金屬鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

金屬鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望郝斌2010年8月1金屬鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望一、鈦的歷史二、鈦的資源三、鈦的特性四、鈦的發(fā)展五、鈦在國內(nèi)外各行業(yè)的應(yīng)用六、鈦的國際應(yīng)用前景展望2一、鈦的歷史1791年,英國礦物學家和化學家WilliamGregor發(fā)現(xiàn)了鈦元素

1795年,德國化學家MartinHeinrichKlaproth分解出氧化鈦

1910年,才提煉出金屬鈦

1932年,盧森堡化學家WJKroll實現(xiàn)了鈦的工業(yè)化制取

至今,仍然用”Kroll”法生產(chǎn)海綿鈦鈦的發(fā)現(xiàn)3一、鈦的歷史

鈦的發(fā)展和應(yīng)用歷程4二、鈦的資源（1）鈦儲量豐富，結(jié)構(gòu)金屬中僅次于Al、Fe、Mg，居第四位。金屬元素名稱AlFeMgTi豐度8.135.02.090.44Ti豐度為Ni、Zn、Cu、Co、Pb、Sn、W、Mo、Sb、Ag、Pd、Au等12種金屬總豐度的10倍（2）鈦礦以鈦鐵礦為主，占94%

鈦鐵礦6.8億噸中國最豐富金紅礦0.4億噸中國少合計7.2億噸5（3）鈦鐵礦儲量中國第一2009年世界鈦鐵礦儲量及分布情況

地區(qū)儲量（萬噸）占世界儲量比例%排名中國2000029.41澳大利亞1300019.12印度850012.53南非63009.34巴西43006.35其它國家1590023.4合計680001002009年我國進口鈦礦148萬噸（越南、澳大利亞、印度）6三、鈦的特性鈦的稱謂：戰(zhàn)略金屬正在崛起第三金屬空間金屬、海洋金屬、人體植入金屬、全能金屬

21世紀金屬高性能結(jié)構(gòu)金屬比強度最大的金屬鈦的三大特點：性能優(yōu)、儲量大、用途廣，潛在市場巨大7四、鈦的發(fā)展

1、海綿鈦生產(chǎn)：海綿鈦產(chǎn)量（2009）國家產(chǎn)量（萬噸）占世界比例%世界排名中國4.0830.51俄羅斯2.6019.42日本2.5018.73哈薩克斯坦2.0015.04美國1.6011.95烏克蘭0.604.56合計13.3810082、鈦材的生產(chǎn)2009年世界鈦材產(chǎn)量地區(qū)產(chǎn)量（萬噸）占世界比例%世界排名美國3.2034.11中國2.4926.52獨聯(lián)體1.8019.13日本1.2012.84歐洲0.707.55合計9.391002003年2008年增長率5.82萬噸12.93萬噸122%近五年，世界鈦材產(chǎn)量增長迅速9中國鈦行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀10中國鈦行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀113、世界鈦產(chǎn)業(yè)動向海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)能鈦材生產(chǎn)企業(yè)和鈦錠產(chǎn)能美國Tｉｍｅｔ(1.6萬）ATI（1.9萬）Tｉｍｅｔ（3.2萬）ATI（3萬）RTI（0.8萬）日本住友鈦（3.2萬、1萬噸）東邦鈦公司（2.6萬、1.9萬噸）神戶制鋼（1.3萬噸）、住友金屬和新日鐵公司獨聯(lián)體俄羅斯：VSMPO－AVISMA（3.2萬）哈薩克斯坦：UK－TMP工廠（2.3萬）烏克蘭：Z-TMC工廠（1.2萬）俄羅斯：VSMPO－AVISMA（6萬）1、生產(chǎn)企業(yè)

122、世界海綿鈦產(chǎn)量及產(chǎn)能預測（t）2005200620072008200920102011產(chǎn)能產(chǎn)量產(chǎn)能產(chǎn)量美國8900890012300123001400020300310003100031000烏克蘭79507950900090001200012000120001200012000哈薩克斯坦230001700023000230002300023000230002300023000俄羅斯280002080029500295003250035000350003500035000日本306003060039000390003970039700600006600066000中國950095003000018000500007000090000100000130000合計107950101950142800125800171200200000251000267000297000133、近三年世界鈦加工材產(chǎn)量國別2007年2008年2009年產(chǎn)量（t）比例%產(chǎn)量（t）比例%產(chǎn)量（t）比例%美國3320029.04300033.132000

