早在1791年，英國(guó)化學(xué)家格雷戈?duì)栐谘芯拷鸺t石時(shí)就發(fā)現(xiàn)了鈦金屬，然而提取單質(zhì)的鈦卻屢遭失敗，重要的原因在于該研究對(duì)提煉的設(shè)備有著極其苛刻的要求，因?yàn)殁佋诟邷叵聲?huì)變得十分活潑，在提煉的過(guò)程中會(huì)和空氣中的氧、氮、碳等元素發(fā)生反應(yīng)。直到1910年美國(guó)化學(xué)家亨特才第一次提煉出純度達(dá)99.9％的金屬鈦，它的“廬山真面目”也得以顯露，其應(yīng)用行業(yè)也逐步增多。研究表明鈦在地殼中約占總重量的0.42％，是銅、鎳、鉛、鋅總量的16倍，它在金屬世界里排行第七，含鈦的礦物多達(dá)70多種。

目前鈦的生產(chǎn)量激增，被稱為“21世紀(jì)的金屬”。由于鈦金屬在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的獨(dú)特性，目前已經(jīng)被應(yīng)用于航空、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域，隨著鈦的功能被進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，制造技術(shù)不斷進(jìn)步，未來(lái)發(fā)展?jié)摿Ω鼮閺V闊。

應(yīng)用

鈦從發(fā)現(xiàn)至今，科學(xué)家們一直對(duì)其的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行探索和試驗(yàn)，以便造福人類，使其成為有助于人類文明發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。截止到目前，鈦金屬的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)領(lǐng)域。

航空、航天方面的應(yīng)用

20世紀(jì)之初人們發(fā)明了飛機(jī)，從此開(kāi)啟了人類的航空航天的新時(shí)代。早期的飛機(jī)制造材料主要是木頭，但有易碎、易斷裂和易腐朽的缺陷，隨著飛機(jī)在第一、二次世界大戰(zhàn)中應(yīng)用，人們對(duì)飛機(jī)的性能要求越來(lái)越高，于是塑性好、強(qiáng)度高、易于加工、重量較輕的鋁合金飛機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，但鋁合金飛機(jī)存在不耐高溫、不耐磨的缺點(diǎn)。為了解決以上問(wèn)題，科學(xué)家們一直在尋找一種可以替代鋁合金來(lái)制作飛機(jī)骨架的金屬，于是鈦?zhàn)哌M(jìn)了飛機(jī)制造者們的視野。從鈦的性質(zhì)可知，鈦的密度小，又具有高的熱強(qiáng)性和持久強(qiáng)度，在振動(dòng)載荷及沖擊載荷作用下裂紋擴(kuò)展的敏感度低，又有良好的耐腐蝕性，鈦及其合金的強(qiáng)度與鋼材的強(qiáng)度相當(dāng)，但重量卻是鋼材的57％，因此用鈦合金代替鋁合金來(lái)制造飛機(jī)便是趨勢(shì)，在現(xiàn)代飛機(jī)制造上，人們便在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)以及殼體結(jié)構(gòu)中，普遍采用了高強(qiáng)度的鈦及鈦合金以取代鋁合金。

目前，以鈦合金為主制造的飛機(jī)在航空領(lǐng)域所占的比重已經(jīng)具有了壓倒性優(yōu)勢(shì)，尤其是美國(guó)軍方的飛機(jī)大都是鈦合金產(chǎn)物。比如它的高超音速的偵察機(jī)SR一71。此飛機(jī)中鈦合金的質(zhì)量占了全機(jī)總質(zhì)量的92％，而且首次采用了B鈦合金。再比如，美國(guó)的第四代的戰(zhàn)斗機(jī)F一22，太空飛機(jī)，鈦的所占比例也都達(dá)到了50％～60％。還有，F(xiàn)一14、F一15、F一18大黃蜂、F一117夜鷹、B一1轟炸機(jī)、B一2轟炸機(jī)內(nèi)鈦的比例依次為24％、27％、13％、25％、22％、和26％。在超音速飛機(jī)的重量構(gòu)成中，用鈦量要占到95％以上。事實(shí)證明，如果不采用鈦合金就很難發(fā)展超音速飛機(jī)，因?yàn)橛免伜辖鹬圃斓娘w機(jī)與用鋁合金相比可以減少5t左右的質(zhì)量，在載客量不變的情況下，鈦合金飛機(jī)的速度大增。此外，在發(fā)展火箭和其他航空發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，鈦的應(yīng)用比例也越來(lái)越高，一般都占總重量的18％～25％，據(jù)研究表明，全世界鈦的一半產(chǎn)量都是應(yīng)用在了航空發(fā)動(dòng)機(jī)上圓。[6]

醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

鈦金屬在醫(yī)療領(lǐng)域的使用也是比較廣泛的：

第一，在牙齒修復(fù)和再造中大量使用。由于鈦具有良好的耐蝕性、人體親和性，人體與它接觸時(shí)候不產(chǎn)生過(guò)敏，再加上極低的導(dǎo)熱率，可以減輕對(duì)齒冠牙齒牙髓的熱刺激，因此倍受牙科醫(yī)生的青睞。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)國(guó)家就采用鈦來(lái)修復(fù)牙齒，這種以鈦合金制作的義齒，對(duì)恢復(fù)牙齒的功能有很大幫助，它外形美觀，色澤與人體的牙齒沒(méi)有較大的差異，且光澤、耐磨、耐腐蝕方面都符合永久修復(fù)體的要求，受到人們的歡迎，目前鈦及鈦合金的研究已成為牙科應(yīng)用合金的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

第二，還可以應(yīng)用在人體骨骼、組織移植和再造中。在大量的外科手術(shù)中，對(duì)人體的骨骼、組織進(jìn)行移植，再造和連接是常常發(fā)生的事情。而要成為人體骨關(guān)節(jié)的替代材料應(yīng)具備以下幾個(gè)基本的性質(zhì)：輕質(zhì)、高強(qiáng)、具有生物相容性、耐蝕性，且植入體內(nèi)所發(fā)生的組織反應(yīng)不能引起材料的劣化，還要在預(yù)期的壽命內(nèi)必須保持功能，在經(jīng)受疲勞、磨損、腐蝕和沖擊荷載時(shí)不會(huì)劣化，而鈦及鈦金屬的物理和化學(xué)性能都符合上述性能要求。因此，用鈦制作人造骨骼不但能滿足上述要去，而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，人體細(xì)胞可以在上面再生骨骼和生長(zhǎng)。

目前，鈦金屬已廣泛應(yīng)用于人工骨關(guān)節(jié)、人工骨、接頭腳板、斷骨固定器、骨髓內(nèi)釘、人工心臟瓣膜、頭蓋骨等臨床置換和修復(fù)中，實(shí)踐證明鈦的應(yīng)用效果良好，目前還沒(méi)發(fā)現(xiàn)有明顯與人體相排斥的案列。第三，鈦金屬被制作成的手術(shù)器械早就成為了醫(yī)生們最喜愛(ài)的器具。手術(shù)器械發(fā)展至今，鈦已經(jīng)成為了主角。第一代手術(shù)器械主要是用碳鋼制作，第二代為奧氏體、鐵素體和馬氏體不銹鋼手術(shù)器械，但人們多次的臨床使用后就發(fā)現(xiàn)不銹鋼有毒性，會(huì)對(duì)傷口有感染，而用鈦?zhàn)龀傻钠餍悼梢杂行П苊馍鲜鰡?wèn)題，因此外科手術(shù)器械中就有了第三代——鈦手術(shù)器械，它質(zhì)量輕，耐腐蝕、彈性和柔軟度方面為第一、二代手術(shù)器械所不及，且在手術(shù)過(guò)后可以反復(fù)擦洗使用，因此用鈦制作的手術(shù)器械備受外科醫(yī)生們的青睞。

工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

由于鈦在酸、堿、煙介質(zhì)中具有極強(qiáng)的耐腐蝕，因此呈現(xiàn)較好的穩(wěn)定性的特點(diǎn)中。比如，在氯堿工業(yè)中，廣泛使用鈦金屬作為金屬陽(yáng)極和鈦制濕氯氣冷卻器，收到了很好的經(jīng)濟(jì)效果，可以說(shuō)是一場(chǎng)氯堿工業(yè)的大革命。利用鈦具有良好穩(wěn)定性的特點(diǎn)，它成為了石油提煉和石油煉制的過(guò)程中好的結(jié)構(gòu)材料，而且在熱交換器、反應(yīng)器、高壓容器和蒸餾器都有廣泛的應(yīng)用。再比如，由于鈦?zhàn)鳛榛钚越饘倬哂辛己玫奈鼩夤δ?，因此它成了煉鋼工業(yè)中的脫氣劑，它能化合鋼在冷卻時(shí)析出的氧和氫。假如在鋼中加入少量的鈦((Ti）=0.1％)可使鋼堅(jiān)硬而富有彈性。因此，鈦成為了煉鋼、煉鋁工業(yè)中重要的合金添加劑。在濕法煉銅的工業(yè)中，在電解銅、錳、鈷、鎳過(guò)程中，鈦被廣泛的應(yīng)用。利用鈦的抗腐蝕性，如今在提煉化肥的生產(chǎn)中，鈦就替代了不銹鋼成為了重要提煉設(shè)備的應(yīng)用部件。因尿素、氨、氨基甲酸銨的混合液在高溫高壓的條件下有很高的腐蝕l生，一般的設(shè)備難以承受長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕，但鈦的優(yōu)異抗腐蝕生就能克服上述弊端，不僅如此，在海水淡化工業(yè)、造船工業(yè)中也廣泛使用鈦，因?yàn)殁伒目购Ｋ母g能力比其他金屬都要好，在靜止或者流動(dòng)的海水中都有極強(qiáng)的穩(wěn)定性。

總之，多年以來(lái)，由于科學(xué)家們的不斷努力，對(duì)鈦的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深刻，人們駕馭使用它的能力也越來(lái)越強(qiáng)。