登陆注册
15681600000002

第2章 金属钛的大本领

轻质的镁铝合金在飞机制造业中所起的作用是举足轻重的。到目前为止,它还是制造许多飞行工具的主要材料。

但是,随着航空工业的发展,飞机的飞行速度越来越快,与飞机表面相接触的空气,由于摩擦生热而使飞机表面的速度越升越高。这时候,铝镁合金的弱点就开始显露出来了,机械强度迅速降低。事实也证明允许最高工作温度为200℃左右的铝合金,胜任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。

那究竟用什么材料呢?

唯一的选择就是我们下面要结识的主角——钛和它的合金。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?

钛最优良的性质就是比重小、强度大,这方面它的性能比铍还要优越。

比如说,钛比铁强韧得多,比重却只有铁的一半多一点,而且不会生锈。钛比铝稍微重一点,强度却比铝大三倍,它的耐热本领也远远大于铝。钛的比强度——强度和比重的比值——是不锈钢的三倍半,铝合金的一点三倍,镁合金的一点六倍,是目前所有金属材料中最高的。

钛合金既能经受住400℃~500℃以上高温的锻炼(这点铝合金和不锈钢差远了,铝在150℃、不锈钢在310℃时都会丧失原来的优良性能),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。

例如,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,大部分就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。

既轻便又强韧的钛和钛合金,还可用来制造自动步枪、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?

飞机之外,火箭、导弹、宇宙飞船等对制作材料提出了更多更高更严格的要求。在这方面,又是既轻又强韧,并且在高、低温条件都具有良好性能的钛发挥了作用。

这些年来,人们研究和试制了许多新型的钛合金,抗拉强度都在每平方毫米一百千克之上。这类高强度的钛合金究竟用来干什么呢?

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

你们也许知道,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,这样一点点的“减轻”就能很好改善它们的飞行性能。比如,远程导弹每减轻一千克,可以增加射程7.7千米,末级火箭每减轻一千克,可以减少30~100千克的发射总重量,射程可增加15千米以上。由于重量减轻,还能节省大量昂贵的高级燃料,降低建造和发射的费用。通过上面的叙述,我们会更加的明白为什么把钛称之为“空间金属”?

我们手上都戴着手表,表壳闪闪发亮,无论多久也不会黯然失色。这是为什么呢?原来表壳是用抗蚀性很强的镍铬不锈钢做的。

钛的抗蚀本领比不锈钢强多了。在常温下,钛可以安然无恙地的在各种强酸强碱中“行走”。连腐蚀性最强的混酸——王水,也奈何不了它。特别在对海水的耐蚀性方面,钛的能力更强,可与大名鼎鼎的白金相媲美。

有人曾经把一块钛片沉到海底,五年以后取出来一看,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。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸,每隔半年,这种部件都要统统换掉。部件本身倒不贵,但每次更换时所花的费用和因停工而带来的损失,要比部件的价格高许多倍。现在,用钛来制造这些,虽然成本比不锈钢贵一些,但是它可以连续不断地工作五年,计算起来反而划算得多。

大家都看过电影,可你们知道吗,在电影的底片和正片制作中,要经过多道工序,需用多种强酸强碱药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重。1980年西安电影制片厂首先在洗印设备上试用钛材,结果,过去几个月就被腐蚀平的送片齿轮,改用钛制齿轮后,运转一年多时间,丝毫没有腐蚀。

大家都知道,船舰终年航行在茫茫的大海上,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、船舶的部件,那就可以避免这类麻烦和损失。用钛制造的潜水艇,重量减轻了,可比不锈钢制造的潜水艇潜水的深度增加80%,达到4500米以上。

钛对液体和固体的东西都不感兴趣,王水也奈何不了它,然而,钛对气体却十分投缘,喜欢跟氮、氧、氢、二氧化碳、水蒸气、甲烷等许多气体相结合。

这个“怪脾气”可以为我们服务。

大家都欣赏过节日夜晚五光十色的焰火吗?这里就有钛的一份功劳。当钛粉和氧气迅速结合而燃烧的时候,能够产生强烈的高温和光辉。焰火不但可以在节日里增强欢乐的气氛,而且可以作为军事上的信号弹,用来指示目标或传达命令。

在弧光灯中加进适量的钛的化合物,可以增加它的亮度。

利用钛对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。比如说,利用钛制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。

在冶金工业中,加少量的钛到钢或其他金属里,“吃掉”里面的气体和杂质,能够起到很好的脱氧除氮的作用,还能消除硫的有害影响,从而改善钢和其他合金的机械性能,提高它们的抗蚀能力。

教室的墙壁是白的,雪是白的,纸张是白的,世界上有很多东西是白的,可你们知道世界上最白的东西是什么吗?

