太空金属钛(上天下海这种金属)

有一种金属,具有银灰色光泽、外形似钢,却拥有高强度、低密度、防腐蚀等钢和其他许多金属不可比拟的优势。这种金属在航空、航天、航海、医疗等领域不可或缺,享有“未来金属”“太空金属”等美誉。

这种能上天入海的金属,就是钛。

上天入海

美国SR-71“黑鸟”飞机以无人能及的飞行高度和速度闻名世界,它曾创下时速3529.56公里(约3.3马赫,即音速的3.3倍)的速度纪录和25929米的高度纪录。但很多人不知道,这型飞机的研发与建造,也推动了人类材料科学的进步。

太空金属钛(上天下海这种金属)(1)

△“黑鸟”的研制推动了人类材料科学的进步(图:unsplash.com)

高速飞行时,飞机表面会与空气剧烈摩擦而产生大量热量,且速度越快热量越高。铝合金是制造飞行器的常用材料,但耐热性较差,150摄氏度就可能失去强度。以3倍音速飞行,飞机表面温度超过300摄氏度,远超铝合金的承受极限,严重影响飞行安全。

因此,打造“黑鸟”,需要硬度高、熔点高、质量轻的新材料。经过大量试验,一种金属进入工程师的视野,那就是钛。

为了满足性能要求,每架“黑鸟”上钛合金的用量足足有30吨,超飞机结构总重九成。目前为止还没有其他飞机能够达到这一比例,因此有人把“黑鸟”称为“纯钛飞机”。

而在航海领域,人类在“走向深蓝”的过程中,对舰船装备的要求也越来越高,传统金属材料已无法完全满足需求。

这时,钛金属也进入了工程师的视野,他们发现,钛不仅极耐海水腐蚀,抗冲击性也十分优异。如今,钛被公认为航海装备领域极具应用前途的金属材料,被各国广泛应用于水面舰艇、水下潜艇、深潜器、水中兵器等领域。

太空金属钛(上天下海这种金属)(2)

△钛金属耐腐蚀抗冲击,是建造潜艇等各类舰艇的优异材料(图:unsplash.com)

战略金属

早在春秋战国时代,中国就已在农业、手工业中使用铁器,铝的大规模应用也有100多年历史。相比之下,钛1791年才被人类发现,工业化生产1948年才开始。因此钛也被称为“婴儿金属”。

那么,性能优异的钛,为何被人类大规模应用的历史如此短暂?

事实上,钛广泛分布于地壳及岩石中,在几乎所有生物、水体中也同时存在。其在大陆上地壳的丰度达0.44%,在所有元素中名列第九位,远高于锌、铜等常见的金属。

钛金属之所以珍贵,主要在于复杂的冶炼工艺和高昂的加工成本。钛性质活泼,在高温下易与氧气发生反应,须在真空或充满惰性气体的环境中冶炼,对工艺和设备要求极高。此外,钛的冶炼还需多次进行电解、加热,会消耗大量能源。

太空金属钛(上天下海这种金属)(3)

△钛性能优异却冶炼困难,被不少国家视为“战略金属”

业内专家指出,钛已经成为工程技术及高科技领域的关键材料及支撑材料,并成为评判国家综合实力强弱的重要标志。正因如此,不少国家将钛视为“战略金属”

放眼全球,目前仅少数国家掌握完整的钛工业生产技术。值得骄傲的是,中国便为其中之一。

我国钛工业起步于20世纪50年代,经过七十余年发展,产能、产量均居世界第一,生产技术也处于世界领先水平,是名副其实的钛业大国。从神舟系列载人飞船、C919大飞机,到蛟龙号、奋斗者号载人潜水器,钛金属在大国重器上发挥着不可替代的作用。

革命性飞跃

这些年,在高精尖领域大放异彩的钛,也在民用领域崭露头角。

例如,在医学领域,钛密度低、强度大,与人体相容性好,是医学植入的理想材料,被广泛运用于人工骨关节、断骨固定器、人工心脏瓣膜等。

市面上的保温杯多为不锈钢材质,不仅重量重,外观大多也平平无奇。一些人会用保温杯装茶水,但不锈钢耐腐性一般,高温茶水可能与保温杯内胆产生反应,让茶汤带上“金属味道”。

而钛的运用,能为保温杯带来“革命性”飞跃。八马茶业就以高纯度钛(钛含量≥99.6%)打造了新一代高端焖泡保温杯——钛晶随身焖茶杯。

太空金属钛(上天下海这种金属)(4)

△八马茶业新一代高端焖泡保温杯——钛晶随身焖茶杯

得益于钛的加持,这款焖茶杯坚如磐石,却身轻如燕。钛上可飞天,下可深潜,坚固耐用,却比同体积不锈钢轻约一半。这只钛杯杯身有多重?掂量一下手上的手机,大概就是这个重量。

更重要的是,钛杯不仅能够抑菌,更可以保持饮品原味。钛是亲生物金属,常被用作医学植入材料,安全性不言而喻。第三方权威检验机构出具的报告显示,这款钛杯的抑菌率超过99%。

而钛杯内胆表面覆盖的氧化钛膜,不仅可以有效抵御强酸碱物质的侵蚀,还可以防止饮品与内胆发生反应。

这种特性使钛杯适合盛放茶水、果汁、牛奶等各种饮品。很多老茶客喜欢焖茶,因为焖茶有助于更充分地释放茶叶内含物质,使茶汤更醇厚。用钛杯焖泡老白茶、普洱熟茶、六堡茶等茶类,成为越来越多高端人士的选择。

不仅如此,钛杯的“高颜值”也是普通保温杯无法比拟的。多道工序锤炼和高温处理让钛杯如星辰大海般璀璨,梦幻闪耀的视觉效果将高级感拉满。

太空金属钛(上天下海这种金属)(5)

△星辰大海般璀璨的杯身,让钛晶随身焖茶杯高级感拉满

行业引领者

近年,生活品质的提升让更多人愿意使用高端产品、健康产品。有媒体指出,钛制成的生活品成为健康生活的首选,得到市场广泛好评。

作为中国茶叶连锁领先品牌,八马茶业历时近3年打磨推出钛晶随身焖茶杯。该产品在发挥钛轻量化、亲生物等特性的同时,兼具“未来金属”的高端质感,可谓“内外兼修”。自上市以来便受到高端人士的广泛关注和高度认可,一度供不应求。

凭借着敏锐洞察和大胆创新,八马为茶器具乃至钛民用生活品市场注入新风,引领行业细分领域发展。未来,八马茶业将继续完善“钛”系列产品线,以高品质产品满足消费者多样化、高端化的需求。

参考资料

[1] 张绪虎. 《钛合金在航天飞行器上的应用》. 中国有色金属报. 2011-5-26

[2] 杨遇春. 《走向民用的钛》. 稀有金属. 1983年第2期

[3] 罗志忠,堵春莲,杨娟珉,马鸿海,李忠. 《钛在民用领域的应用》. 国有色金属工业协会钛锆铪分会2012年钛年会论文集

[4] 杨一鸣. 《钛应用引领健康生活》. 中国有色金属报. 2022-3-17

[5] 《那只飞得最快的“黑鸟”说,就用你的“钛”揍你,怎么着?》. 航空知识. 2020年第4期

[6] 董洁,李献民,姜钟林,刘立,赵普. 《钛在海军潜艇上的应用与展望》. 金属世界. 2015年第4期

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