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我們?cè)谝恍╇娨暪?jié)目或者網(wǎng)絡(luò)上，經(jīng)常能看到介紹建造航母有多么的燒錢,，這是因?yàn)楹侥傅慕ㄔ煨枰婕暗胶芏嗉夹g(shù)領(lǐng)域和相關(guān)的材料,，所以說(shuō)建造航母光有錢還不夠，還需要有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)和材料研發(fā)能力,。
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圖片來(lái)源：pixabay
! t$ ?% E, l5 L+ i) `曾經(jīng)有報(bào)道說(shuō)航母甲板上一顆鉚釘就能換一輛轎車,，可見(jiàn)有多燒錢，這種鉚釘也不是普通的鉚釘,，它是用鈦合金材料制成的鉚釘,，這種昂貴的鈦合金鉚釘并不是滿甲板都是，也只有在起落戰(zhàn)斗機(jī)的地方才有,。
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因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)在起飛時(shí)會(huì)噴出超過(guò)1000攝氏度的高溫氣體,，這就需要對(duì)甲板有耐高溫的要求，而對(duì)耐高溫材料的焊接技術(shù)又不成熟,，所以甲板之間的拼裝就需要靠鈦合金鉚釘來(lái)完成,。 鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入了其它元素組成的合金，鈦合金材料具有質(zhì)量輕,，強(qiáng)度大,，彈性小，耐高溫和耐腐蝕等特點(diǎn),，主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī),，火箭，導(dǎo)彈的部件,，（普通工業(yè)也會(huì)用到鈦，鈦的等級(jí)也有很多,，不同行業(yè)根據(jù)要求會(huì)選擇合適等級(jí)的鈦,。）
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鈦合金是比較年輕的一種金屬，從被研發(fā)出來(lái)到現(xiàn)在也就六,，七十年的歷史,，進(jìn)入20世紀(jì)后傳統(tǒng)的鋼鐵和鋁已經(jīng)不能滿足航天航空，航海等領(lǐng)域的需求,，在1954年由美國(guó)公司研發(fā)出了鈦合金材料,。 3 X; i6 ?+ M0 A" ~4 O) e
每當(dāng)說(shuō)起一個(gè)產(chǎn)品的材料采用了鈦合金時(shí)，就會(huì)吸引很多人的眼球,，因?yàn)殁伜辖疬@種材料特別的貴,，在很多人眼中鈦合金都是高檔金屬材料的代名詞,，這么金貴的材料一般都是用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，它還是一些尖端武器裝備的最理想材料,。
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但事實(shí)上,，組成鈦合金這種材料的主要金屬鈦并不稀有，在地球上鈦元素的含量占到地殼總質(zhì)量的0.45%,，僅次于鐵,，鋁，鎂等金屬元素,，目前已知的鈦礦物種類就超過(guò)了140多種,，儲(chǔ)量也是很豐富的。 在自然界中鈦存在于鈦鐵礦和金紅石等礦物中,，純鈦呈銀灰色,，同時(shí)它也是一種輕質(zhì)金屬，鈦的密度只有4.54克每立方厘米,，熔點(diǎn)在1668攝氏度,，具有可塑性。 ) Y4 l. f) d. v8 @* S P
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而真正讓鈦備受追捧的還是它本身具有的特性,，作為一種輕質(zhì)金屬,，在所有元素中，鈦的重量與強(qiáng)度的比例最高,，重量比鋼輕44%,，但機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼差不多，比鋁強(qiáng)3倍,，鈦擁有極強(qiáng)的抗腐蝕能力,，與鋁相似的是鈦在常溫下表面也會(huì)覆蓋一層致密的氧化膜。 ; k% U% h* o9 E, O9 I, Q
其無(wú)毒,，無(wú)磁的特點(diǎn)也很適合于工業(yè)生產(chǎn),，液態(tài)鈦幾乎可以與所有金屬相溶，因此可以與多種金屬形成合金,，通過(guò)加入一定比例的其它金屬元素,，可以讓冶煉出來(lái)的鈦合金在保證重量輕，強(qiáng)度大,，耐腐蝕特性的同時(shí),，還擁有更大的強(qiáng)度或者更強(qiáng)的耐高溫度性能，甚至還擁有記憶能力,，鈦是與人體最相容的一種金屬,，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有使用，比如心臟支架,，骨科鈦板等,，日常生活中一些眼鏡框,，手表框，還有一些體育用品也會(huì)廣泛使用鈦合金,。 6 O }% `% V( H8 A+ V ^& i