34.0日本1908716.71800013.812000

12.8獨聯(lián)體2754024.12700020.818000

19.2歐洲110009.61400010.87000

7.4中國2364020.62770021.424965

26.6合計11446710012970010093965

10014

4、中國鈦產(chǎn)業(yè)動向（1）鈦產(chǎn)業(yè)已向全國擴展，星羅棋布

除新疆和西藏外，其它各省市都有鈦產(chǎn)業(yè)

鈦產(chǎn)業(yè)競爭激烈

（2）擴建和新建中的大型鈦項目很多

海綿鈦5000噸/年以上有10家總產(chǎn)能超過10多萬噸加工材5000噸/年以上有12家，鈦熔鑄能力超過10萬噸/年。

154、中國鈦產(chǎn)業(yè)動向地區(qū)/單位大型建設(shè)項目云南楚雄、昆鋼海綿鈦1萬噸，鈦材2萬噸、鈦白6萬噸湖南金天鈦材7000噸河南雙瑞海綿鈦1萬噸，鈦材5000噸，精鑄300萬件寶鋼鈦材1萬噸唐山天赫海綿鈦1.5萬噸遼寧和世泰鈦材5000噸遼寧撫鋼鈦材2000噸黑龍江佳木斯海綿鈦3萬噸寧夏東方鉭業(yè)鈦材3000噸上海樺廈鈦材3000噸16中國鈦地圖海綿鈦產(chǎn)地鈦材產(chǎn)地17四、鈦在國內(nèi)外各行業(yè)的應(yīng)用1、鈦的應(yīng)用概況6、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用2、鈦在航空工業(yè)的應(yīng)用7、鈦在體育休閑業(yè)的應(yīng)用3、鈦在航天工業(yè)的應(yīng)用8、鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用4、鈦在艦船制造業(yè)應(yīng)用9、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用5、鈦在化工行業(yè)的應(yīng)用10、鈦在電力行業(yè)的應(yīng)用

11、鈦在其它方面的應(yīng)用18Ti陸地太空飛機火箭導彈衛(wèi)星飛船人體日用品醫(yī)療器械植入體生活用品工藝品體育用品海洋艦船核潛艇深潛器海上建筑海上養(yǎng)殖采油采礦海水淡化一般工業(yè)化工冶金汽車建筑……全

能

的

金

屬1、鈦的應(yīng)用概況191、鈦的應(yīng)用概況鈦具有十分優(yōu)異的性能，因而得到了廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用領(lǐng)域主要有：

航空航天、艦船制造、化工石化、交通運輸、兵器、海洋、電力、建筑、冶金、醫(yī)療、運動器械、生活用品和輕工業(yè)等。美國和俄羅斯的大部分鈦加工材是應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，約占80%左右，與之相反的是，日本和中國則是將80%應(yīng)用于化工、一般民用工業(yè)及民生用品領(lǐng)域。20近年來世界鈦材的主要應(yīng)用領(lǐng)域

（軍用、民用客機及一般工業(yè)）用鈦量及預測世界鈦材需求量及預測21

近年來我國鈦材在不同領(lǐng)域的應(yīng)用比例222、鈦在航空工業(yè)的應(yīng)用單機用鈦量(t)232、鈦在航空工業(yè)的應(yīng)用世界民用客機用鈦量及預測242、航空工業(yè)的應(yīng)用A380客機用鈦146噸國外民機(以空客A380為例)：25內(nèi)襟翼之間的軸與機翼折葉軌滾道后緣軸部件折葉3個加強筋吊艙蒙皮附口連接環(huán)翼前隔板部分吊架推進部件前緣前支架部分著陸裝置可焊縫翼(條)軌空客A380各部位用鈦介紹：26Ti1023鈦合金在A380飛機起落架上應(yīng)用單重3210kg,世界最大的鈦鍛件27高壓渦輪鎳基合金

燃燒室鎳基合金高壓壓氣機鈦合金低壓壓氣機鈦合金低壓渦輪葉片后2級-TiAl合金48-2-2風扇鈦合金鈦合金制飛機發(fā)動機283、鈦在航天工業(yè)中的應(yīng)用鈦在航天工業(yè)中起到了減輕發(fā)射重量、增加射程和節(jié)省費用的作用，是航天工業(yè)的熱門材料。在火箭、導彈和航天工業(yè)中可用作壓力容器、燃料貯箱、火箭發(fā)動機殼體、火箭噴嘴套管、人造衛(wèi)星外殼、載人宇宙飛船船艙（蒙皮及結(jié)構(gòu)骨架）、起落架、登月艙、推進系統(tǒng)等。293、鈦在航天工業(yè)中的應(yīng)用鈦在航天工業(yè)中的應(yīng)用實例如下：（1）貯存壓縮氣體的壓力容器?！芭腔舱摺毙l(wèi)星和助推器共用了14個鈦容器，共減輕重量272kg。

