金属的神通

金属的神通

飞机是用什么材料制造的？也许我们都知道是铝镁合金。

是的，铝镁合金又轻又结实，在飞机制造业中立下了汗马功劳，直到现在，它还是许多飞行工具的主要制造材料。

然而，随着航空工业的迅猛发展，飞机的飞行速度也是越来越快，与飞机表面相接触的一层空气，由于摩擦生热而使飞机表面的温度越来越高。这个时候，飞机上的铝镁合金就吃不消了，强度也迅速地降低。事实证明，允许的最高工作温度仅200℃左右的铝合金，根本就不能用来制造飞行速度超过音速两倍半的喷气式飞机；但是耐热的不锈钢又太笨重。

那究竟用什么材料呢？

唯一的选择就是钛和它的合金。一般情况下，飞行速度超过二三倍音速的飞机，就要用钛合金来制造，其他的金属很难胜任。

那么，钛都有哪些优异的性能呢？

钛最珍贵的特征是比重小，强度大，这方面它的性能目前还是没有金属可比的。

举个例子来说，钛比铁强韧得多，比重却只有铁的一半多一点，而且钛不会生锈。比铝只稍微重一点，强度却是铝的4倍，它耐热的本领也远远大于铝。钛的比强度（强度和比重的比值）是不锈钢的3.5倍；铝合金的1.3倍；镁合金的1.6倍，是目前所有金属材料中最高的。

钛合金既能经受得住400℃～500℃以上高温的锻炼，又能抗得起－100℃多低温的考验。因此，钛和钛合金已经成为制造飞机、枪炮、船舰等现代武器不可缺少的材料。

现代超音速喷气式飞机的发动机以及机身中的防火壁、机架、舱盖等，大部分都是用钛合金来制造的，一架巨型喷气式运输机上有上百万个紧固件，其中用钛量可达几吨甚至几十吨。有些超音速远程截击机，用钛量占它结构总量的95%，所以得到了“钛飞机”的称号。

钛和钛合金因为它的优良特性，还可被用来制造自动步枪、迫击炮以及装甲车、坦克的某些零件。这样做有很多的好处，比如用钛合金代替钢材制造坦克的悬吊装置和履带之后，一下子就可以减轻重量40%，这对提高坦克的作战机动能力不是太有用了吗？

一、空间金属

不光飞机，火箭、导弹、宇宙飞船等对其制作材料也提出了更多更高更严格的要求。这个时候，又是既轻又强韧，并且在高、低温的情况下都具有良好性能的钛发挥了作用。

近几年来，人们研究并试验制作了许多新型的钛合金，抗拉强度都在1千克／平方毫米之上。这类高强度的钛合金究竟是用来干什么的呢？

目前，钛和钛合金主要是用来制造火箭、导弹的燃料和氧化剂的储存箱以及其他高压容器。另外，大量的钛用来制造火箭，导弹的外壳，及宇宙飞船的船舱等。

也许我们都知道，对于上天的火箭、导弹和宇宙飞船来说，重量实在是特别需要精细计算的。在火箭、导弹、宇宙飞船上使用钛和钛合金代替钢材后，体重可以减轻几十到几百千克，这样的一点点“减轻”就能很好地改善它们的飞行性能。比如，远程导弹每减轻1千克，就增加7.7千米的射程，末级火箭每减轻1千克，就减少30～100千克的发射总重量，射程可以增加15千米以上。重量减轻了，还能节省大量昂贵的高级燃料，降低建造和发射的费用。这样你就明白了，把钛称之为“空间金属”是当之无愧的。

二、抗蚀很神奇

你的手腕上戴手表了吗？闪闪发亮的表壳，为什么这么久了都没有黯然失色？原来表壳就是用抗蚀性很强的镍铬不锈钢做的。

钛的抗蚀本领要比不锈钢强好多。常温下，钛可以躺在各种强酸强碱的溶液中却安然无恙。就连最凶猛的“王水”也奈何不了它。特别是对海水的耐蚀性方面，钛的能力更强，可与白金相媲美。

