關注我(wǒ)們,獲取更多汽車材料資訊!
1
概述
鈦(tài)金屬(shǔ)(Titanim)日益被(bèi)人們重視(shì),被譽(yù)為現代金屬和戰略金屬,是提高國防裝備水平不可或缺(quē)的重要戰略物資,是20世紀50年代走向工業(yè)化生(shēng)產的一種重要(yào)金屬,其性質優良,儲量******豐富,被譽為正在崛起的第(dì)三金屬。
表1鈦及鈦合金基本(běn)特性
鈦(tài)及鈦合金基本特(tè)性 |
密度小(xiǎo),比(bǐ)強度(dù)(強度/密度)高 |
彈性模量低,***接近骨的彈性模量 |
抗疲勞強度高 |
無(wú)磁性 |
耐腐蝕性能好 |
良好的生物相容性 |
典型牌號: 純鈦:TA1、TA2、TA3、TA4 鈦合金(jīn):Ti-6Al-4V |
我國已探明的鈦礦基礎(chǔ)儲量為2億(yì)噸(dūn),排名全球第1,主要分布在四川攀西、河北承德、雲南、海南、廣西(xī)和廣東。
圖1我國鈦礦儲量(liàng)分布圖
2
鈦及鈦合金產業鏈(liàn)
圖2鈦及鈦合金產業鏈(liàn)
3
鈦精(jīng)礦
鈦原(yuán)料主要為鈦鐵礦和金紅石精礦。全球鈦鐵礦儲量9.7億(yì)噸,金紅石儲量6200萬噸。(來源USGS 2018)
金紅石(shí)精(jīng)礦的TiO2品味高,雜(zá)質含量少,是鈦冶金和鈦白粉生產的優質原料,但儲量有限(xiàn);
鈦鐵礦儲量大,TiO2含量低,氧化物雜質(zhì)含量低,需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(yào)鈦原料供應(yīng)商的生產能力(lì)
圖3各國鈦鐵礦儲量情況
圖4各國的金紅石儲量情況
我國的鈦資源(TiO2)的94.3%賦存在釩鈦(tài)磁鐵礦中(品位低不能直接利用)。釩鈦磁鐵礦通過煉鋼(gāng)工藝將(jiāng)鈦元素富集(jí)到鈦渣中。鈦資源的(de)選礦回收率近47%、冶煉(liàn)回收率53.27%,鈦資源總利(lì)用率隻有25.04%。礦(kuàng)石中的(de)釩、鈦部分回收利用,鎳、鈷、镓、鈧元素未(wèi)能回收利用。
2017年中(zhōng)國共生產鈦精礦約380萬(wàn)噸,其中攀西地區的產量(liàng)為260萬噸。進口(kǒu)鈦精礦330萬(wàn)噸,較2016年增長了29.5%。
圖5中國各省鈦(tài)資源分布情況
(鈦精礦(kuàng)生產:攀西地區(攀鋼)、雲南地區、海南地區、承德地(dì)區、山東地區)
攀西地區的釩鈦磁鐵(tiě)礦尾礦、低(dī)品位鈦礦和高鈦渣的利用還存在一定的技術難度。攀鋼針(zhēn)對高鈦高爐渣(zhā)、釩鈦磁鐵礦、低(dī)品位鈦礦分別(bié)建立了三條中試線(高溫碳化(huà)-低(dī)溫氯化工藝中(zhōng)試線、轉底爐直接還原—熔分深還原中試線、氧化還原-浸出(chū)工藝中試線)進行技術攻關,以求提高鈦(tài)資源的綜合利用率,保障我國高品質鈦原料的供給。
4
海綿鈦
2017年全球海(hǎi)綿鈦產(chǎn)量為178,492噸,其中中國海綿鈦產量居第1位。
圖6 2017年全球海綿鈦產能與產量
圖7 2017年中國海綿鈦主要廠家的(de)產量(噸)
產 能:由於大量投資(zī)需求的融入,2008-2012年中國海綿鈦產能持續擴張,致使產能過剩。
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(yuán)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(chéng)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年進口量(liàng)為3844噸,較2016年增加20.8%。對於高端海綿鈦,中(zhōng)國一直(zhí)長期依賴(lài)於進口。
