钛合金工业现状与发展

作者: 烹龙

一、钛工业的发展

钛及其合金由于密度小(4.51g/cm3)、强度高（有的达到1000MPa）、比强度大、高

低温性能优异，因此首先被广泛应用于航空、航天等行业，成为军事工业不可或缺的结构材料。除此之外，钛及其合金在很多化学介质中优异的耐腐蚀性能及其它综合性能，又被石油、化工、医药、体育等民用行业广泛接受，逐步取代各种金属材料，在短时间内跃居金属材料使用的第三位。

钛元素发现于1789年，1908年挪威和美国开始用硫酸法生产钛白，191 0年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛，1948年美国杜邦公司(DUPO NT)才用镁法成吨生产海绵钛，这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。

反应过程如下： TiO2+Cl2 → TiCl4

TiCl4+Mg → Ti

可见钛材生产过程中涉及剧毒化学介质氯气（二战中的化学武器哦）和贵金属镁，而且反应过程需要大量的能量，这就是钛材昂贵的原因。这个过程冶炼出来的钛材还不能用于生产，因为它还是多孔疏松状的，形似海绵，称为海绵钛，海绵钛将被置于真空自耗电弧炉中冶炼出钛锭，用于板材、棒、管子及其他形式钛材的生产。

我国钛资源丰富，矿产比较集中，换算成TiO2总储量达90亿多吨，为

世界第一。钛矿主要分布在四川、云南、广东、广西和海南等省区，其中攀枝花地区的蕴藏量占世界总储量的35%。然而，同世界主要钛矿产地相比，我国的天然金红石（TiO2）资源少，易开采利用的砂矿少。钛矿多为钛钒铁共生岩矿，选冶起始成本高。说到这里还有必要提及一个故事，当初攀枝花钢铁集团冶炼钢材后的矿渣堆放在攀钢集团的一角，很久也没有发现这种矿渣里面竟然含有贵金属钛。后来日本人对攀钢考察的时候提出要购买我们的矿渣，这才让我们的国家注意上了攀钢矿渣的具体真面目，当然回绝了日本。

中国钛工业起步于20世纪50年代，1954年北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究，1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划，1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验，成立了中国第一个海绵钛生产车间，同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间。

1980年前后，我国海绵钛产量达到2800吨，然而由于当时大多数人对钛金属认识不足，钛材的高价格也限制了钛的应用，钛加工材的产量仅2 00吨左右，我国钛业陷入困境。

截止到2003年底，我国海绵钛的年产能力为4000吨，其中遵义钛厂30 00吨（扩建项目2005年基本上完工，年产可超过5000吨），抚顺钛厂1000吨。由于近年来我国持续发展的国民经济对钛材的需求旺盛，上述两厂均能满负荷生产，2003年的总产量也是4000余吨，2004年达到4 809吨。

2002年，我国进口海绵钛2147吨，出口11吨，净进口2136吨；2003年1-11月份，我国进口海绵钛2609.9吨，出口72.7吨，净进口2534.

2吨。

2002年我国生产海绵钛3328吨，实际销售3079吨；2003年我国生产海绵钛4112吨，销售4128吨。可是由于国际大化工、航空航天业的规模发展，已经让国际钛材走向供不应求的局面，导致从2002年来我国钛材疯狂上涨的局面。

钛加工材的产能决定于钛锭的生产能力，也就是国家拥有真空自耗电弧炉的总体吨位。我国基本具有了20000t/a的钛锭生产能力。以70%可转化成钛材计，基本具有了14000t/a的生产能力。

据初步统计，2003年我国实际生产钛材约6000吨，占世界总产量的10%左右。可见中国的钛加工工业还不是很发达，需要时间和投入。

目前，我国钛加工及其制造业在地理上体现了三分天下的格局：以宝鸡为中心的西北地区。这个地区以宝鸡有色金属加工厂及其控股的宝鸡钛业有限公司为龙头，形成了我国专业化程度最高、加工设备最系统化、产品规格最多的钛加工及其制造业基地。西北地区的钛材主要供给给国家的军事生产部门，民用的设备生产部门，部分出口到波音，麦道，罗-罗等著名公司。

