發(fā)布日期：2022-3-20 12:48:04
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(yōu)良特性，目前廣泛應用于生產(chǎn)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(yè)開始于上世紀六十年代，經(jīng)過了五十多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)實現(xiàn)了從國防領域走向各行各業(yè)的轉(zhuǎn)變，建立了完整的工業(yè)體系，具備較高水平的生產(chǎn)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(xiàn)狀具有重要實踐意義。
1、我國鈦及鈦合金工業(yè)特點
1.1產(chǎn)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(qū)探明存在鈦礦產(chǎn)資源在如此豐富的資源基礎上，我國鈦行業(yè)的產(chǎn)量也是十分可觀的，海綿鈦產(chǎn)量位居世界首位，約占世界總產(chǎn)量的28％，鈦加工材產(chǎn)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(jīng)過短短幾十年的發(fā)展，已經(jīng)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(chǎn)業(yè)鏈健全
自1958年第一個海綿鈦生產(chǎn)廠建立以來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，需求量的逐步增加，我國鈦行業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家超過300，但其中骨干企業(yè)少，能達到世界級生產(chǎn)水平的更少。與行業(yè)繁榮相符的，我國鈦行業(yè)產(chǎn)業(yè)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(huán)節(jié)，是繼美國、俄羅斯、日本后的第四大鈦工業(yè)國，具有完備的工業(yè)體系與較高的生產(chǎn)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(shù)還不夠成熟，鈦資源一度處于緊缺狀態(tài)。近些年，鈦及鈦合金項目逐漸增多，力求以新工藝、新技術(shù)為基礎開發(fā)新型生產(chǎn)線，提高鈦礦產(chǎn)資源利用率。這些項目遍布全國各地，規(guī)模大、技術(shù)水平高，勢必會在各個生產(chǎn)領域中引發(fā)新的鈦及其合金使用熱潮。
2、鈦及鈦合金應用領域現(xiàn)狀分析
2.1化工領域
鈦及其合金擁有耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)良特性，很早便被應用于化工領域，并在諸多行業(yè)中做出貢獻。
(1)制堿行業(yè)
目前，工業(yè)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(jīng)過各種不同的工藝合成多樣化的化工產(chǎn)品。而在之前的氯堿工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于冷卻工藝不合理經(jīng)常會導致產(chǎn)出的氯氣質(zhì)量不合格現(xiàn)象，同時也會對環(huán)境造成嚴重污染。而鈦制冷器的出現(xiàn)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(huán)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(yè)的生產(chǎn)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(yè)
真空制鹽是一種較為先進的制鹽工藝，通過創(chuàng)設適宜海水揮發(fā)的真空條件，加快結(jié)晶速度，提高制鹽效率與質(zhì)量。然而，這一過程中產(chǎn)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(xiàn)象嚴重。直至上世紀八十年代，鄧關鹽廠、內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽廠先后將鈦鋼復合結(jié)構(gòu)用于加熱室與蒸發(fā)室。實踐表明，鈦鋼結(jié)構(gòu)可有效防止結(jié)鹽垢，提高制鹽品質(zhì)，同時減輕蒸發(fā)過程中高濃度鹽水對管壁的腐蝕作用，延長檢修周期。而經(jīng)過多年實踐，投入使用的鈦鋼結(jié)構(gòu)始終處于良好的運行狀態(tài)，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(fā)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(yè)對部件精度要求高，而鈦本身是一種變形系數(shù)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(shù)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(fā)展狀態(tài)。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(jīng)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(fā)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(yè)目前存在的問題及發(fā)展趨勢
3.1我國鈦工業(yè)目前存在的問題
盡管我國已經(jīng)成為名副其實的鈦工業(yè)大國，但縱觀整個行業(yè)，從生產(chǎn)到應用，依舊存在些問題。首先，表現(xiàn)在鈦產(chǎn)品質(zhì)量缺陷中，我國海綿鈦產(chǎn)量高，但高品質(zhì)的產(chǎn)品數(shù)量少，0級鈦生產(chǎn)比率較低，特殊性能的鈦產(chǎn)品種類少；其次，我國尚且不能批量穩(wěn)定生產(chǎn)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(fā)利用。我國鈦產(chǎn)品總體種類較多，但缺乏對新材料的系統(tǒng)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(chǎn)品，創(chuàng)新型產(chǎn)品研發(fā)力度不夠，創(chuàng)新意識不強，出口產(chǎn)品類型比較單一。此外，我國鈦企業(yè)仍處于發(fā)展階段，世界級企業(yè)少，從長遠角度來看，是不利于鈦產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)化、集成化發(fā)展的。
3.2我國鈦工業(yè)的發(fā)展趨勢
質(zhì)量是行業(yè)發(fā)展的第一要素，我國海綿鈦的質(zhì)量還有待提升，目前，部分冶金企業(yè)在國家支持下，已經(jīng)開發(fā)出不少新型技術(shù)，將其應用于海綿鈦生產(chǎn)過程中，可提高產(chǎn)品質(zhì)量，并有助于節(jié)能降耗。鈦產(chǎn)品的質(zhì)量也需要提高，期待通過技術(shù)設備的改善加大組織結(jié)構(gòu)均勻、無偏析的鈦產(chǎn)品生產(chǎn)比例。目前，相關研究項目已經(jīng)逐步落實，并取得了一些研究成果。此外，針對于我國鈦產(chǎn)品創(chuàng)新力度不足的問題，應加大資金投入力度，鼓勵企業(yè)自主研發(fā)，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(shù)據(jù)與應用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)認知每種合金材料應用于具體行業(yè)的技術(shù)指標，以創(chuàng)新推動發(fā)展，以實踐帶動理論提升，進一步擴大我國鈦工業(yè)生產(chǎn)。
參考文獻：
[1]孟憲斌，易彩虹，吳小玲，周景蓉.鈦及鈦合金復合材料發(fā)展及工業(yè)應用[J].中國化工裝備.2013(06)：3～7：
[2]范興平，王軍.鈦及鈦合金的成型方法及應用[J].材料導報.2013(S2)：349~354，367.
(作者單位：青海聚能鈦業(yè)有限公司，青海西寧810000)