒，熔點高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料，主要用於航天工業和航海工業。

從發現鈦元素到製得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，認識其本來的真面目，則是20世紀40年代以後的事情了。

地理表面十公里厚的地層中，含鈦達千分之六，比銅多61倍。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。

發展歷程
鈦元素發現於1789年，1908年挪威和美國開始用硫酸法生產鈦白，1910年在試驗室中第一次用鈉法製得海綿鈦，1948年美國杜邦公司才用鎂法成噸生產海綿鈦---這標志著海綿鈦即鈦工業化生產的開始。
中國鈦工業起步於20世紀50年代。1954，北京有色金屬研究總院開始進行海綿鈦制備工藝研究，1956年國家把鈦當作戰略金屬列入了12年發展規劃，1958年在撫順鋁廠實現了海綿鈦工業試驗，成立了中國第一個海綿鈦生產車間，同時在沈陽有色金屬加工廠成立了中國第一個鈦加工材生產試驗車間。
20世紀60-70年代，在國家的統一規劃下，先後建設了以遵義鈦廠為代表的10餘家海綿鈦生產單位，建設了以寶雞有色金屬加工廠為代表的數家鈦材加工單位，同時也形成了以北京有色金屬研究總院為代表的科研力量，成為繼美國、前蘇聯和日本之後的第四個具有完整鈦工業體系的國家。
1980年前後，我國海綿鈦產量達到2800噸，然而由於當時大多數人對鈦金屬認識不足，鈦材的高價格也限制了鈦的應用，鈦加工材的產量僅200噸左右，我國鈦工業陷入困境。在這種情況下，由當時國務院副總理方毅同志倡導，朱鎔基和袁寶華同志支持，於1982年7月成立了跨部委的全國鈦應用推廣領導小組，專門協調鈦工業的發展事宜，促成了20世紀80年代至90年代初期我國海綿鈦和鈦加工材產銷兩旺、鈦工業快速平穩發展的良好局面。
綜上所述，我國鈦工業大致經歷了三個發展期：即20世紀50年代的開創期，60-70年代的建設期和80-90年代的初步發展期。在新世紀，得益於國民經濟的持續、快速發展，我國鈦工業也進入了一個快速成長期。

鈦耐腐蝕，所以在化學工業上常常要用到它。過去，化學反應器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統統換掉。現在，用鈦來製造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續不斷地使用五年，計算起來反而合算得多。

在電化學中，鈦是單向閥型金屬，電位很負，通常無法用鈦作為陽極進行分解。

鈦的最大缺點是難於提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心地防止這些元素「侵襲」鈦。在冶煉鈦的時候，空氣與水當然是嚴格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧。現在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。

人們利用鈦在高溫下化合能力極強的特點，在煉鋼的時候，氮很容易溶解在鋼水裡， 當鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質量。所以煉鋼工人往鋼水裡加進金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。

當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500℃。如用比較耐熱的鋁合金製造機翼，一到二三網路也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦仍舊有很好的韌性而不發脆。

利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦製成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬萬萬分之一。

鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強，不易起化學變化，永遠是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點很高，被用來製造耐火玻璃，釉料，琺琅、陶土、耐高溫的實驗器皿等。

二氧化鈦是世界上最白的東西， 1克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積塗得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白並且不透明，效果比其他物質大10倍，因此，鈔票紙和美術品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。

四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農業上，人們利用四氟化鈦來防霜。

鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當它受壓力而改變形狀的時候，會產生電流，一通電又會改變形狀。於是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產生電流，由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產生超聲波。現在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時候的壓力；醫生用它製成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。

冶煉鈦時，要經過復雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應，就得到「海綿鈦」。這種多孔的「海綿鈦」是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但製造這種電爐又談何容易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態鈦的坩堝，因為一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就會被液態鈦奪走。後來，人們終於發明了一種「水冷銅坩堝」的電爐。這種電爐只有中央一部分區域很熱，其餘部分都是冷的，鈦在電爐中熔化後，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經能夠生產幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。

元素名稱：鈦

元素原子量：47.87

元素在海水中的含量:(ppm)
0.00048

元素在太陽中的含量:(ppm)
4

元素類型：金屬

核內質子數：22

核外電子數：22

核電核數：22

質子質量：3.6806E-26

質子相對質量：22.154

原子體積:(立方厘米/摩爾)

