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概述
鈦金屬(shǔ)(Titanim)日益被人(rén)們重(chóng)視,被譽(yù)為現代金屬(shǔ)和戰略金屬,是提高國防(fáng)裝備水平不可或缺的重要戰略物資,是20世紀50年代走向工業化生產的一種重(chóng)要金屬,其性質優良,儲量******豐富,被(bèi)譽為正(zhèng)在崛起(qǐ)的第三金屬。
表1鈦及鈦合金基本特性
鈦及鈦合金基(jī)本特性(xìng) |
密度小,比強度(強度/密度)高(gāo) |
彈性模量低,***接(jiē)近骨的彈性模量 |
抗疲(pí)勞強度高 |
無磁性 |
耐腐蝕性能好 |
良(liáng)好的生物(wù)相容性 |
典型牌號(hào): 純鈦:TA1、TA2、TA3、TA4 鈦合金(jīn):Ti-6Al-4V |
我國已探明的鈦礦基礎儲量為2億噸,排名全球第1,主要分布在(zài)四川攀西(xī)、河北承德、雲南、海南、廣西和廣東(dōng)。
圖1我國鈦礦儲量分布圖
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鈦及(jí)鈦合金產業(yè)鏈
圖(tú)2鈦及鈦合(hé)金產業鏈
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鈦精礦(kuàng)
鈦原料主要為鈦鐵礦和金紅石精礦。全球鈦鐵礦儲量9.7億噸,金紅石儲量6200萬噸。(來源USGS 2018)
金紅石精礦的TiO2品味高,雜質含量(liàng)少,是鈦冶金和鈦白粉生產的優(yōu)質原料,但儲量有限;
鈦鐵(tiě)礦(kuàng)儲量大,TiO2含量低,氧化物雜質含量低,需(xū)要通過處理成富鈦料才能作為生產TiCl4的原料。
表2 2011年全球主要鈦原料供(gòng)應商的生產能力
圖3各國鈦鐵礦儲量情況
圖4各國的金紅(hóng)石儲量情況
我國的鈦(tài)資(zī)源(TiO2)的94.3%賦存在釩鈦磁鐵礦中(品位低不能直接利用)。釩(fán)鈦磁鐵礦通過煉鋼工藝將鈦元素富集到鈦渣中。鈦資源的選(xuǎn)礦回收率近47%、冶煉回收(shōu)率53.27%,鈦資源總利用(yòng)率隻有(yǒu)25.04%。礦石中的釩、鈦部分回收利用,鎳、鈷、镓、鈧元素未能回收利用。
2017年中國共生(shēng)產鈦精礦約380萬噸,其中(zhōng)攀西地區的產量為260萬噸。進口鈦(tài)精礦(kuàng)330萬噸,較2016年增長了29.5%。
圖5中國各省鈦資(zī)源分布情況
(鈦精礦生產:攀西(xī)地區(攀鋼)、雲南地區、海南地區、承德地(dì)區、山東地區)
攀(pān)西地區的釩(fán)鈦磁(cí)鐵礦尾礦、低品位鈦礦和高鈦渣的利用還存在一定的技術難度。攀鋼針對(duì)高鈦高爐渣、釩鈦磁鐵礦、低品(pǐn)位鈦礦分(fèn)別建立了三條(tiáo)中試線(高溫碳化(huà)-低溫氯化工(gōng)藝中試線、轉底爐直接還原—熔分深還原(yuán)中試線、氧化還原(yuán)-浸出工藝中試線)進行技術攻關,以求提(tí)高鈦資源的綜合利用率,保(bǎo)障我國高品質鈦原料的供(gòng)給。
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海綿鈦
2017年全球海綿鈦產量為(wéi)178,492噸,其中中國海(hǎi)綿鈦產(chǎn)量居第1位。
圖(tú)6 2017年全球海綿鈦產能與產(chǎn)量
圖7 2017年(nián)中國海綿鈦主要廠家的產量(噸)
