了解鈦金屬的價值,鈦合金優缺點
鈦及鈦合金儼然成為一種耐蝕構造材料,在航空航天、艦船軍工、冶金化工、建築建材(大巨蛋的屋頂及帷幕牆)、生活3C用品(手錶、高爾夫球頭)、環境保護、醫療器械(義肢)等眾多產業中大量廣泛使用,鈦離我們很遠也很近,並提供了廣大的經濟和社會效益。 鈦金屬(Titanium)的發現始於1791年,並以希臘神話中的泰坦(Titans)將其命名,泰坦是希臘神話中曾统治世界的古老神族,在許多歐洲語言裡,「titan」一詞常表示為「巨大的」,「了不起的」,同時也是強大的象徵,而歷史上最早製作出純鈦(99.9%)一直要到1910年,在這段時間內研究如何能更有效並降低成本提煉鈦金屬的方式不斷在創新。 在1950年代至60年代年間,蘇聯率先將鈦用於軍事及潛艇用途,從此,鈦開始被用於各種軍事航空用途,尤其是製造高性能噴射機,目前鈦工業以平均每年約8%的成長速度發展中,現今國際鈦合金加工材料年產量達4萬多噸,鈦合金種類近30種。其中運用最廣泛的鈦合金為Ti-6Al-4V(TC4)、64鈦、Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1,TA2和TA3),鈦元素在地球上儲量相當豐富,全球鈦鐵礦儲量約14億噸,金紅石儲量約1億噸,儲量僅次於鋁、鐵、鎂,排名第四。 1、鈦金屬提煉困難,鈦與氧結合力較強,不易從礦石中分離出,步驟相對複雜繁瑣,而鈦金屬的價格相對高,是因在提煉的過程中,需要氧化另一種昂貴的金屬「鎂」,透過鎂還原鈦(克羅爾法),然後在真空環境中把鈦蒸餾,整個鈦的冶煉是個電解還原的過程,需要用到大量電能,鈦蒸餾後外觀疏鬆多孔,稱為海綿鈦,海綿鈦必須用電爐重新熔鑄才能變成可以用的鈦錠。 目前,全球鈦及鈦合金主要生產國家及企業較少,對於社會上大多數人來說,可能只是聽過知道但並不熟悉。而鈦的應用領域是如此之廣,遠至登月的太空載具、翱翔藍天的飛機、徜徉大海的艦艇潛水艇;近至我們的生活周遭的物品如手錶眼鏡、高爾夫球頭、鍋具餐具、戶外用品、醫療人工關節,血管支架,骨科植入物,假牙等,都是鈦金屬鈦合金的應用領域。 1、比強度(抗拉強度/密度)高,抗拉強度可達100~140kgf / mm2,而密度僅為鋼的60%。中溫強度好,運用溫度比鋁合金高幾百度,在中等溫度下仍能支撐所要求的工作強度,可在450~500℃的溫度下連續工作。 1、加工困難,鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學反應性差。此性質迫使鈦合金與一般傳統的精鍊、熔融和鑄造技術不同,甚至經常造成模具的損壞。 1、健康-無化學電鍍塗層,鈦金屬亦對人體無毒害,即使經年使用後產生刮痕,也可以放心使用。 這是沒有定論的,不同的材料適用於不同的產品,通常來講,排除外型等因素,鈦合金的材料成本是高於純鈦的。當然,這裡的鈦合金是要以鈦為基底加入其它金屬和非金屬,而不是在其他金屬中加入一點鈦,含一點鈦就冒充鈦合金的產品。
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