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,主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白有很强的粘附力,在常温下很稳定,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。

一克二氧化钛可以把四百五十多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料——锌钡白还要白五倍,因而是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白而且不透明,因此,钞票纸和美术用品纸中都要加二氧化钛。在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色的橡胶的填料。

喜欢读课外书的同学也许会知道:在海洋里,鱼类一般都是成群结队地游来游去。当渔民驾驶着渔船来到时,它们便躲到了水下,然而,渔民却对它们躲的地方清清楚楚,准确地撒下了渔网。那么,渔民是怎么知道鱼群躲的地方呢?

说来也简单,渔民有一个“宝贝”,它有一双锐利的“水下眼睛”,能透过海水“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。

为什么鱼群探测仪会有这么一双锐利的“水下眼睛”呢?

原来,鱼群探测仪里有一种叫做钛酸钡的物质,钛酸钡的晶体有这么一个特别的脾气:当人们把它放在超声波中时,由于超声波对物体会产生一定的压力,它受到压力就会产生电流;相反,当人们给它通电时,它又可以产生超声波。

它的脾气真是怪极了。

利用钛酸钡的这个怪脾气,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,就产生了超声波,超声波可以在水中传播,当超声波碰到鱼群的时候,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,就会产生电流。这时,记时装置会记下超声波往返的时间,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,用钛酸钡还可以做成水底探测仪,它也有锐利的“水下眼睛”,它不只能看到鱼群,而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。

同类推荐
  • 不交作业之七十二般变化

    不交作业之七十二般变化

    叙事艺术的时尚化表达,是王钢作品最受儿童读者欢迎的一个重要的因素。王钢小说呈现了今天儿童生活的时尚性的一面,而且用很新鲜的、具有当下气息的语言准确地表现了校园生活和儿童内心。王钢的时尚化表达,是从两个方面进行的:一是用幽默的场景和夸张而富有情感冲击力的语言来展现形象的特征。二是小说里每一个小角色的性格和语言都是很独立性的,作家给每一个孩子都画下了一幅喜剧化的脸谱。值得注意的是,王钢意识到了儿童生活时尚化的一面,将这种时尚化加以艺术的呈现,给予审美的观照,赋予爱的色彩。
  • 这样学习最有效

    这样学习最有效

    以“高效的学习方法,实用的学习技巧”为立足点,把学习理论和实践有机地结合起来。学生在学习的过程中,根据实际情况选用适合自己的学习方法,定能起到事半功倍的效果。《这样学习最有效》包括提高智力的方法以及各种学习方法和各科学习方法等内容,具有很强的系统性、实用性、实践性和指导性。
  • 安全教育四年级(下)

    安全教育四年级(下)

    《安全教育》系列编写的是孩子安全教育的图书。本书主要讲述的是自我保护能力是孩子们快乐健康成长的必备能力。只有学会自我保护,远离危险,我们的孩子才能拥有幸福,享受美好的生活。
  • 哈姆雷特

    哈姆雷特

    《哈姆雷特》是戏剧之王莎士比亚的巅峰之作。《哈姆雷特》讲述了丹麦国王的合法继承人哈姆雷特,其父王被杀,母后被迫改嫁,王位也被篡夺。他经历了艰苦的磨难,最后终于在父亲鬼魂的提示下,查明事实真相,替父亲报了仇。而他自己却在仇人设下的圈套中与其同归于尽。《哈姆雷特》的整个故事渗透着属于莎士比亚那个时代的精神,是莎士比亚人文主义和对现实生活批判精神的最深刻的表达。本书还收录了莎士比亚另外两本经典剧《麦克白》和《罗密欧与朱丽叶》。
  • 影响青少年一生的中华典故——英雄故事

    影响青少年一生的中华典故——英雄故事

    中华文明源远流长,历史文化典籍中的典故也是数不胜数。本书编者在先秦到晚清的文化典籍中穿梭往来,精选出数千则典故,并对每则典故的出处、故事、含义、用法进行了详解。为了方便读者查阅,根据含义的异同对这些典故进行了分类,使读者用起来方便快捷、得心应手。一书在手,尽览中国语言文化的博大精深。
热门推荐
  • 废柴孤女绝色锋芒:岚郡主

    废柴孤女绝色锋芒:岚郡主

    她,权尊势重的苏王幼女,草包一枚,被人当街毁婚死于非命。移魂出彩重生!为安抚苏王,君主钦封“岚郡主”,赏她孤城一座,孰料一座荒城因她苏醒,以强劲的态度横扫大陆。万千男儿皆绝色!天下尽在手中!本文纯属虚构,请勿模仿。
  • 冷王的惊世丑颜妃

