環“鈦”平洋—赤紅風暴

哈嘍大家好，我是風流倜儻，人見人踹，花見花敗，鳳姐都不愛的小C，初次見面，甚是緊張，話都說不利索了。前幾天懷著激動的心情又重溫了一遍《環太平洋》，那特效真是嗷嗷帥啊，不由得想起了在電影院看3D-IMAX的那個爽！

說到《環太平洋》，不由得想起電影里面各種屌炸天的機甲獵人。由兒時的奧特曼，到這部電影中的機甲獵人，很多人心中依然保留著打小怪獸的夢想。電影中，防衛西伯利亞圍墻六年的T90車諾阿爾法、速度最快的沖鋒發現號、最后拯救人類的吉普賽危機號讓觀眾們記憶深刻。

當然！本文的主角---來自中國常州的赤紅風暴令我們異常興奮，雖然出場打怪獸沒幾分鐘就掛掉了。（這是個比較悲催的結局）不過，電影中對赤紅風暴的介紹多少讓材料人發現了說道。

電影中介紹到赤紅風暴的核心是由金屬鈦鑄造而成，根據臺詞字面意思，小C認為可以理解為工業純鈦。那么，金屬鈦是什么鬼？而工業純鈦又是什么鬼呢？

鈦，一種具有銀灰色光澤的難熔金屬（熔點1678℃），存在著兩種同素異構體，分別為具有密排六方晶格hcp結構的α-Ti（882℃以下）、具有體心立方晶格bcc結構的β-Ti（882℃以上）。鈦的導熱系數低（為低碳鋼1/5，銅的1/25）、無毒、無磁性且具有很好的生物相容性（適合用于生物工程材料），在大氣、海水、氯化物水溶液等大多數有機酸中有著優異的耐腐蝕性。

再來看工業純鈦，工業純鈦實質上是含一定量的O、C、N、Si、Fe等其他元素且鈦元素含量高于98%的α型鈦合金，其根據雜質含量不同可分為TA1、TA2、TA3、TA4四種牌號，隨著牌號序號增加，鈦元素含量降低，合金強度增大，塑性下降。工業純鈦的強度相對于其他類型鈦合金較低，塑性好，加工成型、焊接性能良好，在氧化腐蝕環境中具有良好的耐腐蝕性，但不能進行熱處理強化。

剛才說到了工業純鈦是α型鈦合金，那么根據鈦的介紹，是不是有β型鈦合金呢？Bingo!!!

鈦合金按照其退火組織主要分成三類：

α鈦合金，如TA1工業純鈦，退火組織以α-Ti為基體的單相固溶體，具有良好的高溫性能，組織穩定，焊接性及熱穩定性好；

α+β鈦合金，如TC4鈦合金，這類鈦合金的特點是具有較好的綜合力學性能，強度高，但組織穩定性較差；

β鈦合金，含β相穩定元素（Fe、Cr、Mo、V等）較多的合金稱為β鈦合金，如TB2（Ti-5Mo-5V-3Cr-3Al），這類鈦合金經過淬火時效后可獲得很高的室溫強度，是發展高強度鈦合金潛力最大的合金，但其高溫組織不穩定，耐熱性差且焊接性差。

好了，想必大家對鈦有了一個初步的認識，那么問題來了，赤紅風暴為什么要用鈦合金來建造呢?

赤紅風暴由唐氏三兄弟操縱，使用的殺敵招式為雷云陣勢，如下圖所示。電影中將赤紅風暴的敏捷性及靈活性展現得淋漓盡致，我們不妨從另一個角度來看，赤紅風暴如此的敏捷靈活，其采用的肯定是輕質高強度的材料，以保證輕快和承受與怪獸搏斗產生的撞擊力。

而鈦的密度4.51g/cm³，僅為鋼的57%。工業純鈦的抗拉強度可高達600MPa，而TC4鈦合金抗拉強度最高可突破1000MPa，如此強度高而且質量輕的材料，不難理解赤紅風暴為什么選擇鈦合金來建造。

更重要的是，鈦及其合金在淡水和海水中有極高的抗蝕性，在海水中的抗蝕性比鋁合金、不銹鋼甚至鎳基合金都要好。這是由于鈦是一種很活潑的金屬，說到這里，可能有讀者會問：“既然鈦這么活潑，怎么能有比不銹鋼還好的抗蝕性呢？”這一切都要歸功于鈦與氧反應生成的氧化膜！鈦和氧的親和力大，在空氣或含氧介質中，鈦表面會生成一層致密的、附著性強且惰性的氧化膜，氧化膜的存在保護了鈦基體不被腐蝕，因而鈦合金在一般環境中乃至電影中的海水中具有突出的抗腐蝕性。因此，選擇鈦合金來建造赤紅風暴是正確的選擇。

介紹到這里，小C突然想到電影里面的臺詞: “Full titanium core，no alloys。”針對這句臺詞，小C咨詢了身邊的材料學子，大多數人認為字面意思是純鈦，不是合金。但是根據查閱資料，工業純鈦就是一種α型鈦合金，這是電影方面的失誤還是我們誤解了臺詞意思呢？如果真的指的是工業純鈦的話，那么為什么不選擇用強度更高的α+β鈦合金來建造赤紅風暴呢？

這都是一個值得思考的問題……

材料牛新銳作者小C哥供稿，材料牛編輯整理。