我國鈦及鈦合金材料的應用現狀及發展趨勢

我國地域廣袤、資源豐富，有色金屬探明儲備量大 ，多位居世界前列。鈦是一種重要的有色金屬 ，具有密度小 、強度高 、耐高溫 、耐腐蝕等優 良特性 ，目前廣泛應用于生產生活中的各個領域 ，在航空航天領域與石油化工領域的應用尤為突出。我國的鈦工業開始于上世紀六十年代 ，經過 了五十 多年 的發展歷程 ，已經實現 了從國防領域走向各行各業的轉變，建立 了完整的工業體系，具備較高水平 的生產能力。進入新世紀以來，鈦及鈦合金的應用范圍更廣，已成為新型功能材料與生物材料的重點。21世紀將是鈦的世紀，研究其應用現狀具有重要實踐意義。

1、我國鈦及鈦合金工業特點

1.1 產量大、用量多

我國鈦資源儲量十分豐富，居世界首位，約占世界鈦資源探明總量的 56％。鈦資源分布范圍也比較廣泛 ，全國有20個省市及自治區探 明存在鈦礦產資源在如此豐富的資源基礎上 ，我 國鈦行業的產量也是十分可觀的，海綿鈦產量位居世界首位，約占世界總產量的28％，鈦加工材產量居世界第二位 。同時，我國鈦及鈦合金消耗總量也是巨大的，經過短短幾十年的發展，已經成為僅次于美國的世界第二大鈦及其合金消耗國。

1.2 廠家多、產業鏈健全

自 1958 年第一個海綿鈦生產廠建立 以來 ，隨著經濟的不斷發展 ，需求量的逐步增加 ，我國鈦行業現有生產廠家超過 300 ，但 其中骨干企業少 ，能達到世界級生產水平的更少 。與行業繁榮相符的，我國鈦行業產業鏈比較完善 ，涵蓋了原料采集 、篩選、冶煉、加工、應用、研究等多個環節，是繼美國、俄羅斯 、日本后的第四大鈦工業國，具有完備的工業體系與較高的生產能力水平。

1.3 新項目種類多

我國鈦消耗量大，但開采冶煉技術還不夠成熟，鈦資源一度處于緊缺狀態 。近些年，鈦及鈦合金項目逐漸增多，力求以新工藝、新技術為基礎開發新型生產線，提高鈦礦產資源利用率。這些項目遍布全國各地，規模大、技術水平高，勢必會在各個生產領域 中引發新的鈦及其合金使用熱潮。

2、鈦及鈦合金應用領域現狀分析

2.1 化工領域

鈦及鈦合金擁有耐腐蝕 、耐高溫的優良特性 ，很早便被應用于化工領域，并在諸多行業中做出貢獻 。

(1) 制堿行業

目前，工業上普遍使用電解飽和氯化鈉溶液 的方式獲得氫氧化鈉和氯氣，以它為原料經過各種不 同的工藝合成多樣化的化工產品。而在之前的氯堿工業生產過程 中，由于冷卻工藝不合理經常會導致產 出的氯氣質量不合格現象，同時也會對環境造成嚴重污染。

而鈦制冷器的出現很好地解決了這一 問題 ，鈦及其合金即使在高溫潮濕氯氣環境中也具有極強的抗腐蝕特性，在 80 ℃的氯水中腐蝕速率僅為 0.0043lmm/a ，極大了改變了氯堿工業的生產面貌，部分氯堿廠投入使用的鈦合金制冷器使用超 過二十年，依 舊完好無損。

(2) 制鹽工業

真空制鹽是一種較為先進的制鹽工藝，通過創設適宜海水揮發 的真空條件 ，加快結 晶速度 ，提高制鹽效率與質量。然而，這一過程 中產生 的高溫濃鹽水會對碳鋼設備造成嚴重的腐蝕 作用，導致設備極 易損壞、滴漏現象嚴重 。直至上世紀八十年代，鄧關鹽廠 、內蒙古吉蘭泰鹽廠先后將鈦鋼 復合結構用于加熱室與蒸發室。實踐表明，鈦鋼結構可有效防止結鹽垢 ，提高制鹽 品質，同時減輕蒸發過程中高濃度鹽水對管壁的腐蝕作用 ，延長檢修周期。而經過多年實踐，投入使用的鈦鋼結構始終處于 良好的運行狀態 ，成為真空制鹽法順利推廣的基石 。

2.2 航空航天領域

在美國和俄羅斯等率先利用鈦及鈦合金的發達國家中，鈦及鈦合金主要應用領域為航空航天工程 。但航空航天工業對部件精度要求高，而鈦本身是一種變形系數小、背向力大 的難切削材料 ，加之我國相關研究起步較 晚，技術尚未成熟 ，鈦及其合金在我國航天領域一直處于不慍不火 的發展狀態。直至近些年，隨著 國家的重視程度提高與綜合科研能力的提升，鈦及其合金在航空航天領域 的應用愈來愈廣泛，種類也逐步增多，已經成為飛機骨架、承重架 、導向裝置、火箭機盤等重要部位的主要材料。每一種型號的鈦合金都有其特點，用于不 同的部位，如 Ti5A12.5Sn 高強鈦合金常用于制作發動機外殼，而 Ti6A12Sn 強化鈦合金常用于緊固件與導向裝置制作等，伴隨科技的不斷革新，鈦及鈦合金在我國航空航天領域 的應用將愈加廣泛。

3、鈦工業目前存在的問題及發展趨勢

3.1 我國鈦工業目前存在的問題

盡管我國已經成為名副其實的鈦工業大 國，但縱觀整個行業，從生產到應用，依舊存在些問題 。首先，表現在鈦產 品質量缺 陷中，我國海綿鈦產量高 ，但高品質的產品數量少 ，0 級鈦生產 比率較低 ，特殊性能的鈦產品種類少 ；其次 ，我國尚且不能批量穩定生產鈦帶和鈦擠壓型材 ，限制 了鈦及其合金在航空航天、海洋等領域的開發利用。我國鈦產品總體種類較多，但缺乏對新材料的系統研究，目前，我 國休閑娛樂領域與航空航天領域鈦材應用大多模仿 國外相關產 品，創新型產 品研發力度不夠 ，創新意識不 強，出口產 品類型比較單一。此外，我國鈦企業仍處于發展階段，世界級企業少 ，從長遠角度來看，是不利于鈦產業 系統化、集成化發展的。

3.2 我國鈦工業的發展趨勢

質量是行業發展的第一要素，我國海綿鈦的質量還有待提升，目前 ，部分冶金企業在國家支持下，已經開發 出不少新型技術，將其應用于海綿鈦生產過程中，可提高產品質量，并有助于節能降耗 。鈦產品的質量也需要提高，期待通過技術設備 的改善加大組織結構均勻、無偏析的鈦產 品生產比例。目前，相關研究項目已經逐步落實 ，并取得了一些研究成果。此外，針對于我國鈦產品創新力度不足的問題，應加大資金投入力度 ，鼓勵企業自主研發 ，同時建立鈦材料表征評價中心，積累鈦材尤其是鈦合金材料的實驗數據與應用

數據，系統認知每種鈦合金材料應用于具體行業的技術指標，以創新推動發展 ，以實踐帶動理論提升 ，進一步擴大我 國鈦工業生產 。

參考文獻：

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(作者單位：青海聚能鈦業有限公司，青海 西寧 810000)