1791年，英國(guó)牧師W
Gregor在黑磁鐵礦中發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬元素
1795年，德國(guó)化學(xué)家M
H
Klaproth在研究金紅石時(shí)也發(fā)現(xiàn)了該元素，并以希臘神Titans命名之
1910年，美國(guó)科學(xué)家M
A
Hunter首次用鈉還原TiCI4制取了純鈦
1940年，盧森堡科學(xué)家W
J
Kroll用鎂還原TiCl4制得了純鈦
從此，鎂還原法（又稱(chēng)為克勞爾法）和鈉還原法（又稱(chēng)為亨特法）成為生產(chǎn)海綿鈦的工業(yè)方法
1948年，美國(guó)用鎂還原法制出2t海綿鈦，從此開(kāi)始了鈦的工業(yè)化生產(chǎn) 鈦的原子序數(shù)為22，核外電子數(shù)共有22個(gè)，其電子構(gòu)型為1s22s22p?3s23p?3d24s2（[Ar]3d24s2） 鈦單質(zhì)有兩種同素異構(gòu)體：α-Ti和β-Ti α-Ti是六方晶系，原子堆積方式為六方密堆積，原子空間利用率為74% β-Ti為立方晶格，原子堆積方式為體心立方密堆積，原子空間利用率為68% 另外，當(dāng)鈦晶體中出現(xiàn)少量的缺陷時(shí)會(huì)影響晶體的性質(zhì)，如機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性等 鈦絲鈦絲鈦相對(duì)密度為4 506，熔點(diǎn)1668℃，沸點(diǎn)3287℃ 電阻率42x10??Ω·m（20℃） 因表面有致密氧化物而抗腐蝕，常溫下不和氧氣、鹵素及水反應(yīng)，紅熱時(shí)和氧反應(yīng)生成二氧化鈦 不與硝酸、稀硫酸和堿反應(yīng)，但可溶于濃硫酸、氫氟酸和王水等 鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達(dá)50—60%，斷面收縮率可達(dá)70—80%，但強(qiáng)度低，不宜作結(jié)構(gòu)材料 鈦中雜質(zhì)的存在，對(duì)其機(jī)械性能影響極大，特別是間隙雜質(zhì)（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強(qiáng)度，顯著降低其塑性 鈦?zhàn)鳛榻Y(jié)構(gòu)材料所具有的良好機(jī)械性能，就是通過(guò)嚴(yán)格控制其中適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達(dá)到的 鈦與空氣的反應(yīng)鈦一旦在空氣中開(kāi)始燃燒，就會(huì)發(fā)出極為明亮的白色火焰，生成二氧化鈦（TiO?）和氮化鈦（TiN） 金屬鈦甚至可以在純凈的氮?dú)庵腥紵傻? 鈦與水的反應(yīng)金屬鈦會(huì)與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)而生成氧化鈦（Ⅳ）（TiO?）和氫氣（H?） 鈦與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)鈦在加熱時(shí)會(huì)與鹵素單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并生成鹵化鈦（Ⅳ） 與氟的反應(yīng)大約發(fā)生于200℃ 鈦與氟氣（F?）、氯氣（Cl?）、溴單質(zhì)（Br?）、碘單質(zhì)（I?）反應(yīng)分別生成氟化鈦（Ⅳ）（TiF?）、氯化鈦（Ⅳ）（TiCl?）、溴化鈦（Ⅳ）（TiBr?）和碘化鈦（Ⅳ）（TiI?） 鈦與酸的反應(yīng)稀的氫氟酸水溶液與鈦反應(yīng)生成絡(luò)合離子和氫氣（H?）：金屬鈦不能在室溫下與無(wú)機(jī)酸發(fā)生反應(yīng)，但是能與熱的鹽酸反應(yīng)生成鈦（Ⅲ）的配合物 鈦合金棒鈦合金棒冶煉鈦時(shí)，要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的步驟 把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應(yīng)，就得到海綿鈦 海綿鈦是不能直接使用的，還必須把海綿鈦在電爐中融化成液體，才能鑄成鈦錠 但這種電爐要很高的技術(shù)，除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡(jiǎn)直找不到盛裝液態(tài)鈦的坩堝，因?yàn)橐话隳突鸩牧隙己醒趸铮渲械难蹙蜁?huì)被液態(tài)鈦奪走 后來(lái)，人們終于發(fā)明了一種“水冷銅坩堝”的電爐 這種電爐只有中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠 工業(yè)上大量生產(chǎn)鈦的方法是克洛爾法：首先用氯氣和碳作用于鈦鐵礦（TiFeO?）或金紅石（TiO?）來(lái)生產(chǎn)金屬鈦 然后通過(guò)蒸餾，將所得到的四氯化鈦（TiCl?）同三氯化鐵（FeCl?）