第一讲：钛及钛合金金应用领域

钛及钛合金金基本知识

一.钛的应用

我们现在在这工作的每一个人对钛都有一个初步的认识，都知道钛是一种比重轻，耐腐蚀，耐热性好等许多优良性能，被誉为“未来金属”“二十一世纪金属”是具有发展前途的新型结构材料。它有类是铝材的金属色泽，大家也解了一些钛材的有关知识。咱们先从海绵钛谈起，我国的钛矿储量是世界已探明储量的64%左右，从矿石工业类型上看，我国钛资源主要是原生钒钛磁铁矿岩矿，其次是外生钛铁矿沙矿，第三是金红石岩矿，第四是金红石沙矿，我国钛精矿产能只要分布在四川攀枝花，海南，广西，攀枝花是我国最大的钛精矿供应基地，占中国市场的90%以上。钛资源主要用来生产钛白，金属钛（海绵钛），含钛钢以及钛焊丝和涂料。海绵钛主要是通过镁还原和钠还原（蒸馏法）二种方法，其它方法还没有工业化生产。2008年底，中国海绵钛产量达到6万吨，居世界第一。钛加工材2.7万吨左右，宝钛2008年钛加工材1.1万吨。钛锭生产约5万吨。宝钛只占1/5多。在中国化工用钛是第一大户，占全国用钛量的44%左右，航空航天占17%左右，体育休闲领域的用钛量为16%，排行第三。（据2007年统计）。在美国欧洲，钛材主要用于航空航天领域，约占60%，在日本，钛材主要用于化工.电力等领域，约占50%。而在中国，主要应用于化工.体有休闲等领域，约占70%。国外主要钛材生产企业有美国钛金属，Timet,RTI国际金属公司，Allegheny，日本的神户制铁.住友钛和新日铁。俄罗斯的VSMPO-AVISMA。

钛棒是怎样加工出来的，以前我们没有接触钛的时候，对钛都有一种神秘的感觉。的确，钛是一种新兴的金属，在20世纪如果说到钛，我们无论老少很多人会感到很陌生，不要说全国，就是咱们宝鸡号称是中国钛城，知道钛的人也不是很多。所以把钛称作稀有金属，曾经成立的中国稀有稀土集团中就有宝钛集团和遵义钛业的身影，其实钛元素在地球上并不是一个稀缺元素，在所有元素中排行老十，之所以把它排入稀有金属，主要是冶炼困难，工艺复杂，造成生产成本高，所以市场售价就高。钛材的价格大约是不锈钢的十倍，是普通钢的100倍左右。一般的地方是用不起的，到现在为止也只是用在航天航空军工化工医疗等用得起或者非用不可的地方。中国民用市场在70年代中期才大量推广应用。现在随着钛金属应用越来越广泛，以及钛的产能逐年大幅提高，知道和认识钛的人越来越多了。现在钛的应用除了国防工业的飞机，火箭，导弹，潜艇以外，化工，医学，体育，汽车，建筑，日常生活都有钛及钛合金的应用。而且今后钛的事业这块蛋糕会越做越大，发展越来越快，应用越来越广泛。钛是个朝阳产业。所以我们大家都应该对我们的企业未来充满信心。为什么今天先讲钛的应用，原因是我们每天都在钛行业里工作，就应该知道我们所生产的产品都用在哪些地方，不然，亲戚朋友问到你们钛是干什么的，都用在什么地方，答不上来会很尴尬的。销售部门的人知道了这些就知道到哪去找市场，质量部门的人知道了这些，就知道钛材料的标准为什么要这样要求。钛元素是英国分析化学家格列高尔在1789年在英国的默纳陈河谷中发现的，虽然他兴趣极浓，但是并没有引起人们的重视，直到二十世纪四五十年代才开始开发钛的应用，到现在也只有50多年的历史，最开始那是1954年美国人第一次炼出了钛合金，也就是Ti—6AI—4V, 钛的最早的应用是从航空工业开始的，后来在研制火箭.导弹.人造卫星.和航天器材时就考虑到钛的许多优点，也成为这些领域使用的重要材料之一。到现在也已经广泛的应用在

