功能金屬

陳女婷

[一、元素小檔案]

由圖1可知，鈦元素符號為Ti，屬于金屬元素，原子序數（質子數）為22，相對原子質量為47.87。由圖2可知，鈦元素的核電荷數（核內質子數）為22，電子層數為4，最外層電子數為2。鈦在周期表中位于第4周期IVB族。

[二、元素特性]

1.熔點高，密度小，機械強度高

鈦的熔點高達1668℃，密度（4.506 g/cm3）約是鐵的一半，具有很高的機械強度（接近于鋼）。用鈦合金制成的潛艇可潛入海面以下4500 m的深度，而一般鋼鐵制成的潛艇潛入海面下超過300 m就容易被水壓壓壞。

2.抗腐蝕能力強

鈦和鈦合金有非常好的抗腐蝕性，即使放在海水中數年，取出后仍光亮如初，其抗腐蝕性能遠優于不銹鋼。

3.超導性能

在超低溫的狀態下，鈦會變得更為堅硬，并有超導性能。鈮-鈦合金在溫度低于臨界溫度時，會呈現出零電阻的超導性能。

4.記憶效應

人造衛星和宇宙飛船的天線是由鈦鎳形狀記憶合金制造的，它具有形狀記憶功能。先將鈦鎳合金天線制成預先確定的形狀，然后在低溫下將天線揉成一團，只要稍微加熱便可恢復原來的面貌，這就是鈦鎳形狀記憶合金，被廣泛用于水暖系統、防火門和電路斷電的自動開關。

5.貯氫功能

鈦-鐵合金具有吸氫的特性，可以將大量的氫安全地貯存起來，在一定的環境中又可以將氫釋放出來。鈦在氫氣的分離、凈化、貯存、運輸、制造，以及以氫為能源的熱泵和蓄電池等方面應用很有優勢。

6.生物相容性

醫用鈦合金耐腐蝕性強、穩定性高、耐疲勞、生物相容性好，對人體無毒副作用，被贊譽為“親生物金屬”，被廣泛應用于肢體植入、替代性功能材料、牙科、醫療器械等相關領域。