《钛和钛的氧化物》课件

钛和钛的氧化物课绍钛质应关环问题钛本件旨在全面介及其氧化物的性、制备、用及相境安全为疗领作一种重要的金属材料，因其优异的性能在航空航天、化工、医等域得到应时钛独质应领广泛用同，的氧化物也具有特的性和用价值，在催化、光电等挥过课习钛域发着重要作用通本件的学，希望能够帮助大家深入了解及其氧化为关领应物，相域的科研和用提供参考钛的性质物理性质化学性质钛泽较约为钛质稳应是一种银白色金属，具有金属光其密度小，

4.5克/立在常温下性定，不易与空气、水等发生反但在高温下，钛较约为约为钛氢应钛蚀方厘米，是钢的60%的熔点高，1668℃，沸点易与氧、氮、等元素发生反具有良好的耐腐性，在钛状许蚀质现蚀3287℃具有良好的延展性和可塑性，易于加工成各种形多腐介中表出优异的抗腐能力钛的原子结构电子排布价电子原子半径123钛数为为钛为这钛径约为的原子序22，其电子排布的价电子3d²4s²，些电子参的原子半147皮米原子半这钛钛应键过钛径钛质[Ar]3d²4s²意味着原子有22与的化学反和成程可以的大小影响着的物理和化学性，层态负个电子，其中最外有2个电子，3d形成多种氧化，如+

2、+3和+4，如密度、熔点、电性等轨态为稳道上有2个电子其中+4最定钛的结晶性同素异形相变温度钛现钛钛转约为具有同素异形象，存在两种α-向β-的变温度结钛钛钛过钛晶体构α-和β-α-是

882.5℃通控制的相变温度，结稳钛结密排六方构，在室温下定存可以改变的晶体构和性能钛结在β-是体心立方构，在高稳温下定存在晶粒尺寸钛对细钛较韧的晶粒尺寸其力学性能有重要影响晶粒具有高的强度和性过钛通控制的加工工艺，可以控制其晶粒尺寸钛的密度密度值密度影响密度计算钛约为钛钛结的密度

4.5克/立的低密度并不意味着的密度受其晶体构、对钛方厘米，相于其他金其强度低合金具有化学成分和加工工艺等钛较较过属而言，的密度低，高的强度重量比，即因素的影响通控制铝单较这调钛是钢的60%，的