生產工藝:中國攀鋼鈦業全套引進烏克蘭技術(熔鹽氯化+倒U型爐(lú)還原蒸(zhēng)餾)、洛陽雙瑞萬基引進日本技(jì)術(沸騰氯化+I型爐還原蒸餾)。我國海綿鈦生產工藝和整套裝備自主開發的少,引進國外技術和(hé)設備較多(duō);
能 耗:國外的每噸海綿鈦總能耗在20000~25000kWh,國內海綿鈦(tài)能耗高、汙(wū)染大、成本(běn)高;
質 量:國外海綿鈦孔隙率高,0A級超軟鈦(硬度低)比例高,雜質含量少;中(zhōng)國海綿鈦雜質質(zhì)量控製逐步提(tí)高,但超軟鈦比例小,部分產品比較致密。高(gāo)端海綿鈦仍依賴進(jìn)口。值得一提的是攀鋼已(yǐ)攻克熔鹽氯化、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:目前中國在高(gāo)純海綿鈦(4N~5N級)產品仍未產業化。
國外******的海綿鈦生產企業有俄羅斯阿維斯(sī)瑪鎂鈦聯合企業(VSMPO-AVISMA)、日(rì)本大阪鈦科技公司(OTC)、日本東邦鈦(TTC)、美國Timet、美國ATI、哈(hā)薩克斯坦ZTMP、烏克蘭ZTMP、美國Honeywell(高純電子鈦)。
5
鈦粉
2016年全球鈦粉年產(chǎn)能約4k噸,其中規(guī)模較(jiào)大的(de)鈦粉生(shēng)產商主要位於加拿大、中國、日本、韓(hán)國及(jí)美國。鈦粉市場科分為初級粉末(mò)產品(pǐn)及中低品質細粉。球形或近球形鈦粉年產能約0.5~1.0k噸。目前僅有一小部分用於增材製造,有些公司在持續探索低成本鈦粉的生產及成型工藝,其重點已轉向增材製造用低成本鈦粉的大批量生產技(jì)術。
國外高性能(néng)鈦合金粉(fěn)末冶金技(jì)術已發展(zhǎn)到較高的水平,在航空(kōng)航天等諸多領(lǐng)域已開(kāi)始得到應用。國內在鈦合金粉末冶金技術方麵也開展了不少工作,但對可用於關鍵結構件的高性能粉末(mò)鈦合金技(jì)術的研(yán)究還不(bú)多。
鈦粉附加值更高,因此優質的鈦粉價格也較高。HDH鈦(tài)粉價格為66~176美元(yuán)/kg,氣體霧化法鈦粉的價格為165~330美元/kg,等離子旋轉電極法鈦粉的價格為407~1210美元/kg。
2016年國內鈦粉企業有寶雞富士特(tè)(1200t,51.7%)、寶雞泉興(700t,30.2%)、岐山邁特(300t,13%)、西北有色院(50t,2.1%)、寧波(bō)創潤(70t,3.0%)。國外鈦粉企業(yè)有(yǒu)Global Titanium、TIMET、ATI、Nashua、Osaka、OTC、Toho、Sumitomo Sitex、GFE、ALD、TLS。
6
鈦白粉
2017年全(quán)球產能中氯化法鈦白(bái)粉占(zhàn)62.7%,硫酸法占37.3%。在五大(dà)跨國鈦白(bái)生產商中,約85%的(de)產能采用氯化法工藝。杜邦、特諾目前所有鈦(tài)白生產廠全(quán)部采用(yòng)氯化法工藝。科斯特、康諾斯及亨斯邁的氯化法工藝占比也(yě)分別達到了87%、79%和62%。中國鈦白(bái)粉生產工藝主要為硫酸法,部分企業采用氯化(huà)法(fǎ)。
全球鈦白產能從2011年638萬噸增長至2017年741萬噸,市(shì)場高度寡頭壟斷,海外產能主要集中在杜邦(科慕)(124.2萬噸)、亨斯(sī)邁(81萬噸)、科斯特(85.8萬噸)、康諾斯(55.9萬噸)、特諾(46.5萬噸)手中,五大巨頭合計(jì)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(zài)較大程(chéng)度上(shàng)主導著全球鈦白粉的供給(gěi)、價格和發展。中國產能355萬(wàn)噸,占(zhàn)比48%。