分離 最后，用金屬鎂（Mg）還原四氯化鈦，得到金屬鈦 生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該排除空氣，以避免鈦同氧氣或氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，生成雜質(zhì) 航空鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)航空鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)鈦具有十分優(yōu)異的性能，因而得到了廣泛應(yīng)用 其應(yīng)用領(lǐng)域主要有：航空航天、艦船制造、化工石化、交通運(yùn)輸、兵器、海洋、電力、建筑、冶金、醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)器械、生活用品和輕工業(yè)等 美國(guó)和俄羅斯的大部分鈦加工材是應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，約占80%左右，與之相反的是，日本和中國(guó)則是將80%應(yīng)用于化工、一般民用工業(yè)及民生用品領(lǐng)域 從世界用鈦的需求來(lái)看，2005年的結(jié)構(gòu)比例是：宇航占35%，軍用占12%，工業(yè)占38%，民用和其他占15% 兵器工業(yè)中，鈦被應(yīng)用于：坦克、戰(zhàn)車(chē)、導(dǎo)彈、大小炮體、機(jī)槍、噴火器、頭盔、防彈衣、防爆手套等 冶金工業(yè)中，鈦被應(yīng)用于：耐腐蝕容器、電解槽、反應(yīng)器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、各種泵和閥、渦輪葉片、連接配管、配件等 海洋工程中，鈦被用于：海水淡化、海洋石油鉆探、海洋熱能轉(zhuǎn)換電站 運(yùn)動(dòng)器械方面，鈦被用于：高爾夫球桿、球頭、網(wǎng)球拍、擊劍保護(hù)面罩、寶劍、短跑鞋釘、登山工具、滑雪板、滑雪鞋、滑雪杖、冰刀、潛水衣、釣具、帳篷桿等 生活用品方面，鈦被用于：眼鏡架、手表、電腦、照相機(jī)、游戲機(jī)、手機(jī)、天線、樂(lè)器、廚房用具、工藝品等 航空工業(yè)航空工業(yè)是研制和應(yīng)用鈦及鈦合金最早的部門(mén)，飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)如果沒(méi)有鈦，實(shí)際上就不可能制造出Ma2 7的超音速飛機(jī) 鈦合金在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中主要用于骨架、蒙皮、機(jī)身隔框、起落架、防火壁、機(jī)翼、尾翼、縱梁、艙蓋、倍加器、龍骨、速動(dòng)制動(dòng)閘、停機(jī)裝置、緊固件、前機(jī)輪、拱形架、襟翼滑軌、復(fù)板、路標(biāo)燈和信號(hào)板等 航天工業(yè)鈦在航天工業(yè)中應(yīng)用也做到了減輕發(fā)射重量、增加射程、節(jié)省費(fèi)用，是航天工業(yè)的熱門(mén)材料 在火箭、導(dǎo)彈和航天工業(yè)中可用作壓力容器、燃料貯箱、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、火箭噴嘴套管、人造衛(wèi)星外殼、載人宇宙飛船船艙（蒙皮及結(jié)構(gòu)骨架）、起落架、登月艙、推進(jìn)系統(tǒng)等 航天用鈦除了工業(yè)純鈦Ti64（ELI）、Ti-5Al-2 5Sn（ELI）外，還使用了Ti-7Al-4Mo，Ti-3Al-2 5V，Ti-13V11Cr-3Al，Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al及Ti/B-Al復(fù)合材料 艦船制造鈦及鈦合金廣泛應(yīng)用于核潛艇、深潛器、原子能破冰船、水翼船、氣墊船、掃雷艇，以及螺旋槳推進(jìn)器、鞭狀天線、海水管路、冷凝器、熱交換器、聲學(xué)裝置、消防設(shè)備上，主要合金有工業(yè)純鈦、Ti64， Ti64ELI，Ti-6Al-2Nb-1Ta-0 8Mo，Ti-3Al2 5V，IIT-3B，IIT-7M等 運(yùn)輸車(chē)輛鈦合金連桿鈦合金連桿鈦在汽車(chē)上應(yīng)用很廣泛，主要有：連桿、曲軸、擋圈、氣門(mén)、進(jìn)氣閥、排氣閥、制動(dòng)壓力管道密封圈、輪圈螺桿、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪、彈簧、消音器、排氣裝置、車(chē)輪的襯套及軸承、各種半軸、緊固件等 汽車(chē)產(chǎn)品采用鈦合金制造零部件的最突出的優(yōu)點(diǎn)是：減輕質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命、提高可靠性、節(jié)省燃油、不含鉛鈷等有害金屬、耐腐蝕、抗高溫能力大大提高 鈦在摩托車(chē)上主要用于排氣管、消音器、套筒、懸掛彈簧、鏈輪、傳動(dòng)鏈條及螺釘?shù)? 