產 能:由於大量投資需求的融入,2008-2012年中國海綿鈦產能持續擴張,致使產能(néng)過剩。
產 量:連續3年增長(2015年共62035噸,2016年共67077噸,2017年72922噸)
價 格:在原材料價格上漲和高端需求增長的推動下,2017年國內海綿鈦價格呈大幅度上漲(5萬~7萬/t),使用成(chéng)本較高。
進 出 口:2016年和2017年中國海綿鈦進口量高於出口量,2017年進(jìn)口量為3844噸,較2016年增加20.8%。對於高端海綿鈦(tài),中國一直長期依(yī)賴於進口。
生產工藝:中國攀(pān)鋼(gāng)鈦業全套引進烏克蘭技術(熔鹽(yán)氯化+倒U型爐還原蒸餾)、洛陽雙瑞萬基引進日本技術(沸騰(téng)氯化+I型爐還原蒸(zhēng)餾)。我國海綿(mián)鈦生產工(gōng)藝和整套裝備自主開發的少,引(yǐn)進國外技術和設備較多;
能 耗:國外的每噸海綿鈦總能耗在20000~25000kWh,國內海綿鈦能耗高、汙染大(dà)、成本高;
質(zhì) 量:國外海綿鈦孔隙率高(gāo),0A級超軟鈦(硬度低)比例高,雜質含量少;中國海綿鈦雜質質量控製逐步提高,但超軟鈦比(bǐ)例小,部分產(chǎn)品比較(jiào)致密。高端海綿鈦仍依賴進口。值得一提的是攀鋼已攻(gōng)克熔鹽氯化、鎂電解槽和還原蒸餾工藝等難題,已能批量生產氮氧含量及布氏(shì)硬(yìng)度低的高品質海綿鈦。
其 他:目(mù)前中(zhōng)國在(zài)高純海(hǎi)綿鈦(4N~5N級)產(chǎn)品仍未產業化(huà)。
國外******的海(hǎi)綿鈦生產企業有俄羅斯阿維斯瑪鎂鈦聯合企業(yè)(VSMPO-AVISMA)、日本大阪鈦科技公司(OTC)、日本東邦鈦(TTC)、美國Timet、美國ATI、哈薩克斯坦ZTMP、烏克蘭ZTMP、美(měi)國Honeywell(高純電子鈦)。
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鈦粉
2016年全球鈦粉年產能約4k噸,其中規模較大的鈦(tài)粉(fěn)生產商主要位於加拿大、中(zhōng)國、日本、韓國及美國(guó)。鈦粉市場科分為初(chū)級粉末產品及中低品質細粉。球形或近球形鈦粉年產能約0.5~1.0k噸。目前僅有一(yī)小部分用於增材製造,有些公司在持(chí)續探索低(dī)成本鈦(tài)粉的生產及成型工藝,其重點已轉向增材製(zhì)造用低成本鈦粉的大批量生產技術。
國外高性能鈦合金(jīn)粉末(mò)冶金技術已發展到較高的水平,在(zài)航空(kōng)航天等諸多領域已開始得到應用。國內在鈦合金粉(fěn)末冶金技(jì)術方麵(miàn)也開展了不少工作(zuò),但對可用於關鍵結構件的高性能粉末鈦合金(jīn)技術的研究還不多。
鈦粉附加值更(gèng)高,因(yīn)此優質的鈦粉價格也較高。HDH鈦粉價(jià)格(gé)為66~176美元/kg,氣體霧化法鈦粉的價格為165~330美元/kg,等離(lí)子旋轉(zhuǎn)電極法鈦粉(fěn)的價格為407~1210美元/kg。
2016年國內(nèi)鈦粉企業有寶雞富士特(1200t,51.7%)、寶雞泉興(700t,30.2%)、岐(qí)山邁特(300t,13%)、西北有(yǒu)色(sè)院(50t,2.1%)、寧波創潤(70t,3.0%)。國外鈦(tài)粉企業有Global Titanium、TIMET、ATI、Nashua、Osaka、OTC、Toho、Sumitomo Sitex、GFE、ALD、TLS。
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鈦白粉