1.7位重量能够承受大些因素，可以整这钛载这钛满倍使得合金在航的荷使得合金的密度，以足不同的领为结应空航天域具有重要的成制造高性能构材用需求应轻结选择用价值，可以减料的理想构重量，提高飞行性能钛的熔点和沸点熔点1钛较约为钛环的熔点高，1668℃高熔点使得在高温境下仍能保持良稳这钛好的强度和定性使得合金在航空发动机等高温部件中得到广应泛用沸点2钛约为钛环挥这的沸点3287℃高沸点使得在高温真空境下不易发钛领应使得在真空冶金、电子器件等域具有重要的用价值影响因素3钛结的熔点和沸点受其化学成分和晶体构等因素的影响添加合金元钛满应素可以改变的熔点和沸点，以足不同的用需求钛的机械性能强度钛较钛具有高的强度，其抗拉强度可达200-1400MPa合金的强度更满结高，可以足各种高性能构材料的需求塑性钛这钛具有良好的塑性，其延伸率可达10%-25%使得易于加工成各状线种形，如板材、管材、材等韧性钛韧击韧这钛具有良好的性，其冲性可达20-60J/cm²使得能够承受击载断冲荷，不易发生脆性裂疲劳强度钛较劳环载这钛具有高的疲强度，能够承受循荷的作用使得合金在航领应空航天、汽车等域具有重要的用价值钛的化学性质还原性钛还2具有一定的原性，可以用于冶金工业剂钛还氧化性中的脱氧可以用于制备一些金属化合物钛较1在高温下具有强的氧化性，易与氧、氢应这应钛氮、等元素发生反些反是过问题络合性熔炼和加工程中需要注意的钛络这络可以与一些配体形成合物，些合3领应物在催化、分析化学等域具有一定的用价值钛的耐腐蚀性钝化膜钛蚀归层这层1的耐腐性主要功于其表面形成的一致密的氧化膜氧化膜能够有效地阻止蚀质钛腐介与基体接触腐蚀介质2钛质现蚀氢在海水、氯化物溶液、氧化性酸等介中表出优异的耐腐性但在浓盐质钛蚀较氟酸、酸等介中，的耐腐性差应用3钛蚀疗领的耐腐性使其在化工、海洋工程、医器械等域具有广泛应的用前景钛的熔炼和加工熔炼1钛环钛应的熔炼通常采用真空电弧炉或等离子熔炼炉真空境可以有效地防止在高温下与氧、氮等元素发生反铸造2钛铸铸铸钛状态较的造通常采用精密造或离心造需要注意的是，的熔融下活性高，容铸应易与型材料发生反加工钛难较为钛较较3的加工度大，主要是因的强度高，塑性差通常热润剂采用加工或冷加工，并需要使用特殊的刀具和滑钛的用途疗闲航空航天化工医体育休其他钛疗闲领应钛应领钛结因其优异的性能，在航空航天、化工、医、体育休等域得到广泛用其中，航空航天是的最大用域，占比高达50%合金被用于制造飞机构件、发动机部件等，以轻结减构重量，提高飞行性能钛合金的种类α型钛合金β型钛合金α+β型钛合金钛为钛为较钛α型合金主要以α相主，具有良好的高β型合金主要以β相主，具有高的室α+β型合金是α相和β相的混合物，具有较较综钛温强度和焊接性能但其室温强度低，塑温强度和淬透性但其焊接性能差常用良好的合性能常用的α+β型合金有较钛钛性差常用的α型合金有TA

