21世纪的金属——钛

1791年，英国的一位热爱地质学的牧师格雷戈尔在英格兰西部康沃尔发现了一种黑色的沙（现在我们知道是钛铁矿），一开始他以为这是磁铁矿的粉末，因为这种沙可以被磁铁吸引。他仔细分析了这种沙以后，发现其中有相当多的氧化铁，但还剩下45.25%是一种白色的粉末，他无法确定这是何等物质，因为这种白色粉末和当时已经发现的任何物质性质都无法匹配。他猜想这其中可能有一种跟铁类似的新金属元素，他提交了这一起发现的报告，这份报告被记录在康沃尔皇家地质学会和德国科学期刊《克雷尔编年史》中。

【钛的发现者，格雷戈尔。】

同年稍晚一点，德国化学家克拉普罗特（就是发现《平龙认》的那个克拉普罗特的爸爸）研究了金红石（较纯净的二氧化钛），认为其中有一种新元素。因为这个新元素是从土里提炼出来的，所以他用古希腊神话里泰坦巨人来命名它，翻译成中文就是“钛”，泰坦巨人本身就意为“土地的儿子”啊。当他听到格雷戈尔之前的发现之后，确认了钛铁矿里面确实存在一种跟他发现的一样的元素。他表现了大将风度，并没有跟格雷戈尔去争夺钛的发现者这个名头，而他给钛元素的命名也被广为接受。

【克拉普罗特，在历史上名气不大，但他却是众多元素的发现者，后面还会继续出现他的身影。】

跟前面的钪一样，钛被确认为元素以后，仍然隐身了好久，因为提取出来的二氧化钛无比稳定，很难分解。即使在高温下用电将钛分解出来，它也会马上和周围的碳、氢、氮等剧烈化合，单质的钛太难制取了。

一直到1910年，伦斯勒理工学院的亨特在700-800度高温下用钠还原四氯化钛，终于得到了99.9%的金属钛。这种方法被称为“亨特法”。

【发明制钛方法的亨特和克罗尔。】

亨特法使用的还原剂是昂贵的钠，仍然不能满足大规模生产。1932年，来自卢森堡的美国科学家克罗尔用相对便宜的钙在800多度高温下还原四氯化钛，获得成功并开始商业化。几年以后，他有用更加易于保存的镁代替钙，这种方法一直沿用至今，被称为“克罗尔法”。

【成熟的克罗尔法工艺。】

千万不要以为克罗尔法生产出来的就是闪闪发亮的钛金属了，事实上，从反应釜里出来的是一种多孔的、看起来像海绵的灰色物质，被叫做海绵钛。还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。

【海绵钛】

人们仔细审视这种新的金属，发现这是一种银白色的金属，比重是4.5，虽然比铝重一点，却比铜、铁轻很多；

它的强度虽然不如钢，如果考虑到它的比重，钛的比强度（强度和密度的比值）位于金属之首，远远超过优质钢铁；

它的熔点高达1660度，比铁、铜都要高，镁、铝就更不用提了；

它耐腐蚀性能特别强，不管是硫酸、盐酸、硝酸、烧碱，只要是稀的，都不能伤它毫毛，甚至稀王水也奈何不了它，只有浓硫酸、浓盐酸和氢氟酸才能突破的了它的防线；

有好事者做过实验，将一块纯钛沉入海底，过了五年拿起来看看，发现上面粘了很多海藻和浮游生物，擦干净以后，钛仍然是银光闪闪，一点都没有腐蚀。

【金属钛】

钛的这些特性立刻被美苏二大军事集团盯上，20世纪50年代，前苏联尝试用钛来建造潜艇，在阿尔法级和麦克级潜艇里都能看到钛的身影，因为钛不仅不会腐蚀，还没有磁性，不会受到磁性水雷的攻击。

苏联和之后的俄罗斯都很重视钛工业，据2006年的统计，俄罗斯的VSMPO-Avisma公司是世界上最大的钛金属制造商，全世界30%的钛都是他们生产的。

【前苏联阿尔法级潜艇，用钛合金制造】

而美国则在二战后立刻使用钛来建造飞机，比较著名的机型有：F100，Lockheed A-12和SR-71。美国一直将钛金属作为国家战略储备，一直到前苏联解体以后，正逢钛已经大规模商业化，美国才开始减少自己的战略储备。即便这样，一直到2000年以后，冷战时期的储备才消耗殆尽。

【美国SR-71战机，别称“黑鸟”】

紧随军用，民用飞机也迅速跟上，用上了21世纪的金属元素。据统计，每年三分之二的钛都被用于民用飞机，仅仅一架波音777就要用掉59吨钛，空客380更要用掉77吨钛。

【波音777】

钛更被我们带入太空，在探索木星的Juno探测器上，就用上了钛。相信在未来的太空时代，钛这种太空元素将会发挥更大的作用。

【Juno号探测器，2016年进入木星轨道】

【生活中的钛制品】

2014年五江集团正式启动了全球首家钛全产业链生产企业的立项------总投资76亿元，从钛矿到两万吨海绵钛及钛加工、钛合金、钛民用生活品产业链环环相扣。

“五江钛”用非常特别的方式给我们介绍了钛金属的外表的一种特性：

【冰花杯（钛杯）】

由于钛的氧化物在不同的温度下，会呈现出不同的颜色，这些漂亮的水杯都是钛金属呈现出来的金属颜色。钛本身具有抑菌的效果，是一个天然的杀菌器皿，因此也受到越来越多人的喜爱！