2017年全(quán)球產能(néng)中氯化法鈦白粉占62.7%,硫酸法占37.3%。在五大(dà)跨國鈦(tài)白生產商中,約85%的產能采用氯化法(fǎ)工藝。杜邦、特諾目前所(suǒ)有鈦白(bái)生產廠全部采(cǎi)用氯化(huà)法工藝。科斯特、康諾斯及亨斯邁的(de)氯化法工(gōng)藝占比(bǐ)也分別達到了87%、79%和62%。中國鈦白粉生產工藝主要為硫酸法,部分企(qǐ)業采用氯化(huà)法(fǎ)。
全球鈦白產能(néng)從2011年(nián)638萬噸增長至(zhì)2017年741萬噸,市(shì)場高度寡頭壟斷(duàn),海外產能主(zhǔ)要集(jí)中在杜邦(科慕)(124.2萬噸)、亨斯邁(81萬噸)、科斯特(85.8萬(wàn)噸)、康諾斯(55.9萬噸)、特(tè)諾(46.5萬噸)手中,五(wǔ)大巨頭合計產能394萬噸,占比約52%,作為鈦白粉行業的領導者,這些海外巨頭在較大程度上主導(dǎo)著全球鈦白粉(fěn)的供給、價格和發展。中國產能355萬噸(dūn),占比(bǐ)48%。
表3全球(qiú)鈦白粉主要生產商(shāng)的(de)產能與工藝
生產商(shāng) | ****** | 產能(萬噸/a) | 生(shēng)產工藝 |
杜邦(bāng)(Dupont) | 美國 | 116 | 氯化法 |
亨茨(cí)曼(Huntsman) | 美國 | 90.5 | 氯(lǜ)化法(23.1萬噸)、硫酸法 |
科斯特(Gristal Global) | 沙特 | 77.8 | 氯化法(58.8萬噸(dūn))、硫酸法 |
康諾(nuò)斯(Kronos) | 德國 | 52 | 氯化法(41萬噸)、硫酸法 |
特諾(Tronox) | 澳大利亞(yà) | 38 | 氯化法 |
石原(Ishihara) | 日本 | 25 | 氯化法(fǎ)、硫酸法 |
*2017年特諾收購(gòu)科斯特,總產能150萬噸/a。
2017年我國鈦白粉產量為(wéi)286.95萬噸,較2016年增加27萬(wàn)噸(dūn),同比增長10.49%,2017年行業產能利用率達到80.8%。
2017年我國鈦白粉進口量為214968噸,出口量829914噸(dūn)。我國鈦白粉企業技術水平(píng)普遍(biàn)偏低,隻能生產低水平(píng)產品,高端產(chǎn)品依然靠進口來滿足。
硫酸法與氯化法比較
相對於硫(liú)酸法,氯化法生產的鈦白粉在在白度、遮蓋能力與耐(nài)候性上都有一定的優勢,且環境友好度更好。
氯化法鈦白粉產(chǎn)量21萬(wàn)多噸,約占總產量的5.6%。
氯化法投資大(dà),設備結構複雜,對材料要求高,要耐高溫、耐腐蝕,裝置難以維修,研究開發難度大。
表4國內部分產能超過10萬噸/a的企業
序號 | 企業 | 序號 | 企業 |
1 | 龍蟒佰(bǎi)利聯 | 6 | 山東東佳 |
2 | 攀鋼釩鈦 | 7 | 山東金海 |
3 | 藍(lán)星化工(gōng) | 8 | 山東道恩 |
4 | 中核鈦白 | 9 | 廣西金茂 |
5 | 金浦鈦業 | 10 | 寧波新福(fú) |
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鈦材
根據30家企業的統計,2017年中國共生產71022t鈦錠,比2016年增長了6.80%,除去新(xīn)增的三家鈦熔煉企業的產量,實際同比增長了4.28%。
我國的冷床爐熔煉技術起步較晚,冷床爐熔煉設備也不多。國內在CHM的數值模擬、工藝簡化、參數優化、顯(xiǎn)微組織改進等方麵還處於初始階段。