1、TA

2、的β型合金有TB

2、TB

3、TB5等TC

4、TC

6、TC11等TA3等钛合金的应用航空航天化工医疗钛领应钛领应钛疗领应合金在航空航天域被广泛用于制造合金在化工域被广泛用于制造耐腐合金在医域被广泛用于制造人工结蚀应换热钛关节钛飞机构件、发动机部件、火箭外壳等设备，如反器、器、管道等、骨骼固定器、牙种植体等合金钛轻质蚀组合金具有、高强、耐高温等优点，合金具有优异的耐腐性，能够抵抗各种具有良好的生物相容性，能够与人体织蚀质蚀结能够提高飞行性能和可靠性腐介的侵良好合钛的表面处理阳极氧化化学氧化钛简单钛阳极氧化是一种常用的表面处化学氧化是一种易行的表钛层钛理方法，可以在表面形成一面处理方法，可以在表面形成钛层钛致密的氧化膜，提高的耐磨性一薄的氧化膜，提高的耐腐蚀还赋蚀和耐腐性阳极氧化可以性化学氧化通常采用酸性或钛颜进予表面各种色碱性溶液行处理喷砂喷钛预钛层砂是一种常用的表面处理方法，可以去除表面的氧化和污物，层结喷铝进提高涂的合力砂通常采用石英砂、氧化等磨料行处理钛及其合金的优缺点优点缺点难•密度低，比强度高•熔炼和加工度大蚀•耐腐性好•成本高热导热•耐性好•性差•生物相容性好•易燃钛氧化物的种类二氧化钛₂三氧化二钛₂₃1TiO2Ti O钛钛钛导二氧化是最常见的氧化物，三氧化二是一种具有半体锐钛矿质钛具有多种晶型，如型、性的氧化物，具有一定的钛矿红导钛板型和金石型二氧化电性三氧化二可以用于钛导具有优异的光催化性能和化制备电薄膜和电极材料稳学定性一氧化钛3TiO钛泽钛较一氧化是一种具有金属光的氧化物，具有高的硬度和耐磨性钛层质一氧化可以用于制备耐磨涂和硬材料钛氧化物的晶体结构锐钛矿型₂TiO锐钛矿₂结较型TiO是一种四方晶系构，具有高的光催化活性锐钛矿₂型TiO主要用于光催化降解污染物和太阳能电池板钛矿型₂TiO钛矿₂结较板型TiO是一种正交晶系构，具有高的光吸收能力钛矿₂颜线剂板型TiO主要用于料和紫外吸收金红石型₂TiO红₂结较稳金石型TiO是一种四方晶系构，具有高的化学定性和热红₂颜剂载耐性金石型TiO主要用于料、涂料和催化体钛氧化物的性质半导体性质钛导质导三氧化二具有半体性，其电性可2过掺杂来调节光催化性能以通或缺陷控制三氧化二钛导传可以用于制备电薄膜、电极材料和钛二氧化具有优异的光催化性能，能够1感器在紫外光或可见光照射下催化降解有机钛化学稳定性污染物二氧化的光催化性能与其晶结径状态关体构、粒、表面等因素有钛稳氧化物具有良好的化学定性，能够抵蚀质蚀钛3抗酸、碱等腐介的侵氧化物的稳结径状化学定性与其晶体构、粒、表面态关等因素有钛氧化物的制备水热法1热钛压结规径匀钛水法是一种常用的氧化物制备方法，可以在高温高水溶液中制备出晶体构整、粒均的氧化物热简单水法具有操作、成本低廉等优点溶胶凝胶法-2钛过过纯溶胶-凝胶法是一种常用的氧化物制备方法，可以通溶胶-凝胶程制备出高度、积钛结高比表面的氧化物溶胶-凝胶法具有易于控制成分和构等优点化学气相沉积法积钛过3化学气相沉法是一种常用的氧化物制备方法，可以通化学应积钛积气相反在基体上沉氧化物薄膜化学气相沉法具有薄膜质匀量高、均性好等优点钛氧化物的用途防晒霜颜料水净化钛为线剂钛为颜钛为剂净二氧化可以作紫外吸收添加到防晒二氧化可以作白色料添加到涂料、塑二氧化可以作光催化用于水化，降肤线伤钛纸产产钛霜中，保护皮免受紫外害二氧化料、造等品中，提高品的白度和遮盖解水中的有机污染物二氧化具有光催化钛稳稳具有无毒、无刺激等优点，是一种常用的防力二氧化具有无毒、化学定性好等优活性高、化学定性好等优点，是一种常用剂颜净晒点，是一种常用的白色料的水化材料钛氧化物的特点结构多样性性能可调控钛结锐钛矿钛矿红钛过掺杂饰进氧化物具有多种晶