化學(xué)工業(yè)鈦材在化學(xué)和石化工業(yè)中應(yīng)用，有電解槽（電極）、反應(yīng)器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、吸收塔、連接配管、配件（法蘭盤(pán)、螺栓、螺母）墊圈、泵、閥等 化學(xué)工業(yè)用鈦量最大行業(yè)是氯堿制造，占總用鈦量的50%，從其次是純堿占20%，塑料占17%，有機(jī)化工占10%，無(wú)機(jī)化工占3% 在用鈦的各種化工設(shè)備中換熱器最多，占鈦材用量的52%，其次為陽(yáng)極占24%、容器、管和泵閥占19%，其他占有5% 下面以熱交換器、鈦金屬陽(yáng)極、濕氯氣冷卻器為例，說(shuō)明鈦制設(shè)備的優(yōu)點(diǎn) 醫(yī)療器械方面，鈦被用于：頭顱骨、心臟盒、起搏器、人工關(guān)節(jié)、牙弓絲、血管支架、假肢、骨髓針、光催化劑等 鈦合金核潛艇鈦合金核潛艇鈦礦主要為釩鈦磁鐵礦中的鈦礦、金紅石礦和鈦鐵礦砂礦等 全球鈦礦資源儲(chǔ)量豐富，鈦鐵礦儲(chǔ)量/產(chǎn)量占比最高 鈦在地球上的儲(chǔ)量十分豐富，地殼豐度為0 61%，海水含鈦1×10-7單位，其含量比常見(jiàn)的銅、鎳、錫、鉛、鋅都要高 根據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS）數(shù)據(jù)，2022年全球鈦儲(chǔ)量7億噸，其中鈦鐵礦儲(chǔ)量為6 5億噸，占比92 86%， 較上一年下降7 14%，主要受澳大利亞老礦山關(guān)停影響，金紅石儲(chǔ)量為0 49億噸，占比7 54%；產(chǎn)量上，鈦鐵礦產(chǎn)量為890萬(wàn)噸，占總產(chǎn)量比例為93 68%，金紅石產(chǎn)量為59萬(wàn)噸，占比6 21% 鈦鐵礦主要分布在亞洲、大洋洲和歐洲，國(guó)內(nèi)鈦鐵礦儲(chǔ)量居前 儲(chǔ)量前五的國(guó)家分別為中國(guó)（29 23%）、澳大利亞（24 62%）、印度（13 08%）、巴西（6 62%）和挪威（5 69%），其中中國(guó)和澳大利亞兩國(guó)的儲(chǔ)量占比就達(dá)到全球儲(chǔ)量的一半以上 金紅石主要分布在北美洲、非洲和亞洲，澳大利亞儲(chǔ)量占比達(dá)63 27% 儲(chǔ)量前五的國(guó)家分別為澳大利亞（63 27%）、印度（15 10%）、南非（13 27%）、烏克蘭（5 10%）和莫桑比克（1 82%） 中國(guó)鈦釩儲(chǔ)藏量居世界第一，占全世界70%左右 中國(guó)鈦釩礦資源主要分布在四川、云南、廣西等西部地區(qū)，以攀枝花為主要儲(chǔ)藏地 攀枝花的二氧化鈦保有儲(chǔ)量8 98億噸，其中表內(nèi)儲(chǔ)量5 978億噸，約占全國(guó)儲(chǔ)量的93%，世界儲(chǔ)量的59% 在機(jī)械處理金屬鈦過(guò)程中也接觸鈦氧化物的煙塵 生產(chǎn)過(guò)程中所用四氯化鈦能使人患有慢性支氣管炎、慢性肥厚性鼻炎、咽炎 植物神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能紊亂，腱反射增強(qiáng)、眼瞼和手震顫、多汗 接觸10％四氯化鈦溶液的人出現(xiàn)熱灼傷較難愈合 隔離泄漏污染區(qū)，限制出入 切斷火源 建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服 不要直接接觸泄漏物 小量泄漏：避免揚(yáng)塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中 轉(zhuǎn)移回收 大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋 使用無(wú)火花工具轉(zhuǎn)移回收 金屬鈦、二氧化鈦和碳化鈦屬低毒類(lèi) 有人使用納米級(jí)和微米級(jí)二氧化鈦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究其對(duì)小鼠肺部影響，大鼠用乙醚麻醉后，采用非暴露式氣管滴注法，按0 001mL /g染毒，每周2次，連續(xù)4周 納米TiO?32mg/kg組損傷嚴(yán)重，40%—50%肺組織肺泡擴(kuò)張不良或閉塞，肺泡腔內(nèi)及肺泡間隔、肺泡壁常見(jiàn)吞噬棕黃色異物顆粒的巨噬細(xì)胞，常呈團(tuán)塊狀，也見(jiàn)于小支氣管腔內(nèi)，部分可能進(jìn)入淋巴管或毛細(xì)血管內(nèi)，支氣管上皮脫落，肺泡間隔內(nèi)淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、纖維細(xì)胞增多，間隔增寬，可見(jiàn)淋巴細(xì)胞聚集小結(jié) 微米TiO?32mg/kg組出現(xiàn)大量褐色折光性顆粒，分布于肺泡腔、壁、間隔內(nèi)，少數(shù)散在大鼠呼吸道，結(jié)果顯示，納米TiO?暴露在一定程度上能引起大鼠的肺組織抗氧化平衡失調(diào)、病理?yè)p傷及超微結(jié)構(gòu)的改變，且同濃度的納米TiO?比微米TiO?