钛合金可以做什么东西（比铁轻比钢硬还能用来做蛋糕）

“钛”以希腊神话中的巨型泰坦命名，是地球上最坚固的金属。大家可能多多少少都听说过“钛”这种金属，就目前而言，它价格昂贵，但它并不是稀有金属，只是由于开采和生产成本高。

你可能知道用钛金属制造的人工关节、高尔夫球杆或是潜水艇，但你知道在白色的蛋糕糖霜里也有钛吗？好吧，下面让我们来了解一下，关于这种以坚韧著称的金属的有趣故事吧！

早在1791年，一位业余的英国矿物学家兼教堂牧师威廉·格雷戈，在康沃尔镇附近的一条小溪里发现了一些奇怪的黑色沙子。在这些黑沙中，部分沙子是有磁性的，格雷戈断定是氧化铁，但另外的物质则是个谜。当然，这肯定是另一种氧化物，但在当时英国皇家地质学会的教科书上可没有。

氧化钛粉末

1795年，德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗斯再次发现了这种奇怪的氧化物，并以希腊神话中奥林匹亚人之前的神灵为其命名为氧化钛。

尽管，纯钛是在18世纪末被发现的，但直到1910年，美国通用电气的化学家马修·亨特才从其氧化物中分离出纯钛。1910年，亨特在一个密封的“炸弹”中，研究出如何在高温高压下从氧化物中剥离这种银色金属。

纯钛拥有地球上所有金属中最高的强度重量比。它和钢一样坚固，但轻了45%。

钛金属固件

这种超乎寻常的强度重量比，使得钛和钛合金（钛和其他金属的混合物）成为飞机发动机和机身、火箭、导弹甚至航天器的首选材料。现代工业中，任何离不开金属部件的设备，都需要尽可能坚硬和轻量化的材料供应。

钛合金发动机叶片

比如，空客A380飞机，世界上最大的客机，它的机体内就包含了高达77吨的钛。大部分都在其巨大的发动机中。

多亏了20世纪30年代的一项名为“诺克斯工艺”的创新冶金技术，钛的商业锻造在20世纪40年代和50年代全面展开。首先应用在军用飞机和潜艇上（主要是美国和俄罗斯），然后在20世纪60年代，开始应用在商用飞机上。

腐蚀是一种电化学过程，随着时间的推移会慢慢地破坏大多数金属。当金属暴露在氧气中，无论是在空气中还是在水下，氧气都会夺取电子，产生我们所说的金属“氧化物”。最常见的腐蚀性氧化物之一是氧化铁，就是铁锈。

但并不是所有的氧化物都能使底层金属受到腐蚀。例如，钛的表面就覆盖着一层薄薄的二氧化钛（TiO2），这实际上反而保护了底层钛免受任何类型的腐蚀，包括电化学腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀。

钛的天然防腐性能使其不仅是飞机的理想材料，而且还是暴露在高腐蚀性海水中的海底部件的理想材料。船舶的螺旋桨几乎都是由钛材料制成的，船舶的内部压载和管道系统以及暴露在海水中的船上硬件也是如此。

保护钛免受腐蚀的二氧化钛薄层，也使其成为植入人体最安全的材料。钛是完全“生物相容的”，这意味着它无毒，不会引起过敏和排异反应，甚至可以与人体组织和骨骼融合。

钛合金颅骨板

钛是骨骼和关节植入物、颅骨板、牙种植体根部、人工眼和耳钉、心脏瓣膜、脊柱融合甚至尿道狭窄的优良外科材料。研究表明，钛植入物会触发人体免疫系统直接在钛表面生长骨骼，这一过程称为骨整合。

钛合金人工髋关节

钛之所以成为髋关节置换术和骨折骨钉的首选材料，是因为钛具有无与伦比的高强度重量比，这使得人体植入物重量更轻，而且钛还具有与人类骨骼相同的弹性。

20世纪末，随着纯钛价格的下降，制造商开始为这种神奇的金属寻找更多的商业用途。钛的轻质和高强度使它非常适合制造运动用品。

钛合金高尔夫球杆

第一批钛制高尔夫球杆在20世纪90年代中期上市。比如，卡拉威生产的钛制的1号木球杆。与其它钢铁或木头材质的1号木相比，这些球杆价格不菲，但它们的成功促使其他体育制造商涉足钛金属。

钛合金公路自行车

现在，在任何对重量、强度和耐用性要求都很高的运动器材中，我们都可以找到钛金属。比如，网球拍、长曲棍球棒、滑雪板、自行车架、棒球棍、徒步旅行和登山器材、野营装备，甚至是专业赛马的马蹄铁。

在全世界每年生产的630万吨钛中，只有5%用于锻造成金属，而绝大多数都被转化为二氧化钛。这种材料自然可以保护钛免受腐蚀。如今，二氧化钛在世界范围内被用作无毒的增白颜料，广泛应用于油漆、化妆品、药品和食品，包括白色蛋糕糖霜。

工业用钛白粉（氧化钛）

白色油漆过去是用含铅的颜料染色的，但一旦人们知道了铅对健康的影响，二氧化钛就顺利的取代了铅。

事实证明，钛基颜料还有一些很酷的特性。房屋油漆工选择钛基白色涂料，是因为它们具有防腐蚀性和耐久性。

氧化钛还具有极强的折射性，使其具有比钻石更大的天然光泽，并产生一种特别明亮的白色色调。氧化钛也能反射红外光，这就是为什么钛基涂料总是被用在太阳天文台的外部，用以分散使图像模糊的红外光。

钛板装饰的博物馆

此外，一位名为弗兰克·盖里的建筑师，还采用了钛材料来装饰毕尔巴鄂古根海姆博物馆(Guggenheim Museum)的外观。整个博物馆使用了3.3万块钛板包裹，在不同的光线条件下，钛板的颜色和亮度会发生变化，使博物馆散发出令人惊叹的光彩。

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