（2）貯存液體推進劑的壓力容器?！鞍⒉_”飛船上使用了50個左右的壓力容器，有85%是鈦制的。大力神Ⅲ過渡級發(fā)動機，改用鈦合金推進劑貯箱后重量減輕35%。

（3）固體燃料火箭發(fā)動機殼體?！懊癖敝揠H導彈第二級火箭發(fā)動機采用了Ti64合金重量減輕30-40%。

（4）液體燃料火箭發(fā)動機殼體。“阿波羅”登月艙下降發(fā)動機燃燒室的承壓殼是由Ti64合金制成。

（5）鈦合金還廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件?！八恰碧栍钪骘w船的壓力艙主要為鈦材，占座艙重量的80%?！半p子星座”號宇宙飛船所用鈦合金牌號有7種，使用鈦件570kg，占結(jié)構(gòu)重量的84%?！鞍⒉_”號宇宙飛船的托架、夾具和緊固件均用鈦制成，共使用68t鈦材。(見下圖)303、鈦在航天工業(yè)中的應(yīng)用阿波羅航天飛船和火箭用鈦68噸31

4、鈦在艦船制造業(yè)的應(yīng)用鈦及鈦合金廣泛應(yīng)用于核潛艇、深潛器、原子能破冰船、水翼船、氣墊船、掃雷艇，以及螺旋槳推進器、鞭狀天線、海水管路、冷凝器、熱交換器、聲學裝置、消防設(shè)備上，主要合金有工業(yè)純鈦、Ti64、Ti64ELI、Ti-6Al—2Nb—1Ta—0.8Mo、Ti—3Al-2.5V、ПT-3B、ПT-7M等。324、1核潛艇俄羅斯在建造鈦合金核潛艇研究和制造技術(shù)上，處于國際領(lǐng)先地位，也是用鈦合金最先建造耐壓殼體的國家。高峰時期，潛艇用鈦合金厚板和管材的年需求量曾達萬噸。從20世紀60年代起，俄羅斯研制的核潛艇已有4代，世界第一艘K162號全鈦核潛艇于1968年12月下水，己運行了30多年。俄羅斯于1970年建造第一艘“ALFA”級核潛艇，70-80年代又相繼造了6艘，每艘用鈦約3000t，最大下潛深度914m。最典型的俄羅斯臺風級核潛艇，其雙層外殼共用鈦9000t，其最大下潛深度500m，持續(xù)潛航時間達到120天。該艇于1977年開工建造，1981年服役，在俄羅斯軍事防御工程中具有舉足輕重的地位。334、1核潛艇

俄羅斯臺風級核潛艇共用鈦材9000t34俄羅斯核潛艇群潛艇鈦合金聲納導航罩特點：耐蝕、透聲性好354、2深潛器、救援艇，艦船部件美國、日本、法國先后都建造深潛器，采用鈦和鈦合金制造耐壓殼體。其中，Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金用于制造美國Aivin號、Sea-Cliff號深潛器的殼體；Ti-6Al-4VELI合金用于法國SM97號、美國Aivin號的浮力球、日本“深海2000”號、美國海軍深海救援艇（DSRV）的殼體、浮力球等。

364、2深潛器、救援艇，艦船部件7000m潛深載人深潛器：鈦耐壓殼體374、3艦船制造業(yè)的其它鈦應(yīng)用其他應(yīng)用還有：俄羅斯原子動力破冰船上使用的鈦制蒸汽發(fā)動機、熱交換器，比不銹鋼制品的使用壽命延長數(shù)十倍。1985年，日本東邦鈦公司與藤新造船所共同建造了“摩利支天II號”全鈦制快艇。鈦合金制聲納導流罩應(yīng)用于庫爾斯克號核潛艇、“明斯克”航母、“基輔”號航母，以及我國購置的K877艇、K636艇、956艦上。各種艦船上鈦合金螺旋槳的使用壽命超過銅合金槳的5倍以上。鈦合金制各種泵、閥、管的使用壽命遠遠大于銅或不銹鋼制品。

385、鈦在化工行業(yè)的應(yīng)用鈦材在化學和石化工業(yè)中應(yīng)用，有電解槽（電極）、反應(yīng)器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、吸收塔、連接配管、配件（法蘭盤、螺栓、螺母）墊圈、泵、閥等?；瘜W工業(yè)用鈦量最大行業(yè)是氯堿制造，占總用鈦量的50%，其次是純堿占20%，塑料占17%，有機化工占10%，無機化工占3%。在用鈦的各種化工設(shè)備中換熱器最多，占鈦材用量的52%，其次為陽極占24%、容器、管和泵閥占19%，其他占有5%。39