民用及日用产品上。遍及各个行业。下面从12个方面讲：

1.航空领域：

钛材料过去和现在最大的用户都是航空业，现在无论是军用还是民用飞机都广泛使用钛及钛合金材料，而且用量直接影响到钛工业的兴衰，如果世界经济步入衰退，将会直接反应在世界的航空工业上，出行坐飞机的人少了，各国航空业萧条了，飞机订单就会少了，用钛量也就少了。2001年美国9.11事件发生之后，世界航空业曾有过短暂一段低潮时期，出现了短期的调整，结果钛行业也萎缩一段时间，目前美国爆发出次级债的风波，导致经济又处于一个动荡和缓慢衰退时期，世界经济也受到一定的影响，但目前还看不出对钛工业有多大地影响。钛在飞机上应用主要有以下几个地方。

（一）是发动机，每一个发动机用钛量占发动机总重量的20～30%，主要是压气机的部件，包括叶片.轮毂.入口导向阀.和外壳。

（二）是飞机骨架，这方面用钛的量也很大，因为钛合金的比强度高，做骨架钛是所有金属材料中的首选，大家知道我们国家也要制造大飞机，其中一个很重要的硬件就是大吨位的锻造机，目前世界上最大的钛合金模锻机是俄罗斯的有七点五万吨，现在在西安阎良已经立项，准备上八万吨的模锻机，第一期工程上四万吨的，投资1.95亿元，2009年年底投产，第二期工程上八万吨的，投资八点五亿元。这些模锻机锻的什么材料呢，就是钛合金材料的飞机骨架。尤其是机架的中段和后段。中段是机翼和机身连接段，是机架受力最大的部位，后段是发动机的安装部位同样是受力的重要部位。

（三）是起落架.支撑架等。飞机许多失事就是在起落之时，因为飞机起落时负荷和冲击力很大，所以对起落架的要求很高。选择钛合金既保证高强度耐冲击的性能要求，也比选用优质钢材重量轻。

（四）是机翼外皮和内部固定用的铆接件，有的飞机选择钛材料做机翼外皮，主要是一些军用飞机，一架飞机上的铆钉和紧固件上万个，我们国家生产冷热铆钉和紧固件的专业标准件厂就有三四个，他们的工厂就是只生产各个型号的螺栓螺帽，铆钉，绝大部分都是钛和钛合金材料的。。

那么一架飞机要用多少钛呢？举一个例子，大家都听说过美国的波音747飞机，一架这个飞机用钛达到35吨。俄罗斯的苏-27ck用钛达8吨，美国早期的F—15用钛7吨，占其机体总重量的25%，后期的F—15用钛量增加到8吨4，美国的F/A—22是世界上真正意义上的第四代战机，到2007年7月已经交付100架，这种机型是美国战斗机中使用钛合金与复合材料最多的一种机型，一架F/A—22机体钛合金使用毛胚量达到惊人的36吨。加工好的钛件占飞机总重量的41%。全球总共有多少架军用飞机和民用飞机没有见到统计资料，但是我们可以从这里知道航空业是钛行业的大买家。所以航空业兴，钛业也就兴。国外很多企业选择中国的钛产品，原因是我们的价格优势。

2.航天领域

钛和钛合金在火箭.导弹及宇宙飞船工业中，可用于高压容器，燃料贮箱，火箭发动机及导弹壳体。飞船舱蒙皮及结构骨架.主起落架.登月舱等。

目前世界上每年用于宇宙航行的钛已经达到一千吨以上。航天产品使用钛量接近于航空，美国航天飞机比普通军用及民用飞机用钛更多，美国哥伦比亚航天飞机的机身.发动机支架和发动机的压气机.垂直尾翼.升降舵辅助翼全部都是钛材料制做的。各个国家每年要发射许多火箭，用于把各种人造卫星送上天，火箭的发动机只是没有飞机那样大的骨架，发动机的压气机也是大量选择钛材料。