表3全球鈦(tài)白粉主要生(shēng)產商的產能與工藝
生產商 | ****** | 產(chǎn)能(萬噸/a) | 生產工藝(yì) |
杜邦(Dupont) | 美國 | 116 | 氯化法 |
亨茨曼(Huntsman) | 美(měi)國 | 90.5 | 氯化法(23.1萬噸)、硫酸法 |
科斯(sī)特(tè)(Gristal Global) | 沙特 | 77.8 | 氯化法(58.8萬噸)、硫酸法 |
康諾斯(sī)(Kronos) | 德國 | 52 | 氯化法(41萬噸)、硫酸法 |
特諾(Tronox) | 澳大(dà)利亞 | 38 | 氯化法 |
石原(Ishihara) | 日本 | 25 | 氯化法、硫酸法 |
*2017年特諾收購科斯(sī)特,總產能150萬噸/a。
2017年我國鈦白粉產量為286.95萬噸,較2016年(nián)增加27萬噸,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(wéi)214968噸,出口量(liàng)829914噸。我(wǒ)國鈦白粉企業技術水平普遍偏低,隻能生產低水平(píng)產品,高端產(chǎn)品依然(rán)靠進口來滿足。
硫酸法與氯化法比較
相對於硫酸法,氯化(huà)法生(shēng)產的鈦白粉在在白度、遮蓋能力與耐候性上都有一定的優勢,且環境友好度更好(hǎo)。
氯化法鈦(tài)白粉產量21萬多噸,約占總產量的5.6%。
氯化法投資大,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(kāi)發難度大。
表4國內部分產能超過10萬噸/a的企業
序(xù)號 | 企業 | 序號 | 企(qǐ)業 |
1 | 龍蟒佰利聯 | 6 | 山東東(dōng)佳 |
2 | 攀鋼釩鈦 | 7 | 山東金(jīn)海 |
3 | 藍星化工 | 8 | 山東道恩(ēn) |
4 | 中核鈦白 | 9 | 廣西金茂 |
5 | 金浦鈦業(yè) | 10 | 寧波新福 |
7
鈦材
根據30家企業的(de)統計,2017年中國共生產71022t鈦(tài)錠,比2016年(nián)增長了6.80%,除去(qù)新增(zēng)的三家鈦熔煉企業的產量,實際(jì)同比增長了4.28%。
我國的冷床爐熔煉技術起步較晚,冷(lěng)床爐熔煉設備也不多。國內在(zài)CHM的數值模擬、工藝簡(jiǎn)化、參數優化、顯微組織改進等方麵還處於初始階段。
表5 2016年我國主要鈦錠生產企業的產能
序號(hào) | 廠(chǎng)家 | 產能(néng)(t) |
1 | 寶雞(jī)鈦業股份有限公(gōng)司 北京草莓视频深夜放毒精(jīng)密機械科技(jì)有限公司位於北京市昌平區昌(chāng)平鎮南環,專業從事北京精密零件加工,北京鋁合金異型件加工,北京不鏽鋼異型件(jiàn)加工,北京不鏽鋼零件加(jiā)工,北京鈦合(hé)金加工 ,北京鋁合金零件加(jiā)工,北京(jīng)軍工零(líng)件加(jiā)工,北京高精密零件加工 , 北京(jīng)cnc數控加工,北京夾具(jù)工裝加工 ,集機械、金屬、 塑料模型加工(gōng)為一(yī)體的公司。 | 28000 |
2 | 攀長鋼 | 5000 |
3 | 西(xī)部材料 | 8000 |
4 | 湖南湘(xiāng)投金天科技集團 | 5000 |
5 | 常熟中鋼精密鍛材 | 4000 |