氧化損傷更嚴(yán)重 金屬鈦，氧化鈦，碳化鈦等不溶性鈦毒性低，口服吸收量少，不顯示毒性反應(yīng) 金屬鈦植入機(jī)體未見(jiàn)有病理反應(yīng) 吸入鈦的不溶性化合物，未見(jiàn)肺部有嚴(yán)重?fù)p害，其致纖維化作用甚微 用含鈦飲水長(zhǎng)期飼養(yǎng)動(dòng)物未見(jiàn)對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育有影響，也未見(jiàn)腫瘤發(fā)生 國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)于2006年將TiO?列為可疑人類(lèi)致癌物，其致癌性評(píng)估主要依賴(lài)于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果，缺乏充分的人群流行病學(xué)證據(jù) 隨著我國(guó)TiO?生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，應(yīng)用行業(yè)的增加，職業(yè)人群接觸TiO?的機(jī)會(huì)劇增 鈦是一種相對(duì)穩(wěn)定的金屬，在正常環(huán)境下不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 然而，為了確保其質(zhì)量和性能，在存儲(chǔ)和處理過(guò)程中仍需要采取一些措施 儲(chǔ)存時(shí)以不少于25%的水潤(rùn)濕、鈍化 最好存放在相對(duì)濕度低于50%的環(huán)境中 鈦金屬在長(zhǎng)時(shí)間暴露于陽(yáng)光下或紫外線下容易發(fā)生氧化反應(yīng)，因此應(yīng)盡量避免陽(yáng)光直射或紫外線照射，以保持其表面的光澤和質(zhì)量 鈦金屬在與一些金屬接觸時(shí)容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕，因此應(yīng)避免與其他金屬接觸，特別是在潮濕環(huán)境中 遠(yuǎn)離火種、熱源 庫(kù)溫不超過(guò)35℃，保持容器密封，嚴(yán)禁與空氣接觸 應(yīng)與氧化劑、酸類(lèi)、鹵素等分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ) 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材 儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物 定期檢查存儲(chǔ)的鈦金屬，確保其外觀沒(méi)有明顯變化或腐蝕跡象 如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取措施處理 密閉操作，局部排風(fēng) 操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程 建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防塵口罩，戴安全防護(hù)眼鏡，穿透氣型防毒服，戴防毒物滲透手套 遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場(chǎng)所嚴(yán)禁吸煙 使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備 避免產(chǎn)生粉塵 避免與氧化劑、酸類(lèi)、鹵素接觸 在氬氣中操作處置 搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備 倒空的容器可能殘留有害物 為安全起見(jiàn)，儲(chǔ)存時(shí)常以不少于25%的水潤(rùn)濕、鈍化 儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房 遠(yuǎn)離火種、熱源 庫(kù)溫不超過(guò)30℃，相對(duì)濕度不超過(guò)80% 保持容器密封，嚴(yán)禁與空氣接觸 應(yīng)與氧化劑、酸類(lèi)、鹵素等分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ) 配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材 儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物 運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備 裝運(yùn)該品的車(chē)輛排氣管須有阻火裝置 運(yùn)輸過(guò)程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞 嚴(yán)禁與氧化劑、酸類(lèi)、鹵素、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn) 運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫 中途停留時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源 車(chē)輛運(yùn)輸完畢應(yīng)進(jìn)行徹底清掃 鐵路運(yùn)輸時(shí)要禁止溜放