10.64

地殼中含量：（ppm）
5600

以下為增加內容：
氧化態：
Main Ti+4

Other Ti-1, Ti0, Ti+2, Ti+3

所屬周期：4

所屬族數：IVB

摩爾質量：48

氫化物：TiH4

氧化物：TiO
最高價氧化物化學式：TiO2
密度：4.54g/cm3
熔點：1660.℃
沸點：3287.0 ℃

電離能 (kJ /mol)
M - M+ 658
M+ - M2+ 1310
M2+ - M3+ 2652
M3+ - M4+ 4175
M4+ - M5+ 9573
M5+ - M6+ 11516
M6+ - M7+ 13590
M7+ - M8+ 16260
M8+ - M9+ 18640
M9+ - M10+ 20830

外圍電子排布：2 8 8 4
核外電子排布：2,8,10,2

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數：
a = 295.08 pm
b = 295.08 pm
c = 468.55 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°

莫氏硬度：6

聲音在其中的傳播速率：（m/S）5090

顏色和狀態：銀灰色金屬

原子半徑：2

常見化合價：+2,+3,+4

發現人：格列高爾 發現年代：1791年

發現過程：

鈦是英國化學家格雷戈爾(Gregor R W ，1762—1817。)在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時發現的。四年後，1795年，德國化學家克拉普羅特(Klaproth M H ，1743—1817。)在分析匈牙利產的紅色金紅石時也發現了這種元素。他主張採取為鈾(1789年由克拉普羅特發現的)命名的方法，引用希臘神話中太旦神族「Titans」的名字給這種新元素起名叫「Titanium」。中文按其譯音定名為鈦。
格雷戈爾和克拉普羅特當時所發現的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。因為鈦的氧化物極其穩定，而且金屬鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化合，所以單質鈦很難製取。直到1910年才被美國化學家亨特(Hunter M A )第一次製得純度達99.9%的金屬鈦。
元素描述：

具有金屬光澤，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔點1660±10℃。沸點3287℃。化合價+2、+3和+4。電離能為6.82電子伏特。鈦的主要特點是密度小，機械強度大，容易加工。鈦的塑性主要依賴於純度。鈦越純，塑性越大。有良好的抗腐蝕性能，不受大氣和海水的影響。在常溫下，不會被稀鹽酸、稀硫酸、硝酸或稀鹼溶液所腐蝕；只有氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸等才可對它作用。

元素來源：

鈦屬於稀有金屬，在地殼中的豐度占第七位，有0.42%。用於冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）和鈣鈦礦等。礦石經處理得到易揮發的四氯化鈦，再用鎂還原而製得純鈦。

元素用途：

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。

元素輔助資料：

鈦的主要礦石是金紅石TiO2和鈦鐵礦FeTiO3，它的發現也正是從這兩種礦石的分析而來。早在1791年英國英格蘭西南端康沃爾（Cornwall）郡門拉陳（Menacan）教區的牧師格累高爾，也是一位科學家，分析出產在他教區內的一種黑色礦砂，也就是今天成為鈦鐵礦的礦石時發現了一種新的金屬物質並命名為menacenite。三年後，1795年，克拉普羅特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地區出產的金紅石，認識到它是一種新金屬的氧化物，具有抵抗酸、鹼溶液的特性，借用希臘神話中大地的第一代兒子們泰坦神族Titans，命名這個金屬為titanium，元素符號定為Ti。兩年後，克拉普羅特證實格累高爾發現的menacenite就是鈦。

鈦對於酸、鹼具有較強的耐腐蝕性，已成為化工生產中重要的材料。

鈦一般被認為是稀有金屬，其實它在地殼中的含量相當大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大，甚至比氯、磷都大。

鈦的冶煉
鈦在1791年被發現，而第一次製得純凈的鈦卻是在1910年，中間經歷了一百餘年。原因在於：鈦在高溫下性質十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。

工業上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法製取二氧化鈦，再由二氧化鈦製取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發生下面的化學反應：

FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O

為了除去雜質Fe2(SO4)3，加入鐵屑，Fe3+ 還原為Fe2+，然後將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產品結晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉澱，反應是：
Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4

鍛燒偏鈦酸即製得二氧化鈦：
H2TiO3 == TiO2+H2O

工業上制金屬鈦採用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進行氯化處理，並使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。

TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-

在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：

TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti

這種海綿鈦經過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最後製成各種鈦材。

鈦及鈦合金的特性、用途
純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優良性能。鈦的密度為4.54g／cm3，比鋼輕43% ，比久負盛名的輕金屬鎂稍重一些。機械強度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點1942K，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K。

鈦屬於化學性質比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的緻密的氧化物保護膜，可以抵抗強酸甚至王水的作用，表現出強的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、鹼、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。

液態鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中製得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。

鈦合金製成飛機比其它金屬製成同樣重的飛機多載旅客100多人。製成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80% 。同時，鈦無磁性，不會被水雷發現，具有很好的反監護作用。