表5 2016年我國主要(yào)鈦錠生產(chǎn)企業的產能(néng)
序號 | 廠(chǎng)家 | 產能(t) |
1 | 寶雞鈦業股份有限(xiàn)公司 北京(jīng)久久国产一片免费观看精密機械科技有限公司位於北京(jīng)市昌平區昌平(píng)鎮南環,專業(yè)從事(shì)北京精密零件加工,北京鋁合金異(yì)型件加工,北京不鏽鋼異型件加工,北京不鏽鋼零件加工,北京鈦合金加工 ,北京鋁合金零件加工,北京軍工零件(jiàn)加工,北京高精密零件(jiàn)加工 , 北京cnc數(shù)控加(jiā)工,北京夾具工裝加工(gōng) ,集機械、金屬、 塑料模型加工為一體的公司。 | 28000 |
2 | 攀(pān)長鋼 | 5000 |
3 | 西部材料 | 8000 |
4 | 湖南湘投金天科技集團 | 5000 |
5 | 常熟中鋼精密(mì)鍛材 | 4000 |
6 | 青海(hǎi)聚能(néng) | 8000 |
7 | 洛陽725所 | 4700 |
8 | 中鋁沈加 | 5000 |
9 | 西部超導 | 3000 |
10 | 江蘇天工(gōng)集團(tuán) | 10000 |
11 | 雲南鈦業 | 5000 |
12 | 北京中北鈦業有限公司 | 5000 |
13 | 忠世高新材(cái)料股份(fèn) | 3700 |
14 | 東方鉭業分公司 | 4000 |
表(biǎo)6 2017年(nián)我國主要鈦(tài)錠生產企業的產量(liàng)
廠 家(jiā) | 產量(t) | 廠家 | 產量(t) |
1 | 13200 | 16 | 1300 |
2 | 5000 | 17 | 1200 |
3 | 5000 | 18 | 1200 |
4 | 4500 | 19 | 1150 |
5 | 4246 | 20 | 1100 |
6 | 4020 | 21 | 1000 |
7 | 4015 | 22 | 800 |
8 | 3800 | 23 | 650 |
9 | 3532 | 24 | 649 |
10 | 3000 | 25 | 600 |
11 | 2265 | 26 | 600 |
12 | 2000 | 27 | 500 |
13 | 1500 | 28 | 445 |
14 | 1500 | 29 | 400 |
15 | 1500 | 30 | 350 |
小計 | 71022 |
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鈦材
在日本(běn),生產鈦加工材(主要指軋材)有(yǒu)五家公司,分別是神戶製鋼所、新日鐵住金(jīn)、JFE不(bú)鏽鋼、大同特殊鋼、愛知製鋼公司(sī)。日本生產(chǎn)的鈦加工材分為板、帶、焊管、無縫管、棒(bàng)、線、鍛件、鑄件等,其中鈦帶所占比例(lì)***大。
美國是世界上***大的鈦加(jiā)工材生產(chǎn)國,目前主要有(yǒu)三大鈦材生產企(qǐ)業(yè)——TIMET、RTI和ATI公司,其產量合計約(yuē)占美國鈦加工材(cái)總量的90%,另有11家公司生產鈦錠,30家公司生產鈦鍛(duàn)件、軋製(zhì)產品和鑄件。
美國鋁業、阿勒格尼技術有限公司(ATI)、寶雞(jī)鈦業股份有限公司(sī)、美國(guó)精密(mì)鑄件公司和俄羅斯VSMPO-AVISMA公司占據著50%~60%的(de)鈦材市場份額。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司是航空領域***大的軋材製品供應商。
圖(tú)8 2016年日本鈦加工材產品(pǐn)結構
