金属篇 认识化学元素:具有优异性能的钛
今天科学网小编带同学们认识一种金属——钛元素:具有优异性能 。在过去,制造飞机的材料是铝镁合金 。但是随着航空工业的发展,飞机的飞行速度越来越快,飞机表面与空气由摩擦生热而温度越升越高 。这时候,铝镁合金就无法承受了,强度将迅速降低 。事实上,最高熔点温度仅200℃左右的铝合金,根本不能用来制造飞行速度超过音速两倍半的喷气式飞机;而用耐热的不锈钢来制造又太笨重 。那么应该用什么材料呢?
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适合年龄:6岁以上 。难易程度:中级 。化学知识点:化学元素、钛元素、金属 。知识导航:一般来说,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?
钛最珍贵的特点是比重小、强度大在这方面它的性能比铍还要优越 。钛比铁强韧得多,但是在比重上却只有铁的一半,而且钛不会生锈 。钛比铝稍微重一点,强度却比铝大3倍,它的耐热本领也远远大于铝 。钛合金既能经受住四五百摄氏度以上高温的锻炼,又能抗得起-100℃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 。
对于火箭和宇宙飞船来说,质量是其中一个很重要的因素 。用钛和钛合金代替钢材后,它们的质量可以减轻几百千克,这对于改善它们的飞行性能大有帮助 。
钛的抗蚀性比不锈钢还要强 。在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸、强碱溶液中 。特别在对海水的耐蚀性方面,钛的能力更强 。有人曾经把一块钛片沉到海底,5年以后取出来一看,上面除了黏有一些小动物、小植物外,却没有生锈,依然闪亮 。
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用钢铁制造的船舰航行在大海上时,水下部分必须是除锈涂漆的,否则很快就会变成“破铜烂铁” 。而如果用钛和钛合金来制造军舰、潜艇部件,那就可以避免此类麻烦和损失 。用钛制造的潜水艇,质量不仅减轻了,其潜水深度也比不锈钢制造的潜水艇的深度增加80%,达到4500米以上 。
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知识拓展:世界上最白的东西——二氧化钛:我们见过许多白色的事物,雪是白色的,纸也是白色,但是你知道世界上最白的东西吗?世界上最白的东西是二氧化钛,它是一种雪白的粉末,是最好的白色颜料,俗称钛白 。以前,人们开采钛矿,主要目的便是获得二氧化钛 。钛白有很强的黏附力,在常温下很稳定,永远是雪白的,特别可贵的是钛白无毒,不会对人体造成伤害 。
钛的导热能力:【金属篇 认识化学元素:具有优异性能的钛】金属钛的导热系数虽然比碳钢和铜低,但由于钛优异的耐腐蚀性能,所以壁厚可以大大减薄,而且表面与蒸汽的換热方式为滴状冷凝,减少了热阻,钛表面不结垢也可减少热阻,使钛的换热性能显著提高 。
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