以沈阳有色金属加工厂、抚顺特钢板材有限责任公司、沈阳东方钛业有限公司等单位为主形成了东北钛加工及设备制造集团，该地区中小企业多，钛设备制造颇为活跃，由于东北是我国的老重型工业基地，人才是不缺的，缺的就是强化的管理和综合组织能力，尤其是在地方优惠政策的扶持下也将形成一定的气候。

以宝钢集团上海五钢有限公司、南京宝钛中惠集团有限公司、张家港市宏大钢管厂等单位为主形成了长江三角洲钛加工及其设备制造集团。长三角地区的有色金属的设备的加工能力已经可以体现我国在这个方面的实力，每年在有色方面的设备大量出口，质量可靠，已经有部分质量，管理比较成功的企业走进了军工制造的大门。虽说没有大规模的军品生产，但也能充分说明我们的制造能力和钛材在军事上的应用的前景。

在2005年前后，我国海绵钛和钛加工材的单厂产能达到年产5000吨的基本经济规模，加上振兴东北计划中的5000吨/年海绵钛项目，基本上能实现我国几代钛业工作者的宿愿，上一个大台阶，必将使我国成为钛工业的强国。

世界上能完成钛矿山—冶金—加工—钛设备制造及科研—设计—应用两个完整体系的国家只有四个：美国，苏联/俄罗斯，日本，中国。这也是现代冶金工业的典范。钛生产大国都是发达国家和前苏联的国家（除中国外），钛生产工艺的特殊性让资金不雄厚的国家进退两难。作为主导世界航空工业的金属，钛材料正成为一些国家谋求世界航空主导权的工具，想必大家都知道了近期俄罗斯总统普京下令合并俄罗斯数大飞机制造商，成立联合航空制造集团的事情，这只是老毛子谋求航空主导权的第一步，紧接着俄罗斯媒体透露，俄罗斯国防出口公司正在与钛合金巨头阿维斯玛公司进行股权收购谈判，这表明俄罗斯在当今的国际形式下不仅大打能源排，利用“安大线”和“安纳线”把中国和小日本拴在一起玩弄，而且把爪子伸向了具有战略意义的稀有金属领域，企图为俄罗斯的崛起创造人为的条件！

由于阿维斯玛公司全球飞机制造业的最大材料供应商（供应波音35%的钛材和空客50%的钛材），除每年要供应波音25~45万吨产品（含镁合金），还要增加深加工产品的份额，同时俄罗斯还和波音和空客都有合作项目（新型飞机研发制造公司），不难看出俄罗斯想把材料的优势变成技术转让的筹码的野心，此其一，二则是俄罗斯总统已经下令设计制造新型飞机，欲与波音/空客试比高！并已经给苏霍伊公司下了贷款担保，确保后者的RRJ型支线飞机的研制计划顺利进行，本人觉得对一个支线飞机如此兴师动众，十有八九不是针对中国的ARJ21来的，就是俄罗斯大战前的练兵行为，可见老毛子的崛起之心是很强烈的。

二、钛在国防工业上的应用

（1）．我国国防工业使用钛的情况

无论是美国还是俄罗斯，其钛材主要应用于飞机制造业和造船业。近年来，我国这两个领域发展很快，不断有新型飞机量产，在研的项目也很多，估计这两个领域的用钛量将会大幅增加，而且也有报道说明我们的F10上也使用了较多的钛合金，前段时间还有网友在铁血网站上贴出了我国新型的钛合金发动机罩和强5战机的机翼钛合金连接件的图片。可见我国在钛合金使用上面早已成熟，假以时日，我们的钛合金的应用也能让航空航天工业飞跃。在航天领域，中国第一台大型全钛紫外太空望远镜也已经制造并实验完毕，钛合金在太空领域的应用前途光明。

每种钛合金都有各自的用途。飞机制造和航天工业运用钛合金大家已经十