圖9 2016年日本國內鈦加工材不同領(lǐng)域應(yīng)用比(bǐ)例
2017年中國共(gòng)生產鈦加工材55404t,同比增長12.0%。我國鈦材(cái)生產重點企業有30餘(yú)家,鈦(tài)材綜合產能約5萬(wàn)噸/年,但生產、應用(yòng)、研究鈦材的骨幹(gàn)企業不超過10家。
表7中國鈦材主要生產企業(yè)
序號(hào) | 生產企業 | 序號 | 生產企業 |
1 | 寶雞鈦業 | 8 | 中鋁沈加 |
2 | 西部材料 | 9 | 西部超導(dǎo) |
3 | 攀長鋼 | 10 | 江蘇天工 |
4 | 湖南湘(xiāng)投金天 | 11 | 雲南鈦業 |
5 | 常熟中鋼精密 | 12 | 北京中北 |
6 | 青海(hǎi)聚能 | 13 | 忠世高新材料 |
7 | 洛陽(yáng)725所 | 14 | 東方鉭業(yè) |
我國鈦加工材進口量為7225 t,較2016年增長21. 6%;鈦加工材出口量為15610 t,較(jiào)2016年增長(zhǎng)13. 9%。
我國普通鈦材(cái)產(chǎn)量位居世界首位,中低(dī)產鈦材(cái)產能嚴重過剩。盡管我國擁有完整鈦產業鏈的******,但在產業鏈後端發展不(bú)足,市場產品主(zhǔ)要以中(zhōng)低端產品為主,高端鈦材技(jì)術相對落後,缺乏質量可靠、市場認可的高端產品。我國鈦加工材以中低端的板材、棒材(cái)和(hé)管材為主,約占鈦材總產量的50%、20%和13%左右。其中,鈦(tài)板材產品以片式軋板為主,冷熱軋帶卷產品少;管材產品以無縫管為主,焊管少。我國鈦(tài)加工材(cái)以(yǐ)中低端產品為主,產品附加值低。隨(suí)著各地方鈦企業的無序(xù)擴張,使得鈦材產品出現結構性過剩,產(chǎn)品價格持續下降。
圖10 2015~2017年中國各類鈦材產量
目前,我國急需的鈦合金短(duǎn)板產品有鈦合金型材、深(shēn)海裝備用鈦合金大規格材料及大型部件、高強高韌(rèn)鈦(tài)合金材(cái)料、緊固件用鈦合(hé)金高品(pǐn)質棒絲材、飛機液壓係統用鈦合金管材及管路係統製備成形技(jì)術、海水管路係統用鈦合金超(chāo)大口(kǒu)徑無縫管材及管件和核(hé)動力用鈦合金異型管材。
國(guó)內外鈦材料技術水平差距
高溫鈦合(hé)金
我國高溫鈦合金研究和應用主要集中在600℃和650℃高溫鈦合金。研製的600℃高溫鈦合金主要是(shì)Ti60和Ti600,650℃高溫鈦合金主要是由中科院金屬所和寶鈦集團研製的Ti65鈦合金。與國外600℃高溫鈦合金相比,國內高溫鈦合金的總體性能(néng)穩定性還低於國外。
耐蝕鈦合金
世界上關於耐蝕鈦合金的研究(jiū)自20世紀50年代(dài)就已經開始。我國對耐蝕鈦合金的研究自20世紀70年代開始,已成(chéng)功地仿製了Ti-15Mo、Ti-32Mo、Ti-15Mo-0.2Pd、Ti-2Ni、Ti-0.2Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni、Ti-0.5Ni-0.05Ru等合(hé)金,研究(jiū)工作還(hái)不是很充分、深入,基礎研發能力不足。
高強高韌鈦合金
高強高(gāo)韌鈦合金與(yǔ)國外相比也同樣存在總體性能穩定(dìng)性(xìng)和組織均勻性(xìng)還低於國外。
船(chuán)用鈦合金