6 | 青(qīng)海聚能 | 8000 |
7 | 洛陽725所 | 4700 |
8 | 中鋁沈加(jiā) | 5000 |
9 | 西部超導 | 3000 |
10 | 江蘇天工集團 | 10000 |
11 | 雲南鈦業 | 5000 |
12 | 北京中北鈦業有限公司 | 5000 |
13 | 忠世高新(xīn)材料股份 | 3700 |
14 | 東方鉭業分公司 | 4000 |
表6 2017年我國(guó)主要鈦錠生產企業的(de)產量
廠 家 | 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 |
8
鈦(tài)材
在(zài)日(rì)本,生產鈦加工材(主要指軋(zhá)材)有五家公司,分別是神戶製(zhì)鋼所、新日鐵住金、JFE不鏽(xiù)鋼、大同特殊鋼、愛知製鋼公司。日本(běn)生產的(de)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***大。
美國是世界上(shàng)***大的鈦加工材生(shēng)產國,目前主要有三大鈦材生產企業——TIMET、RTI和ATI公(gōng)司,其產量合(hé)計約占美國鈦加工材總量(liàng)的90%,另有11家公司生產鈦(tài)錠,30家公司生(shēng)產鈦鍛件、軋製產品和鑄件(jiàn)。
美國鋁業、阿勒格尼技術有限公司(ATI)、寶雞鈦業股份(fèn)有限公司(sī)、美國精密鑄(zhù)件公司和俄羅斯VSMPO-AVISMA公司占據著50%~60%的鈦材市場份額。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司是(shì)航空領域***大(dà)的軋材製品供應商。
圖8 2016年日本鈦加工材產品結構
圖9 2016年日本國內(nèi)鈦加工材不同領域應用比例
2017年中國共生產鈦加工材55404t,同比(bǐ)增長12.0%。我國鈦材生產重點企業有30餘家,鈦材綜合產能約5萬噸/年(nián),但生產(chǎn)、應用、研究鈦材的骨幹(gàn)企業不(bú)超過10家。
表7中國鈦材主(zhǔ)要生產企業
序號 | 生產企業 | 序號 | 生產企業 |
1 | 寶雞鈦業 | 8 | 中鋁沈加(jiā) |
2 | 西部材料 | 9 | 西(xī)部超導 |
3 | 攀長鋼 | 10 | 江蘇天(tiān)工 |
4 | 湖南湘投金天 | 11 | 雲(yún)南鈦業 |
5 | 常熟中(zhōng)鋼精密 | 12 | 北(běi)京中北 |
6 | 青海聚能 | 13 | 忠(zhōng)世高新材料 |
7 | 洛(luò)陽725所 | 14 | 東方鉭業 |
我國鈦加工材(cái)進口量為(wéi)7225 t,較(jiào)2016年(nián)增長21. 6%;鈦加工材出口量為15610 t,較2016年增長13. 9%。
我國普(pǔ)通鈦材(cái)產量位(wèi)居世界首位,中低產鈦材產能嚴重過剩。盡管我(wǒ)國擁有完整鈦產業鏈的******,但在產業鏈後端發(fā)展不足,市場(chǎng)產品主要以中低端產品為主,高端鈦材技術(shù)相對(duì)落後,缺乏質量可靠、市場認可的高端產品(pǐn)。我國鈦加工材以中低(dī)端(duān)的板材、棒材和管材為主,約占鈦材總產量的50%、20%和13%左右。其中,鈦板材(cái)產(chǎn)品(pǐn)以片式軋板為主,冷熱軋(zhá)帶卷產品少(shǎo);管材產品以(yǐ)無縫管為主,焊管(guǎn)少。我國鈦加工材以中低端產品為主,產(chǎn)品附加(jiā)值(zhí)低。隨著各地方鈦企業的無序擴張,使得鈦材產品出現結構(gòu)性過剩,產品價格持續下降。