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# e( g- v- [' Y2 v有人就疑惑了,，鈦這種金屬也不稀有，而儲(chǔ)量又那么多,，為什么鈦合金還那么貴重呢,？這就會(huì)涉及到金屬的冶煉技術(shù)，鈦合金對(duì)冶煉環(huán)境及其苛刻,，鈦在高溫條件下化學(xué)活性小,，所以冶煉鈦合金必須要在高溫下進(jìn)行，一般情況下鈦合金冶煉溫度要在800攝氏度以上,，并且還要在真空的環(huán)境下操作,，這個(gè)冶煉環(huán)境相對(duì)于鋼鐵等金屬要高很多，正所謂物以稀為貴,，久而久之鈦合金就成了所謂的稀有金屬,，這就導(dǎo)致了它的價(jià)格居高不下。 , K+ q& X$ Y5 ~+ \ _0 {" K
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3 T; N) w: ]+ }) N" X/ a% o( p雖然鈦合金的產(chǎn)量低價(jià)格貴,，但并不代表用得少,，特別是各國(guó)在一些尖端武器裝備和國(guó)之重器上對(duì)鈦合金的使用也是很豪放的，據(jù)透露,，中國(guó)殲-20使用的鈦合金大約占機(jī)身重量的20%,，這些鈦合金主要用于機(jī)身的結(jié)構(gòu)材料。
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目前鈦合金材料在航空航天工業(yè)中應(yīng)用是最多的,，所以也將鈦合金叫作“空間金屬”,，它重量輕，強(qiáng)度大又耐高溫,，特別適合制造航空航天器,，很多以前使用鋁合金的部件都改用了鈦合金。 隨著技術(shù)的發(fā)展,，現(xiàn)在飛機(jī)的最高航速時(shí)是音速的3倍以上,，這么快的超音速飛行，會(huì)使飛機(jī)與空氣摩擦而產(chǎn)生大量的熱,，一般當(dāng)飛行速度達(dá)到音速2倍以下時(shí)機(jī)身用鋁合金就可以了，當(dāng)飛行速度達(dá)到音速的2倍以上時(shí),，鋁合金就經(jīng)受不住了,，就必須采用耐高溫和性能更好的鈦合金，當(dāng)飛行速度超過(guò)音速的3倍時(shí),，機(jī)身就要使用更多的鈦合金,。 3 a0 }; B6 N# j) h+ v0 y
一些攻擊核潛艇的內(nèi)壓艇殼,，魚(yú)雷艙等部件都是用鈦合金打造，鈦合金材料無(wú)磁,，耐腐蝕,，強(qiáng)度極高，可以有效的抵抗炸彈的沖擊波,，還有就是能夠下潛得更深,，例如我國(guó)“蛟龍?zhí)枴陛d人艙就使用了鈦合金材料，能夠下潛到7000多米的深海,，這就相當(dāng)于每平方米要承受7000噸的壓力,，壓力大得驚人啊。
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現(xiàn)在各國(guó)除了在航空,，火箭發(fā)動(dòng)機(jī),，潛艇，戰(zhàn)機(jī)等高精尖設(shè)備上大量使用鈦合金外,，在常規(guī)或者單兵裝備上也廣泛使用鈦合金,，例如榴彈炮，防彈頭盔等,。 ! \: ?8 T$ ?/ Q' Y8 [6 ]! }
目前世界上鈦合金技術(shù)最強(qiáng),，應(yīng)用最多的就是美俄中，而中國(guó)的鈦礦儲(chǔ)量世界第一,，約占世界總儲(chǔ)量的28.9%,，其中鈦鐵礦儲(chǔ)量約為7.2億噸，占全球鈦礦的92%,，金紅石儲(chǔ)量約為4700萬(wàn)噸,，二者合計(jì)儲(chǔ)量約7.67億噸，這應(yīng)該就是所說(shuō)的家里有礦,，對(duì)于鈦合金的冶煉和加工也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,，所以說(shuō)鈦合金在中國(guó)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用已經(jīng)不存在原理和技術(shù)問(wèn)題了，相信未來(lái)鈦合金這種“空間金屬”不再只是航空航天領(lǐng)域才會(huì)使用,。 / \/ A' Y8 K! y& l! x6 [* S- E
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發(fā)表于 2022-11-14 15:56:46
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