体构，如型、板型、金石型氧化物的性能可以通、缺陷控制、表面修等手段行结赋钛质调过调钛满应等不同的晶体构予氧化物不同的物理和化学性，使其控通控氧化物的性能，可以足不同的用需求领应在不同的域具有广泛的用前景钛氧化物的应用领域光催化太阳能电池钛钛为氧化物具有优异的光催化性能，氧化物可以作太阳能电池的组可以用于光催化降解污染物、光成部分，如染料敏化太阳能电氢还钙钛矿催化制、光催化二氧化碳原池、太阳能电池等太阳环等光催化是解决境污染和能能电池是利用太阳能发电的重要问题源短缺的重要手段手段传感器钛为传湿传传传氧化物可以作气体感器、度感器、生物感器等感器是实现组智能化和自动化控制的重要成部分钛酸盐的种类钛酸钡₃钛酸锶₃1BaTiO2SrTiO钛钡钛钛锶钙钛矿结酸是一种具有铁电性的酸是一种具有构盐较数钛盐酸，具有高的介电常和的酸，具有良好的光学性压数钛钡钛锶电系酸可以用于制能和电学性能酸可以用压传备电容器、电感器等于制备光学器件、电子器件等钛酸铅₃3PbTiO钛铅钛盐较压数酸是一种具有铁电性的酸，具有高的居里温度和电系钛铅压酸可以用于制备高温电器件钛酸盐的性质铁电性压电性介电性钛钡钛铅钛钡钛铅压钛盐较数酸、酸等具有铁电性，即在一定酸、酸等具有电性，即在外力酸具有高的介电常，可以用于制围内现产场数储温度范具有自发极化象铁电材料作用下能够生电荷，或在电作用下能备电容器介电常越高，电容器的能储传产压传可以用于制备存器、感器等够生形变电材料可以用于制备感能力越强驱器、动器等钛酸盐的应用电容器传感器存储器钛钡质钛盐传将钛盐储储单酸可以用作电容器的介材料，提高电酸可以用作感器的敏感材料，力、铁电酸可以用作存器的存元，实储钛钡应压转换为钛盐现数储储容器的能能力酸电容器广泛用于温度、力等物理量电信号酸非易失性据存铁电存器具有速度传应疗电子设备中感器广泛用于工业自动化、医器械等快、功耗低等优点领域钛化学镀的原理自催化作用钛镀积化学通常具有自催化作用，即沉在2续氧化还原反应基体表面的金属原子能够催化后的氧化还应镀层原反自催化作用能够提高的沉钛镀应积匀化学是利用化学反在基体表面沉1速率和均性积钛钛镀过或合金薄膜的方法化学程还应还配位络合作用中发生氧化原反，金属离子被原积成金属原子并沉在基体表面钛镀剂剂化学液中通常含有配位，配位能络调节3够与金属离子形成合物，金属离子还稳络的原电位和定性配位合作用能够镀层结控制的成分和构钛化学镀的工艺预处理1镀对进预骤预层化学前需要基体行处理，包括除油、酸洗、活化等步处理能够去除基体表面的污物和氧化，镀层结提高的合力镀液配制2镀严浓镀化学液的配制需要格控制各种成分的比例和度不同的液体系适用于不同的基镀层体材料和要求镀液维护镀过维镀调节3化学程中需要定期护液，包括补充消耗的成分、过滤杂质镀维证镀层质稳pH值、等液护能够保的量和定性钛化学镀的特点均匀性好结合力强成本较低镀积匀镀层镀层结较镀资对较化学能够沉出均的，即使在复化学与基体之间的合力强，能够化学的设备投和运行成本相低，杂状获满应结关键规产镀的形和孔隙中也能得良好的覆盖性足各种用需求提高合力的在适用于大模生化学是一种经济实镀状预镀选择化学适用于各种形的基体材料于基体处理和液用的表面处理方法钛化学镀的应用耐磨涂层电子元器件医疗器械镀钛为层应镀钛镀钛疗化学合金可以作耐磨涂用于各种化学可以用于电子元器件的表面处理，化学可以用于医器械的表面处理，提导蚀镀钛蚀镀钛机械零件表面，提高零件的耐磨性和使用寿提高元器件的电性和耐腐性化学高器械的生物相容性和耐腐性化学镀钛层结连线关节疗命化学合金涂具有硬度高、合力可以用于接器、引框架等电子元器件的可以用于人工、骨骼固定器等医器械强等优点制造的制造钛阳极氧化的原理氧化膜生长场电化学反应2氧化膜的生长受