我國研製的(de)船用鈦合金強度級(jí)別(σ0.2)分別為:320MPa,490MPa,590MPa,630MPa,780MPa,800MPa和1l50MPa;其相應的(de)牌號為:工(gōng)業純鈦,Ti-31,TA5(含TA5-A),Ti-70,Ti-75,Ti-80,TC4,TC4 ELI和Ti-B19合金。材料品種有板材、管材(cái)、型(xíng)材、鍛件、鑄件等。與(yǔ)國外發達******相比,在船用鈦合金應用研(yán)究方麵還存在較大的空(kōng)白。
低(dī)成本鈦合金
為降低較高的鈦合金成本,美國、日本(běn)等國研(yán)製(zhì)了成本相對較低的鈦合金,均得到實際應用。低成本鈦合金及鈦合金的低成本化製備技術近幾年在我國受到高度重視,但總體研究工作中缺乏應用驗證考核以及大力的應用推廣宣(xuān)傳工作。
國內外(wài)鈦材加工技術水平差距
鈦合金(jīn)精密鑄造技術
近(jìn)年來,國外鈦合金精鑄技術發展很快,如開發了(le)鈦(tài)精密鑄造+熱等靜壓+熱(rè)處理技術,可保證鈦合金鑄件質量接近於β退火的鈦合金鍛件;開發了浮熔鑄造技術,采用減壓吸引法(fǎ)進行鑄造,澆注時很少產生紊流,基本無氣泡夾雜,很少產生鑄造缺陷。我國的鈦精鑄技術起步於(yú)20世紀60年代,在借鑒國外技術基礎(chǔ)上發展(zhǎn)起來的。由於(yú)受到整個工業技術發展水平的製約,同國外相比精密鑄造技術還有較(jiào)大差(chà)距。
鈦合(hé)金(jīn)等溫鍛造技術(shù)
國外鈦(tài)合金等溫鍛造的研究已有30年的曆史,等溫(wēn)鍛造的大型鈦合金鍛件已經生產了幾十種。等溫鍛(duàn)造(zào)的硬件條件已(yǐ)很成熟,如溫(wēn)控器、常應變率控(kòng)製器和微型計算機的反饋係統等。低應變速(sù)率等溫鍛造(zào)可以顯著改善鈦合金的顯微組(zǔ)織質量。而(ér)國內鈦合金等溫鍛(duàn)造的研究起步較(jiào)晚(wǎn),隻有個別鈦合金產品采用了等溫鍛造,鍛造工藝控製等方麵還有待提高。
鈦合金表麵處理技術
國外鈦(tài)合金表麵處理主要采用微弧氧化、熱擴散(sàn)、氣相沉積、熱噴塗、離子注入、激光表麵合金化等(děng)技術在(zài)鈦及鈦合金表麵製備耐(nài)磨和抗高溫氧化防護塗層,並在鈦合金產品上得到普遍應用,而國內的鈦合金表麵(miàn)處(chù)理技術的(de)研究起步(bù)相對較晚,現在仍處於起(qǐ)步(bù)階段,個別航(háng)空件產品進行了應(yīng)用研究。
鈦合(hé)金回收利用及快速成型等技術
在(zài)超塑性成形、鈦合金返(fǎn)回料回收利用、鈦合(hé)金激光熔(róng)化堆積快速成型等技術方麵國內外的差距很大,這些技(jì)術都是限製鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。
國內(nèi)外鈦(tài)材產品差距
大型鈦合金(jīn)鍛件
大(dà)型鈦合金鍛件用於製(zhì)造大型構件,屬於機身結構中的關鍵件,其結構形式、材料以及鍛件的性能與質(zhì)量(liàng),直(zhí)接關係到飛機的可靠性、壽命與(yǔ)成本(běn)。大型鍛(duàn)件(jiàn)的(de)結構(gòu)整體化成為(wéi)******飛機的重要發展方向。
在鈦合(hé)金大型整體模鍛件的生產的裝備和技術(shù)水(shuǐ)平方(fāng)麵,我國(guó)與美、俄等************有較大差距。
鈦合金大規格管材
國外對於鈦合金大規格管材(cái)主要采用擠壓及熱軋工藝(yì)進行生產,目前國內主要采用擠(jǐ)壓、鍛(duàn)造等工藝來製備大規格(gé)鈦合金管材,采用擠壓可生產的管材尺(chǐ)寸較小;而鍛造(zào)法生產管材工藝操作難度大,可生產的管材長度有限,組織(zhī)均勻性也不理想(xiǎng)。
鈦合金高端裝備
