钛，被称为21世纪的世纪金属，元素符号为Ti，被誉为“继铁、铝之后处于发展中的第三金属”和“战略金属”，是前途无量的金属材料。钛是典型的亲石元素，在地壳中常以氧化物矿物出现，其中以氧化数为正四价的化合物最稳定。金属钛呈银白色，具有熔点高（1 675 ℃）、密度小（4.5 g /cm3）、机械强度高（为5）、耐低温（超低温下电阻率几乎为0）、耐腐蚀、线钛塑性良好（能薄壁化）、不易氧化、还原性强等特点。

钛的用途十分广泛。钛及其氧化物、合金产品，是重要的涂料、新型结构材料、防腐材料，在航空、航天、舰船、军工、冶金、化工、机械、电力、海水淡化、交通运输、轻工、环境保护、医疗器械等领域有着广泛的应用。钛的氧化物——二氧化钛（Ti02，亦称钛白粉），具有以下特性：无毒、物理化学稳定性良好、折射率高，有很强的白度、着色力、遮盖力和耐温性，且抗粉化等，被称为颜料之王。含钛的矿物——金红石是优质电焊条涂层不可缺少的原料。

以钛为基本元素加入一种或多种其他元素组成的合金材料叫钛合金（如Ti-Al系金属间化合物合金等）。钛合金是一种新型金属材料，这种合金具有轻质、高强、耐腐蚀、耐热性好等特点，密度、强度和使用温度介于铝和钢之间，具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能，在航空航天领域、海洋资源开发及舰船建造等方面的使用前景广阔，被认为是21世纪最有发展前途的世纪金属。钛合金被开发首先用于航空航天结构材料：20世纪50年代，美国首次在F-84战斗轰炸机上用钛合金做后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件；20世纪60年代，钛合金的使用部位从后机身移向中机身，部分代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件，使得钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20%～25%；20世纪70年代，民用飞机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3 640 kg以上，马赫数大于2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。钛合金在航空的另一个重要应用是制造飞机发动机压气机部件，当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200 ℃～300 ℃提高到500 ℃～600 ℃时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造的高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片，铸造钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度、耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料储箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。

当前，钛合金的开发利用主要集中在以下几方面：钛的制备和加工，实现产品高性能化和低成本化，包括海绵钛生产、材料设计及加工的低成本化；高效、短流程钛合金加工技术的开发和应用，如单次冷床熔炼直接轧制技术、钛带连续加工技术、大型复杂构件整体化锻造和精密锻造技术等；近净成形技术，包括粉末冶金、精密铸造、精密模锻、喷射成形和数字化3D打印成型技术等。上述新技术对钛合金的应用开发都取得了新的进展，其中，数字化3D打印成型技术更是取得了重大突破。

科学家经过千辛万苦的努力，终于在数字化3D打印成型钛合金的应用技术上取得了开创性突破，并在航空航天领域得到了应用。如美国用3D打印钛合金零件的F-35战斗机已经进行试飞；中国的科学家用3D打印钛激光成像钛合金部件已经成功用于新型战斗机和大型民航机，这使中国3D打印钛合金技术处于世界领先水平。此外，钛合金3D打印技术在医疗领域取得了阶段性成果，如用3D打印结合电子束金属熔融快速成型设备，制备出具有多孔涂层的钛合金骨盆假体、锁骨假体及肩胛骨假体，在人类的骨科医疗临床试验中均获得良好的效果，这种技术的应用将医疗器械的“私人订制”变成了现实，使得钛合金将成为部分骨头受伤的人体的组成部分。

钛的氧化物——二氧化钛是人类净化空气的优质化学材料。化学净化材料主要指采用氧化、还原、离子交换以及光催化等化学反应技术生产的净化材料。当前应用最广的是光催化材料，这是一种以二氧化钛为代表，在光照条件下具有催化功能的半导体材料的总称。二氧化钛作为一种光催化材料，在吸收太阳光或照明光源中的紫外线后，能够发生氧化还原反应，表面形成强氧化性的氢氧自由基和超氧阴离子自由基，其中游离有害物质被分解或化合成无害的二氧化碳和水，从而达到净化空气、保护大气环境不受污染的目的。二氧化钛所具有的这种特殊功能，给人类提供了更多的用武之地。

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