    冷王的惊世丑颜妃

    “咦,那就是相府的二小姐”“听说,长得很丑啊”“对啊、对啊,不是一般的丑了,刚生下来,还克死了自己的娘亲”“唉,那她还活在这个世上干嘛”,呵,世人都认为她是一个丑人、一个不必活在这个的人,我倒要你们看看,我绝对不比任何人差!他,是一个众所周知的冷血王爷,名为冷王,谁又知道,他是怎样变成这样的!
  • 血焰寒冰

    血焰寒冰

    内容提要南宋年间,天下大乱,江湖腥风血雨……血焰神刀、九雷神掌、天魔功三大武林神话风云际会……少侠灭五毒、诛天狼、斗九雷、战天魔……英雄美人一见倾心,冰与火的爱恋……失忆忘情,昔日之神仙美眷转眼间反目成仇……美人一夜白发,痛定思痛……痴情侠侣阴阳湖绝处逢生,前缘再续……斩龙饮血,伏虎为骑,合体双修……道高一尺,魔高一丈,九天魔雷掌惊艳登场……天祚皇帝荒淫无道,大辽江山风雨飘摇……女真英雄出世,狂揽大潮……群雄争霸,谁才是真正的強者……一个人的武功再高,却敌不过千军万马……雄师百万,却敌不过一个小小的锦囊妙计……不朽的是那份情比金坚,一切功名如尘入土,亦如浮云……
  • 婚姻游戏:和老公玩暧昧

    婚姻游戏:和老公玩暧昧

    传说中的易容术真的存在吗?梅莉只是一个小小的话剧演员,无意间发现婆婆留下的一本小小的簿册子,学会了传说中的易容术,就在她玩心大起,易容成各种美女和老公刘柯开玩笑时,意外的事情发生了……
  • 暗夜之罪

    暗夜之罪

    当夕阳最后一缕光线消失在地平线上的时候,另一个世界将会醒来。这个世界与人世阴阳颠倒,或许你曾经闯入过——在你梦中的时候。你不明白它的寂静、孤独、清冷,但你会在这其中找到心中漏空的那部分。你会来吗?他/她会等你吗?世事吊诡,暗夜有罪。感谢阅文书评团提供书评支持!
  • 昏爱BOSS:拐个萌妻万万岁

    昏爱BOSS:拐个萌妻万万岁

    【凉城好景】一场阴谋,她遭人算计,成了牺牲品,从此与他开始了剪不断理还乱的复杂关系。“女人,记住,你是我的,不准你想其他男人,就连看都不行,你只属于我!”他薄唇勾起一抹轻蔑。几年后。“老公,你的女人欺负我。”“我帮你欺负回来。”她万万没有想到结果会是这样:“混蛋,我没让你把她欺负成孕妇,杀千刀的,别跑……”
  • 协议婚姻,总裁要毁约

    协议婚姻,总裁要毁约

    第一次见面,她去相亲,他也去相亲。相亲男对她动手动脚,她一脚踢了人家的子孙根。相亲女对他投怀送抱,他瞬间闪开让人跌倒在地。她挑眉看向他,他平静的看着她,瞬间,两人就同时做出了一个决定。她伸出右手“祝我们合作愉快。”他握住了她的右手“合作愉快。”两人所谓的合作,就是真结婚,做假夫妻。
  • 高语罕传

    高语罕传

    高语罕1920年10月加入北京共产主义小组,曾参与发起新文化运动、参与策划八一南昌起义,本书叙述了高语罕61年生涯中的61件重要事件,以此反映其参加革命和曲折坎坷的一生。
  • 把情言欢

    把情言欢

    她从小成绩不错,一直是班里的前几名,本来她的小日子应该过得挺滋润的才是。可偏偏身边有一个宋言书,长得好,书念得好,待人彬彬有礼,反正在所有人的眼里,这个人简直就是神一样的存在。每个父母口中都是”你看人家宋言书,多好一个孩子,跟人家学学“。所有的家长都恨不得他是自己的孩子,她的父母也不例外。每次她跟父母闹别扭,就会看到父母一副恨铁不成钢的模样,嘴里永恒不变是那句”你看人家宋言书“。这很难不令她恼火郁闷了:既有李寻欢,何生宋言书!
  • 寂神

    寂神

    这是一个妖魔鬼怪共存的世界,每个人皆可自由的行走。这是一场盛宴,每个人只要来到这个世界,便可平等的分享这场繁华的聚会,用他们刻骨的爱与恨,铭心的血与泪,将这场盛宴演绎到极致。这是一个人神共存,妖魔乱舞,飞仙往来,神奇诡谲的梦。阅尽轮回皆是苦,回首凡尘不做仙,一切只为她。延续《玄剑》传奇,打造不一样的仙侠故事,希望每一个读者都能喜欢这样的故事。这是我破釜沉舟的一曲,将倾尽我所有的才华,全力打造这个故事,故事的可读性,保证不差于《玄剑之真爱无悔》,求收藏、点击、推荐、打赏。