國外(wài)鈦及鈦合金在艦船、海洋工程上已經得到廣泛的應用。我國的(de)海軍裝(zhuāng)備與俄羅斯、美(měi)國等發達******相比還比較落後,還處於剛剛起步的階段。為了加強我國的國防實力(lì),大(dà)力推廣鈦的高端裝備在(zài)海洋(yáng)工程上的應用******必要(yào)和緊迫。
大規格鈦合(hé)金厚板
在超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方(fāng)麵國(guó)內外的(de)差距很大,這些(xiē)技術都(dōu)是限製鈦合金在(zài)武器裝備等高精尖領域推(tuī)廣應用的瓶頸(jǐng)。
歐(ōu)美******憑借技術和設備(bèi)優勢,突破了大規格鈦(tài)合(hé)金厚板的製備技術(shù),製定了相應的技術規範,如AMS、MIL、GOCT等(děng)係列標準,可批量生產多種Ti-6AL-4V等鈦(tài)合金寬厚板材。
國內鈦企業僅能批量生(shēng)產(chǎn)的(de)TC4鈦(tài)合金厚板。
鈦帶材
國外的(de)鈦(tài)工業發(fā)達******可穩定的批量供(gòng)應0.5~0.8mm厚度的鈦帶,廣泛應用於飛機、航天(tiān)器、潛(qián)艇(tǐng)、核(hé)電站等高新技術領域以及(jí)冶金、化工、裝飾等民用領域。
國內雖已建成(chéng)若幹(gàn)套鈦管焊接生產線,尚不具備(或還(hái)未形成)完整(zhěng)的規模性(xìng)生產體係,每年(nián)仍需大量進口(kǒu)鈦帶(dài)和鈦焊管,其(qí)價格和需求量均受控於人。
鈦合金擠壓型材
美國、俄羅斯從上世紀六十年代開展了鈦合金擠壓型材的研發工作(zuò),鈦(tài)合金型材在航空、航天工業廣泛應用。美國隻(zhī)能生產500~5000mm2的機加工型材,俄羅斯不但能生產機加工型材,還能生產非機加工型材、變斷麵型材和空心型材。我國鈦合金型材的應用還是個(gè)空白,至今(jīn)仍(réng)不能批量生產鈦及鈦合金擠壓型材(cái),沒有建立相應的型材生產工(gōng)程化研究所需條件。
鈦合金大型整體精密鑄件
在(zài)超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合金激光熔(róng)化堆積快速成型等技術方麵國(guó)內(nèi)外的差距很(hěn)大,這些技術都是限製鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。
鈦合金大型整(zhěng)體精密鑄件是我(wǒ)國航空、航天、艦船領域(yù)迫切(qiē)需求的關鍵(jiàn)材料(產品),受到整個工業技術(shù)發展水(shuǐ)平的製約,在製模用模料、製型殼、熔模鑄造設備同工業發達******相比我國熔模鑄造技術還有較大差距。現有的熔模精(jīng)密鑄造技術存在汙染嚴重、熔模製作周期長、成本高、成型困難、對溫度敏感、易(yì)變形等缺點。
鈦合金線、棒(bàng)材
美、日、俄等鈦合金技術************,在20年前就已采(cǎi)用熱連軋機(jī)組軋製(zhì)鈦合金線、棒材(cái);國內鈦合金線、棒材熱軋主要采(cǎi)用落後的橫列(liè)式軋機,速度慢、產(chǎn)品精度低(dī);鈦絲生(shēng)產大(dà)量采用單模低速轉盤拉絲機,拉絲速度僅2~3米/分鍾,與國外(wài)生產效率相差數十倍。我(wǒ)國鈦加工材產量居世界******,但(dàn)2017年絲材產量占比(bǐ)僅為1.3%。
航空用高品質(zhì)TA18鈦合金管材
