與鈦相關(guān)的性質(zhì)

1、1金屬鈦的生產(chǎn)方法簡介鈦的提取冶金復(fù)雜而困難，流程長，能耗大，因此成本高、價格貴。如果從采礦開始，到加工制成可供使用的各種型材，其工藝過程主要步驟為：1→金紅石精礦→鈦鐵精礦→富集→富鈦料→氯化→粗TiCl4→精制→精TiCl4→金屬熱還原→蒸餾或酸浸→海綿鈦→熔鑄→鈦及鈦合金錠→型材加工→鈦材或鈦零部件（供各領(lǐng)域應(yīng)用）上述步驟中，如果原料是天然金紅石，則不經(jīng)富集步驟而直接進(jìn)行氯化。歷史上許多冶金工作者曾對制取金屬鈦的各種方法進(jìn)行過研究

2、，對各種可能的途徑進(jìn)行了探索試驗。以含TiO2的富鈦料為原料制取金屬鈦的可能途徑很多，已研究過的方法概括在圖15中。而獲得大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的方法主要是TiCl4鎂熱還原真空蒸餾法（簡稱鎂法或克勞爾法）。鈉熱還原法（簡稱鈉法或亨特法）雖有某些優(yōu)點，也曾被采用，但該法生產(chǎn)的海綿鈦質(zhì)量始終不如鎂法海綿鈦，因此近年來鈉法逐漸減少，而鎂熱還原真空蒸餾法已占據(jù)主導(dǎo)地位，本書以后各章主要介紹鎂還原真空蒸餾法生產(chǎn)海錦鈦。鎂還原真空蒸餾法制取海綿鈦的原則性

3、流程如圖16所示。海綿鈦是一種中間產(chǎn)品，可在市場上交易。但因海綿鈦還含有C、N、O等許多雜質(zhì)，硬度大，不易加工成材，因此一般不能直接利用，還需進(jìn)一步熔煉提純生產(chǎn)致密金屬鈦（及其合金）并進(jìn)一步加工成各種型材，如管、板、棒、環(huán)及其它異型材等才能供其它工業(yè)部門使用。鈦材除純鈦外，目前世界上已能生產(chǎn)近30種牌號的鈦合金。其中應(yīng)用最廣的是Ti6Al4V，Ti6Al6V2Sn，Ti5Al6V2.5Sn等。圖16鎂還原法生產(chǎn)工藝流程簡圖圖17為鈦材加

4、工生產(chǎn)的方框流程圖。表116列出了2000~2006年這7年世界主要鈦材生產(chǎn)地區(qū)的情況。鈦礦床→采礦→選礦鈮、鉭，因原子最外層電子數(shù)相同，只是次外層電子數(shù)不同，性質(zhì)上也有某些近似之處，鈦也可與這些元素形成無限固溶體。在自然界產(chǎn)出的鈦礦物中，也經(jīng)常伴生有這些元素。致密金屬鈦呈銀白色，外觀似不銹鋼；鈦粉呈深灰色。其原子的電子構(gòu)型為1s22s22p63s23p63d24s2。鈦的熔點高、密度?。ㄖ挥袖摰?7%）、強(qiáng)度大（等于鋼）、易加工成形，

5、且具優(yōu)異的耐腐蝕性能。因而是一種很有應(yīng)用價值的金屬。金屬鈦的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)鈦的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)如表21所示?；瘜W(xué)性質(zhì)在較高溫度下，鈦可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。圖21表示鈦與周期表中元素相互作用的情況。由圖可見，可分為五種情況：第一種情況，鈦與同族元素鋯、鉿在所有濃度和溫度范圍內(nèi)都生成無限固溶體（形成TiZr、TiHf合金）；第二種情況，鄰族元素鈧、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈾與βTi形成無限固溶體，但與αTi形成有限固溶體（

6、形成TiSc、TiV、TiNb、TiTa、TiCr、TiMo、TiW、TiU合金）；第三種情況，鈦與錳、鐵、鈷、鎳、鋁、錫、鎵、硼、硅、銅、鉍、錒、釷、氫、氮、碳等形成有限固溶體和化合物（形成TiMn、TiFe、TiCo……等二元系合金）；第四種情況，鈦與鹵素和硫、硒、碲等氧族元素形成離子化合物。在工業(yè)生產(chǎn)中，TiCl4是鎂(及鈉)熱還原制鈦的原料，TiI4是熱離解法制高純鈦的原料。第五種情況，鈦與惰性氣體、堿金屬、堿土金屬、稀土元素（