鈦在化工行業(yè)的應(yīng)用40熱交換器、冷凝器容器、儀表保護套鈦陽極煙道氣體脫硫紡織、印染、造紙等行業(yè)……反應(yīng)釜鈦陽極熱交換器41全鈦壓力容器42化工行業(yè)用的鈦制板式換熱器及設(shè)備436、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用鈦在汽車上應(yīng)用很廣泛，主要有：連桿、曲軸、擋圈、氣門、進氣閥、排氣閥、制動壓力管道密封圈、輪圈螺桿、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪、彈簧、消音器、排氣裝置、車輪的襯套及軸承、各種半軸、緊固件等。汽車產(chǎn)品采用鈦合金制造零部件的最突出的優(yōu)點是：減輕質(zhì)量、延長使用壽命、提高可靠性、節(jié)省燃油、不含鉛鈷等有害金屬、耐腐蝕、抗高溫能力大大提高。446、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用鈦制彈簧鈦制連桿鈦制排氣筒456、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用2006鈦版的奧迪A4轎車467、鈦在民用品方面的應(yīng)用鈦在體育休閑業(yè)主要用于：高爾夫球桿、球頭、網(wǎng)球拍、擊劍保護面罩、寶劍、短跑鞋釘、登山工具、滑雪板、滑雪鞋、滑雪杖、冰刀、潛水衣、釣具、帳篷桿等。鈦在一般民用品方面主要用于：眼鏡、手表、自行車、水杯、照相機、工藝品等477、鈦在民用品方面的應(yīng)用487、鈦在民用品方面的應(yīng)用497、鈦在民用品方面的應(yīng)用508、鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

鈦在醫(yī)療器械方面，主要用于：人工關(guān)節(jié)和種植牙、頭顱骨、心臟盒、起搏器、、牙弓絲、血管支架、假肢、骨髓針、醫(yī)療工具、光催化劑等。518、鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用鈦制人工關(guān)節(jié)、假肢等醫(yī)療器械528、鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用鈦制輪椅鈦制人工輔助心臟53

9、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用建筑用鈦有近40年的歷史，已在幾百例建筑中得以應(yīng)用。目前，日本、美國、中國、英國、蘇格蘭、法國、德國、西班牙、荷蘭、比利時、瑞士、瑞典、加拿大、秘魯、新加坡和埃及等國家均有建筑物使用了鈦。鈦作為裝飾材料主要有以下幾個特點:

（1）輕量、強度好且不易生銹；（2）可根據(jù)需要調(diào)整和控制色彩；（3）與其它材料極易相配,重點使用可提高附加值。

549、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用國家大劇院用鈦60噸、杭州大劇院用鈦160噸559、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用日本東京大廈鈦建筑569、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用日本東京灣跨海大橋橋墩,主要是鈦鋼復合板或鈦襯里

579、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用鈦制海邊護欄5810、鈦在電力行業(yè)的應(yīng)用鈦制電站用冷凝器5911、鈦在其它方面的應(yīng)用如今，鈦已被廣泛應(yīng)用于生活的方方面面，并將在很大程度上改變我們的生活。兵器工業(yè)中，鈦應(yīng)用于：坦克、戰(zhàn)車、導彈、大小炮體、機槍、噴火器、頭盔、防彈衣、防爆手套等。冶金工業(yè)中，鈦應(yīng)用于：耐腐蝕容器、電解槽、反應(yīng)器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、各種泵和閥、渦輪葉片、連接配管、配件等。海洋工程中，鈦用于：海水淡化、海洋石油鉆探、海洋熱能轉(zhuǎn)換電站等。

6011、鈦在其它方面的應(yīng)用美國和歐洲的主戰(zhàn)坦克車和裝甲車61六、鈦的國際應(yīng)用前景展望全球鈦市場

近5年，全球鈦材增長速度達10%以上。

據(jù)測算，未來10年，只要保持5%﹣8%的持續(xù)增長，世界鈦材產(chǎn)量將達到20﹣30萬噸。

美國航空用鈦占鈦市場60%中國航空用鈦占鈦市場10%62六、鈦的國際應(yīng)用前景展望預計未來國際鈦應(yīng)用領(lǐng)域的前景將主要體現(xiàn)在以下領(lǐng)域：

1、海洋溫差發(fā)電

2、海水淡化

3、汽車

4、燃料電池631、海洋溫差發(fā)電①海水蒸發(fā)器②渦輪機③冷凝器④工作泵⑤溫水泵

⑥冷水泵