日本钛工业的民用技术走在了世界前列,。与美国不同,日本95%的钛材用于航空之外的领域,其民用钛制品遍及化工、石化、建筑、冶金、医疗、汽车、摩托车、体育(高尔夫球具、网球拍、渔具,钓鱼船等)、日用电子产品(照相机,手表、复印机、打字机、手机、手提电脑等)、炊具(刀、叉、锅、铲等)各个门类
钛是同素异构体,熔点为1668℃,因具有质量轻、强度高、耐热性高、耐低温性能好等特点,是非常重要的航天、航空材料。
沉于深海30至50年不生锈,在介质中稳定,在空气或含氧的介质中会生成氧化膜。“王水”对钛也“无可奈何”。
不含有害重金属,无害,无磁性,与人体组织及血液有相溶性。
钛的发展历程
1947年,人们才开始在工厂里冶炼钛。当年,产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年,年产量达到了 20万吨。钛的屈服强度比钢铁要高,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的屈服强度却比铝大2倍。钛的比强度高于铝和钢,比模量与铝、钢十分接近。在宇宙火箭中,就大量用钛代替钢铁。据统计, 世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上。极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。钛在高温下极易和空气发生反应,但熔点高达1668℃。在常温下,钛不怕王水腐蚀,但不耐5%以上浓度的硫酸和7%盐酸腐蚀。钛不怕常温的海水,有人曾把一块钛沉到海底,五年以后取上来一看,上面粘了许多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪的。
国内研究现状及问题
我国从20世纪70年代开始医用钛合金材料的研究和应用,经过前期对Ti-6Al-4V 、Ti-6Al-7Nb、Ti-5Al-2.5Fe医用钛合金的仿制研究,早在1999年西北有色金属研究院在国内研制出个具有我国自主知识产权近α型新型医用钛合金TAMZ(Ti-2.5Al-2.5Mo-2.5Zr),综合性能与Ti-6Al-7Nb相当。
在2005年,西北有色院又研制出两种新型高强低模量近β型医用钛合金TiZrMoNb(TLE)和Ti Zr Sn Mo Nb (TLM)。中科院金属所也开发出新型低模量近β型钛合金Ti -24Nb-4Zr-7.6Sn(Ti 2448)。另外,北京有色院、哈工大、东北大学、天津大学等单位也在开展新型β型钛合金的应用及相关基础研究。
基于我国国情,拥有约13亿人口和6000万残疾人的大国,而且我国正步入老龄化社会,为此要提供大量优质的生物医用材料及器件以供临床诊治的需要。而我国在医用种植体方面的研究起步较晚,目前人工关节近一半需要进口,而牙科种植体以及一些高端植入物更是90%以上使用进口产品,价格十分昂贵,普通工薪阶层的百姓难以承受。因此,开发没有毒性、低弹性模量且价格低廉的新型植入用钛合金是一个值得研究的课题。