曾经有人把一块钛片沉到海底，五年以后取出来，上面粘了许多小动物和海底植物，却一点也没生锈，依旧亮闪闪的。

钛因为耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用的是不锈钢。不锈钢也怕强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件都要统统换掉。部件本身不贵，但每次更换时所花的费用和因停工而带来的损失，要比部件本身的价格高许多。现在，用钛来制造这些，虽然成本要昂贵一些，但是它可以连续不断地工作五年，计算起来反而划算得多。

我们都看过电影，可是好多人并不知道在电影底片和正片的制作中，要经过许多道的工序，用多种强酸强碱的药物，这些对洗印设备的腐蚀是十分严重的。西安电影制片厂在1980年首先在洗印设备上试用钛材，结果，以前几个月就被腐蚀平的送片齿轮，改用钛材料制作后，运转了一年多的时间，仍然丝毫无损。

终年航行在茫茫的大海上的船舰，水下的部分必须有除锈涂漆的作用，要不然很快就变成了“破铜烂铁”。如果使用钛和钛合金来制造军舰、潜艇、船舶的部件，这类麻烦和损失就可以避免。用钛制造的潜水艇，重量变轻了，可以比不锈钢制造的潜水艇的潜水深度增加80%，达到4500米以上。

三、钛的怪脾气

液体和固体的东西对钛都没有办法，王水对它也束手无策，但是，有的气体和钛却十分的投缘，喜欢跟氮、氧、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷等许多气体相结合。

我们可以让它的这个“怪脾气”为我们服务。

节日夜晚五光十色的焰火，我们都不陌生吧？在这里也有钛的一份功劳。钛粉和氧气迅速结合而燃烧的时候，能产生强烈的高温与光辉。节日里，焰火可以增强欢乐的气氛，军事上，可以作为信号弹，用来指示目标和传达命令。

钛对空气有强大的吸收力，利用这一性质可以除去空气，造成真空。比如说，用钛制成真空泵，就可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。

冶金工业中，少量的钛加到钢或其他金属里，能“吃掉”其中的气体和杂质，能起到脱氧除氮的作用，还能消除硫，并可以改善钢和其他合金的机械性能，提高它们的抗蚀能力。

四、白到世界之最

墙壁、雪、纸张等，世界上有许多白的东西，可是你知道世界上最白的东西吗？

这种东西就是二氧化钛，一种雪白粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿的主要目的就是为了二氧化钛。钛白有极强的黏附力，常温下很稳定，永远是雪白雪白的，特别可贵的是钛白无毒，不会对人体造成伤害。

钛白的威力有多大？1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的锌钡白要白五倍，是调制白油漆的好颜料。在世界上用作颜料的二氧化钛，一年多达几十万吨。纸里也可以加二氧化钛，使纸变得白而不透，钞票纸和美术用纸中都加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作白色的橡胶的填料。

五、“水下眼睛”的奥妙

鱼类在海洋里一般都是成群结队地游来游去。当渔民驾着渔船来了以后，它们就躲到了水下面，但是，渔民对它们躲的地方却是清清楚楚，便可以准确地撒下渔网。

渔民是怎么知道鱼群躲避的地方的呢？

说来简单，渔民有个“宝贝”，它有一双锐利的“水下眼睛”，可以透过海水“看到”鱼群的位置，再把这个消息报告给渔民，它的名字叫鱼群探测仪。

鱼群探测仪这一双锐利的“水下眼睛”又是怎么回事？

原来，鱼群探测仪里有一种叫做钛酸钡的物质，这种物质的晶体有这么一个脾气：当人们把它放在超声波中时，因为超声波对物体会产生一定的压力，它受到压力就产生电流；相反，如果人们给它通电时，它又会产生超声波。

它的脾气真是太奇怪了。

利用钛酸钡的这个脾气，人们制成了鱼群探测仪。渔民先让高频电流通过钛酸钡的晶体，然后产生了超声波，超声波在水中可以传播，当碰到鱼群的时候，它们中的一部分就被鱼群挡了回来，钛酸钡接收到返回的超声波后，产生了电流。这时，计时装置就记下了超声波往返的时间，乘上超声波的速度，就可以计算出鱼群与渔船之间的距离。

鱼群探测仪就是这样发现鱼群的位置的。

此外，用钛酸钡还能做成水底探测仪，它也有锐利的“水下眼睛”，它不只能看到鱼群，还能看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。