首先,我们先来看看钛金属是怎么从自然界被制取到人类社会的。由于钛金属的化学活性很强,所以钛金属在自然界通常是以二氧化钛和钛酸盐的形式存在,通常与铁、钙、镁、硅、铝、锰和稀土等元素共生。而生产作为一切钛材基础的海绵钛,镁还原-真空蒸馏法占据主导地位,国内外普遍采用的工艺流程是将钛矿物经过富集-氯化-精制工艺制取四氯化钛,在氩气气氛下用镁还原四氯化钛为海绵钛,通过真空蒸馏分离除去镁和氯化镁,在经过产品处理即为产品海绵钛。
在钛金属工业领域,海绵钛是一切成品钛制品和钛粉的基础材料,想真正了解钛,就同样必须了解海绵钛。我国的海绵钛按照化学成分、布氏硬度等可分为7个等级,分别为0A级、0级、1级、2级、3级、4级、5级。一般来说海绵钛中钛含量越高,海绵钛品质越好。
0A级海绵钛、0级海绵钛,这两类海绵钛纯度较高,一般应用于高端工业领域与军工领域,因为航空航天事业对材料的要求较高,尤其是在有些环境下的精密零件必须使用高品质海绵钛以确保安全。在医疗领域也需要高品质海绵钛的参与,特别是人体植入物、手术器材等关系着病人的生命安全的钛制品,用高品质材料也是常理。
与0A级海绵钛、0级海绵钛的使用领域类似,在航空航天领域,1级海绵钛被用于制造飞机和火箭的部分零件,如发动机部件、机身结构件等。在医疗领域,一些医用材料与设备也需要海绵钛,如人工关节、手术器械等,这些产品的生物相容性和耐腐蚀性能优异。体育休闲行业也是1级海绵钛的重要应用领域,制造高性能的运动器材和户外装备。
对纯度要求不高的领域,如化工、制盐、冶金等主要应用的是2级、3级海绵钛。4级海绵的价格比较亲民,适合大规模应用到化学工业中去。虽然5级海绵钛的纯度只有98.5%,但是这并不意味着5级海绵钛没有应用价值。在一些对于纯度没有太高要求的领域,5级海绵钛可以用它相对低廉的价格取得市场。比如需要大量使用钛材的建筑领域,为了压低成本,在不影响建筑质量的条件下,应用5级海绵钛无疑是一种降本增效的好办法。