——钛
任瑜
稀有金属，它是稀有的，但是也不尽然。钛就是一种并不稀有的稀有金属。
钛在地壳里的储藏量非常丰富。据科学家们估计，它在地壳里的含量是地壳重量的千分之四还要多一点儿，在所有元素中含量居第十位，在金属大家庭的成员中仅次于铝、铁、钙、钠、钾、镁而排第七。比我们大家所熟悉的铜、铅、锡、锌、镍、铬的含量的总和还要大10倍左右。钛的分布也很广泛，在矿石、砂粒、粘土、煤、石油、植物、天然水中都含有，就是从天上掉下来的陨石中也含有钛，这说明在地球以外的天体里也有钛。看来钛不仅含量多且分布也非常广，所以人们就称它为不稀有的稀有金属。有的人也许会问，钛在地壳里含量既然这么多，那为什么还是把它称为稀有金属呢?
这是有它的历史情况和现实原因的。我们知道，早在1791年在分析矿石的时候，发现了钛元素，我们又知道金属钛这个元素在高温时非常活泼，能够跟氧、氮、氢、碳等元素化合生成相应的化合物，特别是与氧的结合能力更强，生成非常稳定的氧化物。所以钛几乎都是以氧化物形式存在于自然界中。因此钛虽然被发现得很早，但是长期以来就是没有办法制得金属钛。又经过了一百多年，才有人想出了一个办法来制取金属钛。这就是在高温下用氯气把二氧化钛中的氧置换出来，变成四氯化钛，再把四氯化钛在高温条件下，用金属钠进行还原，从而得到了金属钛。不过，当时它还只是实验室中的珍品。真正在工厂里大规模地生产金属钛，那还是在二十世纪五十年代的事，到今天，也才仅仅有二十几年的历史。另一方面，金属钛的性质、用途和生产方法等都和其他稀有金属相类似。所以为什么把钛划归在稀有金属行列里就不难理解了。
目前已发现含钛矿物有100多种，除金红石外，其余的都是和别种矿物共生在一起的。含钛矿物虽然很多，但在工业上用作生产金属钛或钛白(即二氧化钛)的只有几种，如金红石、钛铁矿、白钛矿等。金红石实际上就是纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95%以上，白钛矿含二氧化钛70—92%，而钛铁矿含二氧化钛较低一般为35—60%。金红石是理想的生产金属钛或钛白的原料，但在地壳中储量较少，且只集中在少数几个国家里。这些年来由于大量地开采与使用，储量已剩不多。钛铁矿虽然含二氧化钛量较少，但它的储量非常大，是今后生产金属钛和钛白的主要原料来源。
那么，钛究竟有哪些特性，又应用在哪些方面呢？
从外形上看，钛很像钢铁，也具有银灰色光泽，但是，它和钢铁相比，具有很多优异性能。比如，重量轻，比重是4.5，比钢几乎轻一倍；熔点比钢铁高，是1660℃；强度大，特别是往钛里面加进一些其他金属，制成合金。这种合金不仅强度大，而且既耐高温，又耐低温，在摄氏零下253度到零上500度之间，都具有高的强度。钛还有一个很大的优点，就是耐腐蚀性强，对大多数酸、碱、盐都具有很强的耐腐蚀能力。由于钛具有上面说的这些优异性能，所以使钛成为一种发展快、用途广、收效大的金属。它广泛应用在航空、宇宙航行、航海舰艇、常规武器的制造和石油化工、纺织、冶金、医药卫生等方面。所以有人把钛叫做时髦金属，是有一定道理的。也有人根据钛在工业上发挥的重要作用，及其在未来发展趋势来看，把钛称为第三金属（第一金属指钢铁，第二金属指铅）。
下面介绍一下钛在各领域中的应用。首先介绍钛在飞机制造业上的应用。
我们知道，在飞机制造工业上，要求制造飞机用的材料，既要轻，又要强度大。一般是用比强度来表示它，也就是材料的强度和它的比重的比值。这个比值越大越好，而钛正符合这个要求，不仅轻且强度大，钛的比强度是目前使用材料中最大的，是不锈钢的3倍，是铝合金的1.3倍。所以在飞机制造工业上，很重视钛这个材料。本世纪五十年代，生产的金属钛，几乎被飞机制造业所垄断，并且还被军用飞机所独占，比如1955年，美国97%的钛用在军用飞机上，而且几乎全部用于飞机发动机。由于收到很好的效果，在60年代开始用于民用飞机，且逐渐扩大到做机身的结构材料。到了70年代，在军用和民用飞机上用钛量几乎相等，而在发动机和机身上用钛量也接近各占一半。目前在民用飞机上用钛量已经超过了军用飞机。