為什么聽到鈦合金都覺得很牛，到底是一種什么樣的材料？

作者：本站　來源：本站　日期：2020-09-11 23:07:49　人氣：59

　　為什么聽到鈦合金都覺得很牛，到底是一種什么樣的材料？

　　我們?cè)谝恍╇娨暪?jié)目或者網(wǎng)絡(luò)上，經(jīng)常能看到介紹建造航母有多么的燒錢，這是因?yàn)楹侥傅慕ㄔ煨枰婕暗胶芏嗉夹g(shù)領(lǐng)域和相關(guān)的材料，所以說建造航母光有錢還不夠，還需要有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)和材料研發(fā)能力。

　　曾經(jīng)有報(bào)道說航母甲板上一顆鉚釘就能換一輛轎車，可見有多燒錢，這種鉚釘也不是普通的鉚釘，它是用鈦合金材料制成的鉚釘，這種昂貴的鈦合金鉚釘并不是滿甲板都是，也只有在起落戰(zhàn)斗機(jī)的地方才有。

　　因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)在起飛時(shí)會(huì)噴出超過1000攝氏度的高溫，這就需要對(duì)甲板有耐高溫的要求，而對(duì)耐高溫材料的焊接技術(shù)又不成熟，所以甲板之間的拼裝就需要靠鈦合金鉚釘來完成。

　　鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入了其它元素組成的合金，鈦合金材料具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度大，彈性小，耐高溫和耐腐蝕等特點(diǎn)，主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭，導(dǎo)彈的部件，（普通工業(yè)也會(huì)用到鈦，鈦的等級(jí)也有很多，不同行業(yè)根據(jù)要求會(huì)選擇合適等級(jí)的鈦。）

　　鈦合金是比較年輕的一種金屬，從被研發(fā)出來到現(xiàn)在也就六，七十年的歷史，進(jìn)入20世紀(jì)后傳統(tǒng)的鋼鐵和鋁已經(jīng)不能滿足航天航空，航海等領(lǐng)域的需求，在1954年由美國(guó)公司研發(fā)出了鈦合金材料。

　　每當(dāng)說起一個(gè)產(chǎn)品的材料采用了鈦合金時(shí)，就會(huì)吸引很多人的眼球，因?yàn)殁伜辖疬@種材料特別的貴，在很多人眼中鈦合金都是高檔金屬材料的代名詞，這么金貴的材料一般都是用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，它還是一些尖端武器裝備的理想材料。

　　但事實(shí)上，組成鈦合金這種材料的主要金屬鈦并不稀有，在地球上鈦元素的含量占到地殼總質(zhì)量的0.45%，僅次于鐵，鋁，鎂等金屬元素，目前已知的鈦礦物種類就超過了140多種，儲(chǔ)量也是很豐富的。

　　在自然界中鈦存在于鈦鐵礦和金紅石等礦物中，純鈦呈銀灰色，同時(shí)它也是一種輕質(zhì)金屬，鈦的密度只有4.54克每立方厘米，熔點(diǎn)在1668攝氏度，具有可塑性。

　　而真正讓鈦備受追捧的還是它本身具有的特性，作為一種輕質(zhì)金屬，在所有元素中，鈦的重量與強(qiáng)度的比例高，重量比鋼輕44%，但機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼差不多，比鋁強(qiáng)3倍，鈦擁有極強(qiáng)的抗腐蝕能力，與鋁相似的是鈦在常溫下表面也會(huì)覆蓋一層致密的氧化膜。

　　其無毒，無磁的特點(diǎn)也很適合于工業(yè)生產(chǎn)，液態(tài)鈦幾乎可以與所有金屬相溶，因此可以與多種金屬形成合金，通過加入一定比例的其它金屬元素，可以讓冶煉出來的鈦合金在保證重量輕，強(qiáng)度大，耐腐蝕特性的同時(shí)，還擁有更大的強(qiáng)度或者更強(qiáng)的耐高溫度性能，甚至還擁有記憶能力，鈦是與人體相容的一種金屬，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有使用，比如心臟支架，骨科鈦板等，日常生活中一些眼鏡框，手表框，還有一些體育用品也會(huì)廣泛使用鈦合金。

　　這就會(huì)涉及到金屬的冶煉技術(shù)，鈦合金對(duì)冶煉環(huán)境及其苛刻，鈦在高溫條件下化學(xué)活性小，所以冶煉鈦合金必須要在高溫下進(jìn)行，一般情況下鈦合金冶煉溫度要在800攝氏度以上，并且還要在真空的環(huán)境下操作，這個(gè)冶煉環(huán)境相對(duì)于鋼鐵等金屬要高很多，正所謂物以稀為貴，久而久之鈦合金就成了所謂的稀有金屬，這就導(dǎo)致了它的價(jià)格居高不下。

　　雖然鈦合金的產(chǎn)量低價(jià)格貴，但并不代表用得少，特別是各國(guó)在一些尖端武器裝備和國(guó)之重器上對(duì)鈦合金的使用也是很豪放的，據(jù)透露，中國(guó)殲-20使用的鈦合金大約占機(jī)身重量的20%，這些鈦合金主要用于機(jī)身的結(jié)構(gòu)材料。

　　目前鈦合金材料在航空航天工業(yè)中應(yīng)用是較多的，所以也將鈦合金叫作“空間金屬”，它重量輕，強(qiáng)度大又耐高溫，特別適合制造航空航天器，很多以前使用鋁合金的部件都改用了鈦合金。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在飛機(jī)的航速時(shí)是音速的3倍以上，這么快的超音速飛行，會(huì)使飛機(jī)與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱，一般當(dāng)飛行速度達(dá)到音速2倍以下時(shí)機(jī)身用鋁合金就可以了，當(dāng)飛行速度達(dá)到音速的2倍以上時(shí)，鋁合金就經(jīng)受不住了，就必須采用耐高溫和性能更好的鈦合金，當(dāng)飛行速度超過音速的3倍時(shí)，機(jī)身就要使用更多的鈦合金。

　　一些攻擊核潛艇的內(nèi)壓艇殼，魚雷艙等部件都是用鈦合金打造，鈦合金材料無磁，耐腐蝕，強(qiáng)度極高，可以有效的抵抗炸彈的沖擊波，還有就是能夠下潛得更深，例如我國(guó)“蛟龍?zhí)枴陛d人艙就使用了鈦合金材料，能夠下潛到7000多米的深海，這就相當(dāng)于每平方米要承受7000噸的壓力，壓力大得驚人啊。

　　現(xiàn)在各國(guó)除了在航空，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，潛艇，戰(zhàn)機(jī)等高精尖設(shè)備上大量使用鈦合金外，在常規(guī)或者單兵裝備上也廣泛使用鈦合金，例如榴彈炮，防彈頭盔等。