鈦具有「親生物「』性。在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用於制醫療器械，制人造髖關節、膝關節、肩關節、脅關節、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當新的肌肉纖維環包在這些「鈦骨」上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。

鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞，使免疫力增強這一作用已被證實。

鈦的化合物及用途
重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。

純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優良的白色顏料，商品名稱「鈦白」。它兼有鉛白(PbCO3)的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，製成高級白色油漆；在造紙工業中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業

中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業上作為添加劑，改善其性能；在許多化學反應中用作催化劑。在化學工業日益發展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細化工產品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。

四氯化鈦是一種無色液體；熔點250K、沸點409K，有制激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。

TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl

因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰爭中。在農業上，人們用TiCl4形成的濃霧地面，減少夜間地面熱量的散失，保護蔬菜和農作物不受嚴寒、霜凍的危害。

將TiO2和BaCO3一起熔融製得偏鈦酸鋇：

TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2-

人工製得的BaTiO3具有高的介電常數，由它製成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的「壓電性能」，其晶體受壓會產生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置於超聲波中，它受壓便產生電流，通過測量電流強弱可測出超聲波強弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發利用，它愈來愈廣泛地用來製造非線性元件、介質放大器、電子計算機記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強磁、半導體材料、光學儀器、試劑等。

鈦、鈦合金及鈦化合物的優良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產成本之高，使應用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的冶煉技術不斷改進和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應用將會得到更大的發展。

鈦產品：
鈦及鈦合金是極其重要的輕質結構材料,在航空、航天、車輛工程、生物醫學工程等領域具有非常重要的應用價值和廣闊的應用前景。

類型：典化鈦，工業純鈦， α 型鈦， β 型鈦， α +β型鈦

主 要 特 性：

工業純鈦：工業純鈦的雜質含量較化學純鈦要多，因此其強度、硬度也稍高，其力學性能及化學性能與不銹鋼相近，比起鈦合金純鈦強度較好，在抗氧化性方面優於奧氏體不銹鋼，但耐熱性較差，TA1、TA2、TA3依次雜質含量增高，機械強度、硬度依次增強，但塑性韌性依次下降。

β 型鈦：β型鈦合金屬可熱處理強化，合金強度高、焊接性、壓力加工性良好，但性能不穩定，且熔煉工藝復雜。

A、β鈦板：0.5-4.0mm
B、眼鏡板（純鈦）：0.8-8.0mm
C、標板（純鈦）：1 x 2m 厚度：0.5-20mm
D、電鍍及其它行業用板（純鈦）：0.1-50mm
用途：電子、化工、鍾表、眼鏡、首飾、體育用品、機械設備、電鍍設備、環保設備、高爾夫球及精密加工等行業。

鈦管規格：φ6-φ120mm 壁厚：0.3-3.0mm
鈦管用途：環保設備、冷卻管、鈦發熱管、電鍍設備、戒指及各種精密電器用管等行業。

A、β鈦絲規格：φ0.8-φ6.0mm
B、眼鏡鈦絲規格：φ1.0-φ6.0mm專用鈦絲
C、鈦絲規格：φ0.2-φ8.0mm掛具專用
鈦絲用途：軍工、醫用、體育用品、眼鏡、耳環、頭飾、電鍍掛具、焊絲等行業。

A、方棒規格：方條：8-12mm
B、磨光圓棒：φ4-φ60mm
C、毛棒、黑皮棒：φ6-φ120mm
鈦棒用途：主要用於機械設備、電鍍設備、醫用、各種精密機件等行業。

⑺ 為什麼鈦硬度大，密度小

鈦是鋼與合金中重要的合金元素，鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），高於鋁而低於鐵、銅、鎳。但比強度位於金屬之首。

密度大，分子之間的孔隙較小，硬度大。

熔點1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點3260±20℃，汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子，臨界溫度4350℃，臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差，近似或略低於不銹鋼，鈦具有超導性，純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。

在25℃時，鈦的熱容為0.126卡/克原子度，熱焓1149卡/克原子，熵為7.33卡/克原子·度，金屬鈦是順磁性物質，導磁率為1.00004。

(7)鈦知識大全擴展閱讀：

鈦在較高的溫度下，可與許多元素和化合物發生反應。各種元素，按其與鈦發生不同反應可分為四類：

第一類：鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物；

第二類：過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體；

第三類：鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體；

第四類：惰性氣體、鹼金屬、鹼土金屬、稀土元素（除鈧外），錒、釷等不與鈦發生反應或基本上不發生反應。與化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱時與鈦發生反應生成TiF4，反應式為

Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡

⑻ 鈦合金的主要用途是什麼

1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家，尤其是美國，60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家，日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展，鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。從全球角度來看，航空業對鈦市場起著決定性的作用，從歷史上看，鈦行業大的周期輪回都和航空業的冷暖密切相關。

2、民用飛機

(1)減輕結構重量、提高結構效率

(2)符合高溫部位的使用要求

(3)符合與復合材料結構相匹配的要求

(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求

3、軍事飛機

軍用武器的開發與采購不斷向著輕便、靈活方向發展，為了滿足戰斗機對戰斗性能要求，除了採用先進的設計技術外，還必須採用額性能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。

自20世紀60年代以來，國外軍用飛機的鈦量逐年增加，當前歐美設計的各種先進軍用戰斗機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上，並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。

4、汽車

降低燃油消耗、減少有害廢棄物（CO2、NOX 等）排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明，輕量化是實現節省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質量每降低10%，燃料消耗可節省8%-10%，廢氣排放可減少10%。

在駕駛方面，汽車輕量化後加速性能提高，車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮，汽車輕量化後，碰撞時慣性小，制動距離減少。

汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料，如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料（鋼鐵）。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材，日本汽車用鈦已超過600噸，隨著全球汽車工業的發展，汽車用鈦還在快速增加。

5、醫療行業

鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近，對人體組織具有良好的生物相容性、無毒副作用。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較，使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點：

1 質輕；2 彈性模量低；3無磁性；4 無毒性；5 抗腐蝕性；6 強度高、韌性好。

外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中，取得了良好的效果，被醫學界給予了很高的評價。

6、化工行業

鈦具有優良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能，被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中，用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量，提高產品質量，延長設備使用壽命，減少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。

7、海洋工程

隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭，人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕性能，大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開采等領域。

8、日常生活

鈦在日常生活中的應用非常廣泛，可謂無處不在，例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。

鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用，從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴展到了高爾夫球頭、球桿以及賽車等。

2008年我國體育休閑占總消費量的13%，其中僅高爾夫球頭和球桿的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎，目前有近50價公司生產鈦自行車，美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。

鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中，而且鈦又不易與皮膚發生過敏，並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩，因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。

(8)鈦知識大全擴展閱讀

鈦被認為是一種稀有金屬，這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富，在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣布於地殼及岩石圈之中。鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。

從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦，可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(TiCl4)（作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護）及三氯化鈦（TiCl3)（用於催化聚丙烯的生產）。

⑼ 關於鈦管的知識

鈦管特性:低密度、重量輕、強度高、亦有良好的抗腐蝕能力,工藝性能好、耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強鹼等。所用的鈦材料也不同，TA1,TA2,TA3,TA4,TA5,TA7等，就看是用在哪個方面了！希望能幫到你!

⑽ 金屬鈦為什麼不能被廣泛的應用

鈦的原子序數為22，是一種難熔金屬，廣泛用於航空航天和製造業，具有堅固輕巧的特性。你知道下面關於鈦的知識嗎？

強度是鋁的兩倍

鈦的強度大約是鋁的兩倍，對於需要使用高強度金屬的高應力應用，鈦是無法被替代的。盡管鋼的強度與鈦相當，但鋼卻比鈦重約45％。

鈦不僅輕巧，而且堅固耐用，並天然抗腐蝕。鈦最初接觸氧氣時，會形成一層薄的氧化物，該氧化物可保護其餘金屬免受進一步腐蝕。一些金屬加工公司向鈦中添加其他金屬，製造出具有出色防腐蝕性能的鈦合金。

不是自然存在的

鈦不是自然存在於地殼中的，而是在金紅石、鈦鐵礦和蝶粉礦物中提取出的。

用於醫療植入物

鈦通常用於醫療植入物，因為它很少會被人體排斥，被認為是世界上生物相容性最高的金屬，能夠承受人體內部的獨特環境。與用於醫療植入物的其他金屬相比，它具有較低的排斥風險。

地殼只有0.63％是鈦

鈦是地殼中第九豐富的元素，相對稀少。由於可用的鈦很少，因此生產的成本要高於其他金屬。當然，其獨特的特性——堅固、輕巧且自然抗腐蝕——使其在某些應用中非常值得投資。

熔點高

鈦也具有高熔點，達到1678攝氏度。相比較而言，鋁的熔點僅為660攝氏度，鐵的熔點為1538攝氏度。當然，鈦的熔點雖然高，與金屬鎢相比還是小巫見大巫，在自然形態下，鎢的熔點達到驚人的3380攝氏度。