到电、电解液成分、温过这度等因素的影响通控制些因素，可调节结钛应过以氧化膜的厚度、构和性能阳极氧化是一种电化学反程，在将钛为过压1电解液中作阳极，通外加电钛过在表面形成氧化膜阳极氧化程中应钛钛发生氧化反，原子失去电子形成颜色形成结离子，与电解液中的氧离子合形成氧钛颜化膜阳极氧化形成的氧化膜具有干涉色，3过色取决于氧化膜的厚度通控制氧化膜获颜的厚度，可以得各种色钛阳极氧化的工艺预处理1对钛进预抛骤预钛层阳极氧化前需要行处理，包括除油、酸洗、光等步处理能够去除表面的污物和氧化，提结高氧化膜的合力和平整度电解液选择2阳极氧化的电解液种类繁多，常用的有硫酸、草酸、磷酸等不同的电解液适用于不同的氧化膜要求工艺参数控制3数压时严阳极氧化的工艺参包括电、电流密度、温度、间等格数证质颜控制工艺参能够保氧化膜的量和色钛阳极氧化的特点颜色多样耐腐蚀性提高环保赋钛颜颜钛过产废阳极氧化能够予表面各种色，色阳极氧化形成的氧化膜能够提高的耐腐阳极氧化程中使用的电解液和生的鲜艳钛蚀钛弃对环对环较、持久阳极氧化是一种常用的表性，延长的使用寿命阳极氧化适用物相保，境影响小阳极氧蚀环绿面着色方法于各种腐境化是一种色的表面处理方法钛阳极氧化的应用饰品自行车零件建筑装饰钛饰赋饰阳极氧化可以用于品的表面处理，予阳极氧化可以用于自行车零件的表面处理，阳极氧化可以用于建筑装材料的表面处理，饰颜饰蚀赋颜品各种色，提高品的附加值阳极氧提高零件的耐磨性和耐腐性，延长零件的予材料各种色，提高材料的耐候性和美钛饰观环钛轻质观钛饰轻质化品美、耐用、保使用寿命阳极氧化自行车零件、高性阳极氧化建筑装材料、高强、观强、美耐用钛及其氧化物的环境影响资源消耗废弃物排放环境友好型材料钛开资钛产过产废废钛环的采和冶炼需要消耗大量的能源和的生和加工程中会生气、水及其氧化物具有良好的境友好性，无对环废弃对环环源，境造成一定的影响需要采取措和固体物，境造成污染需要采毒、无害可以用于制备保材料，如光钛资废弃剂净施提高的回收利用率，减少源消耗取措施处理物，减少污染物排放催化、水化材料等钛及其氧化物的安全问题易燃性生物毒性12钛钛认为粉具有易燃性，在空气中容及其氧化物通常被是无摄易发生爆炸需要采取措施防毒的，但长期接触或入可能钛烧对止粉燃和爆炸，如保持通会人体健康造成影响需要摄风、避免明火等采取措施减少接触和入，如佩戴防护用品等粉尘危害3钛尘导及其氧化物粉具有一定的呼吸道刺激性，长期吸入可能会致肺部尘疾病需要采取措施减少粉吸入，如佩戴口罩等钛及其氧化物的回收利用回收意义钛节约资环产钛的回收利用可以源、减少境污染、降低生成本环的回收利用具有重要的经济和境意义回收方法钛的回收方法主要有熔炼回收、化学回收、机械回收等不同的钛废回收方法适用于不同的料回收技术钛术断现许环的回收技不发展，涌出多高效、保的回收方法需钛术应要加强回收技的研究和用钛及其氧化物的研究展望高性能钛合金开热蚀钛满领1发具有更高强度、更高耐性、更高耐腐性的合金，足航空航天、能源等域的需求新型钛氧化物2开结钛钛发具有新型晶体构、新型性能的氧化物，拓展氧化物在光催化、太传领应阳能电池、感器等域的用低成本制备技术3开环钛术产发低成本、高效、保的及其氧化物制备技，降低生成竞本，提高争力本课件的总结钛的优异性能钛氧化物的多样应用未来研究方向钛蚀钛导质来钛具有密度低、强度高、耐腐性好、生氧化物具有光催化性能、半体性、未及其氧化物的研究方向包括高性能稳钛钛术物相容性好等优异性能，在航空航天、化化学定性好等特点，在光催化、太阳能合金、新型氧化物、低成本制备技疗领应传领应工、医等域得到广泛用电池、感器等域具有广泛的用前景等本课件的参考文献钛册•《合金手》钛•《氧化物光催化》钛镀术•《化学技》钛•《阳极氧化工艺》。