钛在不同领域应用的研究进展

同艳维

攀枝花学院钒钛学院四川攀枝花617000

摘要：钛具有熔点高、耐腐蚀、无磁性、屈服强度高等特点，本文主要就结合钛的优良性能，介绍了钛在海洋建筑和船舶、医学医疗、交通运输、计算机、超硬材料等多方面的应用，对钛未来的发展前景进行了展望。

关键词：钛，应用，性能，展望

TheResearchProgressofTitaniuminDifferentFields

TongYanwei

(CollegeofVanadiumandTitanium,Panzhihua617000)

Abstract：Titaniumhasthehighmeltingpoint,goodnavigability,highyieldstrengthandetc.Thispapermakesabriefintroductiononmanyapplicationsoftitaniumsuchas,marineworksandshopping,medicalscience，transportation,computerandsuperhardmaterials.Theforegroundoftitaniumhasbeenprospect.

Keywords:titanium,application,performance,prospect

1.引言

金属钛是优质耐蚀轻型结构材料，新型的功能材料和重要的生物工程材料，被誉为仅次于钢铁和铝的正在崛起的“第三金属”、“太空金属”和“海洋金属”，在航天航空、海洋建筑和船舶、医学医疗、交通运输、计算机等方面有广泛的应用前途。钛是战略金属材料，既是国防尖端武器的关键材料，又是传统工业改造提升和技术创新的重要材料。世界各国的经济发展表明，先进的钛工业是综合国力的重要标志，大力发展钛工业对国民经济的建设具有重大意义。本文主要介绍钛的性能及其在一些新领域的应用及展望。

2.钛在各领域的主要应用

2.1钛在海洋建筑及船舶上的应用

众所周知，海洋建筑是处在海水和海盐粒子严重腐蚀的环境中，在该领域，钛以优异的耐腐蚀性能发挥了极其重要的作用。海洋建筑领域，钛的应用主要有三类：（1）钢结构防腐蚀，（2）耐腐蚀结构件，（3）混凝土机构件防腐蚀。在日本，东京湾横跨道路桥的桥桩上，采用了钛包覆钢板，是最早利用钛进行防腐蚀处理的应用实例。海洋船舶使用钛时，除了考虑它的耐腐蚀性能外，其轻量化也是主要考虑因素之一。

2.2医学医疗用钛

钛的密度低，强度高，比强度大，无磁性，热导系数小，优良的耐腐蚀性等一列的特点使得钛在医学医疗方面有着广泛的应用，并且有着更好的应用前景。钛及钛合金在牙科上的应用主要是由于钛具有优良的耐蚀性及人体亲和性，且由于其金属过敏性及比强度等适合在牙科领域使用。牙外科使用的金属，从二十世纪的汞合金及金属牙冠等开始，六十年代主要使用金、银、钯等，七十年代后不锈钢成为牙齿矫正用永久性和可拆卸器械最常用材料，九十年代后钛铸造技术得以推广应用[1]。在用于人体硬组织修复的金属材料中，钛的弹性模量与人体组织最接近，这可以减轻金属种植体与骨组织之间的机械不适应性[2,3]。

2.3钛车辆交通工业的应用

利用高比强度和优越耐腐蚀性的特点，钛在车辆交通工业中得到了广泛的应用，这个领域也是近十年应用增长最快的领域。比如在高速列车上、汽车、摩托车、自行车等上的应用。在这方面使用钛可使交通工具质量大大减轻，降低燃料消耗，提高其工作效率，改善环境和降低噪音。在汽车上用钛制成的弹簧可比钢的减轻60~70%的重量。使用钛制排气系统和悬挂弹簧可为设计者提供两种最大减轻车体重量的方法。随着经济的发展和汽车制造商提高燃料经济性的要求，会有更多的工程设计人员选择钛作为汽车零件，钛最终将在汽车生产工业中占据重要地位，汽车将会代表未来钛金属的一个重要应用市场[5]。现在自行车运动在全世界得到广泛开展，钛自行车特别适合高档次自行车运动的要求，因此钛自行车的销量也在逐步增大。

2.4计算机用钛

由于钛具有质量轻、无金属过敏性、可循环利用等诸多优良特点，因此钛在个人电脑、手机等领域中的应用日益增多。计算机硬盘盘片的市场很大，发展迅速。分析家预测硬盘上产量以每年10%~15%的速度增长，其中硬盘盘片大多采用铝合金制造。由于钛的优良的特性，计算机硬盘盘片用钛合金比通用的铝合金和玻璃硬盘有更好的优越性，如强度高，可减少盘片的厚度，提高存储密度和转速；表面光洁度高，可减少读写磁头和磁盘的距离，提高存储密度；钛盘片还具有损害容许极限高、表面硬度高等特点。

2.5超硬材料用钛

钛具有优良的特性，使得其在超硬材料中发挥这不可替代的作用。主要体现在以下三方面：对超硬材料合成的作用；在超硬材料镀附中的作用；在超硬材料电解提纯方面的作用[6]。首先在超硬材料合成中的作用，在金刚石、立方氮化硼、复合片、聚晶等生产中广泛用钛材来提高材料的质量，生产上常用的静压金刚石，是在相平衡线中部上侧的压力范围内进行的。其次，在超硬材料镀附中的作用，金刚石表明镀钛或钛合金时，由于镀层能与金刚石表面界面形成冶金结合，同时在与金属粉末烧结时，镀层又与结合剂形成冶金结合，可以实现磨粒与金属或陶瓷结合剂的强力结合，大幅度地提高了超硬磨料制造工件的寿命。再次，钛在超硬材料电解提纯中的应用。

2.6生活用品及食品用钛

由于钛的各项优良的性能，除了以上提到的钛的应用领域，钛已被广泛应用于生活的方方面面。钛在体育用品中的应用已相当广泛，如高尔夫球棒和球头、网球拍、登山鞋、滑雪鞋、冰球冰刀、短跑运动鞋鞋钉。除此之外，钛在手表，首饰，滑雪用具，鱼竿等休闲用品上也很多，其用量相当可观。

3结论和展望

纵观国内外钛的应用，应用较早且范围最广的主要是在航空航天领域总之，我们相信随着钛新应用的不断开发与发展，新钛用量的不断上升，未来钛的新应用领域将越来越广泛。

参考文献:

[1]石玉峰.钛的性能与在医疗器械产品中的应用[M].宝鸡:宝鸡有色金属加工厂编.1995，6-14.

[2]C.莱茵斯、M.皮特尔斯.钛与钛合金[M].化学工业出版社.2005，393-395.

[3]张喜燕，赵永庆，白晨光等.钛合金及应用[M].化学工业出版社.2005，299-301.

[4]冯颖芳.钛及钛合金人工关节植入材料[J].稀有金属快报，2002,21(6):15-17.

[5]郭建军，何瑜.钛的新应用及进展[C].钛锆铪分会2009年年会论文集.中国有色金属协会钛锆铪分会，2009,51-53.

[6]郭红，翟丽君，郭永喜等.钛在超硬材料行业中的应用[C].钛锆铪分会2009年年会论文集.中国有色金属协会钛锆铪分会，2009,63-67.

通讯作者：同艳维，女，1984年出生，副教授。研究方向钒钛基新型能源材料，电工触头材料。

基金项目：四川省科技支撑计划项目，项目编号：2018JY0423;四川省教育厅项目，项目编号：15ZB0426