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世界钛工业风云录(上):从发现到“四国杀”,这种金属如何改写产业格局?

   2025-11-20 IP属地 陕西钛想告诉你220

  提到金属,你首先想到的或许是钢铁的坚硬、黄金的珍贵,或是铝的轻盈。但有这样一种金属,它比钢轻40%,强度却远超铝合金,既能扛住航空发动机的高温炙烤,也能在深海中抵御腐蚀,还能成为植入人体的“生物友好型”材料——它就是(Ti)。从被发现到成为影响全球产业格局的关键材料,钛的故事里,藏着一场跨越两个世纪的“追逐赛”,更演变成如今美国、中国、俄罗斯、日本四国鼎立的“钛战”局面。

  一、百年探索:从矿石到高纯度钛,人类用了119年

  钛的“登场”,始于一次偶然的矿物研究。1791年,英国牧师兼矿物学家威廉·格雷戈尔(Reverend William Gregor)在英格兰康沃尔郡的黑磁铁矿中,首次发现了一种含钛矿物。但当时的他并未意识到,这种看似普通的矿石里,藏着未来改变工业面貌的关键元素。

  5年后,普鲁士分析化学家马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)在分析匈牙利的金红石矿石时,再次发现了这种元素。为了彰显其“力量感”,他借用希腊神话中天地之神的儿子——泰坦神族(Titans)的名字,将这种金属命名为“Titanium”,元素符号定为“Ti”,钛的名字就此敲定。

  不过,发现元素只是第一步,要将钛从矿石中提炼成可用的金属单质,难度远超想象。1887年,瑞典化学家尼尔森(Lars Fredrik Nilson)和佩特森(Sven Otto Pettersson)用钠还原四氯化钛,终于制出纯度95%的金属钛,开创了“钠热还原法”;直到1910年,美国化学家马修·亨特(Matthew A.Hunter)进一步优化工艺,首次制得纯度99.9%的高纯度钛,这一方法也被命名为“亨特法”。

  从1791年发现含钛矿物,到1910年获得高纯度钛单质,人类花了整整119年。但此时的钛,还只是实验室里的“稀有品”,距离工业化生产还有一道巨大鸿沟——直到另一种关键工艺的出现。

  二、工业化破局:克劳尔法登场,钛工业终于“起飞”

  1932年,卢森堡科学家威廉·贾斯汀·克罗尔(William Justin Kroll)提出了一个大胆的设想:用镁替代钠来还原四氯化钛。8年后,他成功用这种方法制得纯钛,“克劳尔法”(镁还原法)就此诞生。这一工艺的突破,彻底打通了钛工业化生产的“任督二脉”——相比亨特法,克劳尔法成本更低、效率更高,很快成为生产海绵钛(钛工业的基础原料)的核心技术。

  真正让钛工业“落地”的,是美国杜邦(DuPont)公司。1948年,杜邦公司用克劳尔法生产出2吨海绵钛,这一事件被视为世界钛工业的“起点”。从此,钛不再是实验室里的“小众元素”,开始走进真实的工业场景。

  而推动钛工业加速发展的“催化剂”,是第二次世界大战后的航空需求。当时,喷气式发动机和超音速飞机的研发进入关键期,传统材料陷入瓶颈:铝合金在高温下易变形,钢材又过于笨重。钛合金的“高比强度”(重量轻、强度高)和耐高温特性,恰好完美契合需求。美国国防部,尤其是空军,成为钛工业最早、最强劲的“推手”,直接带动钛材产量飙升。

 
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