钒钛及其应用（二）
二、钛的用途
世界上有90%的钛用于生产钛白粉（二氧化钛）颜料，10%用于生产金属钛和钛合金。
1.钛白粉的应用
钛白粉是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
涂料工业是钛白粉的第一大用户，用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，能防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。多彩花纹涂料中几乎每一种图案的配色都离不开钛白粉。1克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白，它比常用的白颜料一锌钡白还要白5倍，是调制白油漆的最好颜料。
塑料工业是钛白粉的第二大用户。在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。
造纸工业是钛白粉第三大用户。钛白粉作为纸张填料，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。高级纸张和薄型纸（字典、画报、杂质封面、钞票、复印机纸和装饰用纸等）中一定要使用钛白粉，有些包装纸加入钛白粉后甚至可以不漂白。
钛白粉是高级油墨中不可缺少的白色颜料，含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。目前印刷报纸、书籍、画片和印铁、印金属、印瓷、印橡胶、印塑料和印无线电半导体的电路板等都要用它，其他如画线笔、油彩、美术颜料、蜡笔、打字修改液用的钛白粉也属于油墨用钛白粉的范畴。
钛白粉在橡胶工业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充作用，主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等。
钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛，香粉中只须加入5%～8%的钛白粉就可以得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂、剃须膏和牙膏中往往也用钛白粉。
2.钛及钛合金应用
（1）钛合金在航空航天领域的应用
钛及钛合金具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好等一系列优异特性，能够进行各种方式的零部件成形、焊接与机械加工，可较好的满足飞机、航天器等装备对高强度和轻量化的要求，广泛应用于航空、航天等各个领域。钛合金与航空有着不解之缘，钛材首先应用于航空。20世纪80年代，钛合金在飞机及发动机中的应用量就已达到30%以上，而且随着飞机设计进入损伤容限设计时代，其用量还将倍增。目前，美国第四代战斗机F-22的钛合金使用量占飞机结构重量的38.8%，F-35“闪电II”隐身战斗机钛合金结构重量约占飞机结构重量的25%，武装直升机Rah-66的钛用量占12.7%，航空发动机TF31的钛用量占33%，阿波罗飞船钛用量达到1180kg。
我国钛及钛合金产业在最近的10多年来得到快速发展，2012年我国海绵钛的年产量超过6万吨，钛加工材规模超过5万吨，无疑，我国已经成为世界钛产业大国。目前我国钛合金在航空航天领域的用量为10%左右，这个用量距离世界发达国家的钛合金在航空工业领域的50%用量差距甚远。经过十余年的发展下，我国在发展飞机结构钛合金主干材料的综合性能方面，已经达到世界先进水平，例如由宝钛集团控股的欧亚公司与澳大利亚TAG航空公司合作研发生产的钛合金航空旋翼机欧亚001号，于2013年11月在宝鸡试飞成功。这是目前国内外唯一采用钛合金骨架的旋翼机，标志着我国在钛合金深度应用方面取得了新进展。
可以预期，随着我国钛冶炼技术、钛合金低温加工技术、钛合金高速切削技术、钛合金焊接工艺的不断进步和优化，钛合金因其独特的性能优势成为我国航空航天工业实现装备轻量化、高可靠、高性能、长寿命的最理想的结构材料选择。
（2）钛合金在海洋工程领域中的应用
目前，海洋工程用钛已成为钛民用应用的主要领域之一。舰船及其某些设备部件如船体、热交换器、泵、阀、管线等长期浸泡在海水中，它不但具有优异的耐海水腐蚀性能，而且可以减轻舰船重量，减少维修费用，延长使用寿命。
我国船用钛合金的研究与应用始于60年代，几乎与国外同步发展。几十年来，船用钛合金的研究及应用水平有了很大提高，已经形成了较完整的船用钛合金系列。“蛟龙号”深潜器的耐压壳体就是TC4钛合金。近年来，我国对舰船领域的投资开始增加，一些新项目如新型驱逐舰、潜艇等用钛量很大，这将为钛在舰船领域应用带来新的机遇和挑战。
（3）钛合金在生物医学领域中的应用
钛具有优良的生物兼容性，商业纯钛被认为是最好的生物兼容金属材料，且钛合金成为目前最受关注的生物医学用金属材料。
钛合金可用作植入装置以替代损坏的硬组织，例如人工髋关节、人工膝关节、骨板、骨折固定螺钉、牙种植体、心瓣膜修补物、心血管支架、起搏器以及人造心脏等。
镍钛记忆合金材料拥有较好的生物相容性，其较好的弹性及不易磨损、抗腐蚀的优点，可作为心脏的支架材料，在骨科骨折的治疗上也得到了广泛的应用。由于钛及钛合金的密度、弹性模量与人体的骨头极其接近，在牙科中应用广泛，例如烤瓷牙、种植体、义齿、牙床、托环、牙桥、牙冠等。另外，用纯钛网制作的骨头托架，经过临床实验，已经用于坏死骨头的再造手术；用微孔钛网对于已经损坏的骨头和硬膜，可以用于修复治疗，并能有效地保护脑髓液系统；应用钛轮钉做动静脉内瘘手术，具有手术简单、手术时间短、效果好及并发症少等优点；指掌骨钛钢板内固定治疗指掌骨骨折操作简便、固定牢靠，并可支持早期功能锻炼，利于手功能恢复；钛质听骨假体用于听骨链重建，有较高的生物相容性和低的排异率以及抗张性和易植入性。
（4）钛及其合金在其它方面的应用
钛是优质的轻型耐蚀结构材料、新型功能材料和重要的生物工程材料，具有储氢、超导、形状记忆、超弹性等特殊性能，在国防和国民经济中具有极其重要的战略意义。
近年来钛及其合金在汽车、建筑、计算机、体育休闲等日常生活的应用领域不断出现，并形成一定规模。具体应用有：（1）钛在汽车和摩托车领域中的应用，主要汽车中阀门、阀座、连杆、曲轴、悬簧等部位，在汽车中使用钛合金可以减轻汽车质量，降低汽车噪声和震动，降低燃料消耗，减少尾气排放污染，从而提高汽车寿命，减少维护要求等特点。（2）钛及钛合金在体育休闲用品应用十分广泛，如高尔夫球棒和球头、网球拍、自行车架、滑雪滑冰用具，击剑面罩、垒球棒、长曲棍球棒、马具等。（3）钛在计算机中的应用，如计算机外壳，计算机硬盘盘片，计算机鼠标的指示器和显卡等。（4）钛及钛合金还应用在眼镜架，轮椅，钛合金腕表、钛炒锅、钛合金花卉剪刀，空间钛合金望远镜、钛制牙刷、钛手链、钛项链、钛戒子、钛耳环等。除此之外，钛还应用于制造照相机外壳、手机外壳、拐杖、勺子、叉子、假肢装具等。
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