TA18是目前***適合於製作(zuò)******飛機上耐高(gāo)壓輕(qīng)質導管(guǎn)的理(lǐ)想材料。在歐美等******的(de)軍、民用飛機上大量成熟應用。
國內該類型管材處於(yú)研究開發(fā)的起步階段,尚未形成係統、成熟、穩定的生產技術,試製的產品性能水平和穩定性均與(yǔ)國外******水平存在較大的差距,因(yīn)此製約了鈦合金管材在航空、航天領域獲得廣泛應用。
大麵積高品質鈦鋼複合(hé)板
國內大麵積高品質鈦鋼複合(hé)板製備技術和生產工藝仍存在一定(dìng)問題,尤其在結合率(lǜ)和複合板性能上仍達不到這些領域的特殊要求,因此大麵積鈦鋼複合板仍主要(yào)依賴於進口。目前國內大多隻能生產25m2以下的鈦鋼複合材料且(qiě)質量穩定性還(hái)需進一步提高,25m2以上的鈦鋼複合材料進口依賴程度高,不僅需要(yào)花(huā)費大(dà)量外匯,而且對我國化工設備(bèi)製造極(jí)為不利,關(guān)鍵時刻(kè)必將受製於人。
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下(xià)遊產業
日本鈦加(jiā)工材的(de)應用與美國存在(zài)差異,日本85%的鈦材用於航空之(zhī)外的(de)領域,如(rú)化工、電力、海水淡化、汽車(chē)、建築、醫療、電子、體育休閑、機械加工等。
美(měi)國(guó)80%的鈦材用於航天。美國的鈦加工材主(zhǔ)要用於大型民航(háng)客機、軍(jun1)用飛(fēi)機、航天火(huǒ)箭、導彈(dàn)、汽車等,其典型產品(pǐn)為飛機結構件、鈦製動機件、壓氣機葉片和基座、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機等(děng)。
俄羅斯鈦材(cái)加工總量的50%以(yǐ)上應用於航(háng)空領域。VSMPO-AVISMA公司鈦材產(chǎn)品應用占比為:發動機製造30%,航空製造20%,船舶製造26%。
我國鈦材主要用於低端產業,而2017年航空航天方麵的應用隻占總量的16.3%,遠(yuǎn)遠低於其他******的利用占比。體現出我國(guó)高端鈦材加工能力的不足。
圖11 2017年(nián)中國各應用領域(yù)鈦加工材使用量所占比例
航空航(háng)天裝備、海洋工程裝備及(jí)高技術船舶、******軌道交通設備、節能與(yǔ)新能源汽車、電力裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等幾大重點領域,均與鈦行業密切相關,這必將連續拉動國內(nèi)鈦消費平穩增長,中國鈦行業在麵臨挑戰的(de)同時也迎來了發展機遇。
根據(jù)相關部門的統計,2017年中國(guó)鈦加工材在航空航天(tiān)、船舶、電力和海洋工程等高端領域用鈦量出現不(bú)同程(chéng)度的(de)增加。從總量上看,艦船領(lǐng)域的增長幅度***大,增(zēng)加了(le)1106噸,其次是電力(952噸(dūn))、體育休閑(682噸)和航空航天(567噸(dūn)),這(zhè)反映出了(le)我國鈦產業的發展方向(xiàng)以及鈦加(jiā)工材在高端(duān)領域的發展趨勢。
對於國內航空航天、核電等多個領域用到的高端鈦材,國內企業無論在(zài)資質(zhì)還是在生產技術與工(gōng)藝方麵均不能達到要求,相應的需求均主要依賴進口,存在巨大的進口替代空間。
圖12 2014~2017年中國各應用(yòng)領域鈦加工材使用量
來源:材易通
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