钛的用途有哪些?
钛是一种化学元素,化学符号Ti,原子序数22,在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。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。钛被认为是一种稀有金属,这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富,在所有元素中居第十位,在金属元素中,钛的储量仅次于铁、铝、镁,居第四位。由于钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点,其商业价值在二十世纪五十年代开始被人们所认识。
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。
钛的发展历史
编辑从发现钛元素到制得纯品,历时一百多年。而钛真正得到利用,认识其本来的真面目,则是20世纪40年代以后的事情了。首先发现的钛矿石是一种黑色沙子叫做钛铁砂,是由格雷戈尔(Reverend William Gregor)在康沃尔于1791年发现的。他分析了它并推断其是由铁和一种未知金属的氧化物组成,并报告给了康沃尔的皇家地质学会。在1795年,德国柏林的科学家克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)研究了一种来自匈牙利的叫做Sch?rl的红色矿石。这是金红石(TiO2)的一种形式,而且意识到这是一种未知元素的氧化物,将此元素命名为titanium(钛)。当他被告知格雷格尔的发现时,他研究了钛铁砂并确认了它也包含钛。直到1910年,工作于美国通用电气的亨特(M. A. Hunter)才制造出了纯净的钛金属,由加热和钠金属实现。