圖10 2015~2017年中國各類鈦材(cái)產(chǎn)量
目(mù)前,我國急需的鈦合金短板產(chǎn)品有鈦合金型材、深海裝備用鈦合金大規格材料及大型部件、高強高韌鈦合金材料、緊固件用鈦合金高品質棒絲材、飛機液壓係統用鈦合金管材及管路係統(tǒng)製備成形技術、海水管路(lù)係(xì)統用鈦合金超大口徑(jìng)無縫管材及管件和核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(wēn)鈦合金
我國高溫鈦合(hé)金研究和應用主要集中在600℃和650℃高(gāo)溫鈦合金。研製的600℃高溫鈦合金主要是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(guó)外600℃高溫鈦合(hé)金相比,國內高溫鈦合金的總體性能穩定性還低於國外(wài)。
耐(nài)蝕鈦合金
世界(jiè)上關於耐蝕鈦合(hé)金的研究自20世紀50年代就已經開始。我國對耐蝕鈦合(hé)金的研(yán)究自20世紀70年代開始,已成功地仿製了Ti-15Mo、Ti-32Mo、Ti-15Mo-0.2Pd、Ti-2Ni、Ti-0.2Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni、Ti-0.5Ni-0.05Ru等合金,研究工作還不是很充分、深入,基礎研發能力不足(zú)。
高強高韌鈦合金(jīn)
高強高韌鈦合(hé)金與國外相(xiàng)比也同樣存在總體性(xìng)能穩定性和組織(zhī)均勻性還低於國外。
船用鈦合金
我國研製的船(chuán)用鈦合金強度級別(σ0.2)分別為:320MPa,490MPa,590MPa,630MPa,780MPa,800MPa和1l50MPa;其相(xiàng)應的牌號為:工業純(chún)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、型材、鍛件、鑄件等。與國外發達******相(xiàng)比,在船(chuán)用(yòng)鈦合金應用研究方(fāng)麵還存在(zài)較大的空白。
低成本鈦合金
為降低較高(gāo)的(de)鈦合金成本,美國、日本等國研製(zhì)了成本相對較低的鈦合金,均(jun1)得到實際應用。低成本鈦合金及鈦合金(jīn)的低成本化(huà)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(yàn)證考核以及大力的應用推廣宣傳工作。
國內外鈦材加工技術水平差距
鈦合金(jīn)精密鑄造(zào)技術(shù)
近年來,國外鈦合金精鑄(zhù)技術發展很快,如開發了鈦精密鑄造+熱等靜壓+熱處理(lǐ)技術,可保證鈦合金(jīn)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(cǎi)用減壓吸引法進行鑄造,澆注時很少產(chǎn)生紊流,基本(běn)無氣(qì)泡夾雜,很少產生鑄造(zào)缺陷。我國的鈦精鑄技術起步於20世紀60年代(dài),在借(jiè)鑒國外技術基礎上發展起來(lái)的。由於受(shòu)到整個工業技術發展水平(píng)的(de)製約,同國外相比精密(mì)鑄造技(jì)術還(hái)有較大(dà)差距。
鈦合金等溫(wēn)鍛造技術
國外鈦合金等溫鍛造(zào)的研究已有30年的曆史,等溫鍛造(zào)的大型(xíng)鈦合金鍛件已經生產了幾十種。等溫鍛造的(de)硬件條件(jiàn)已很成熟,如(rú)溫控器、常應變率控製器和微(wēi)型計算機的反饋係統等。低應變速率等溫鍛造可以顯(xiǎn)著改善鈦合(hé)金的顯微組(zǔ)織質量。而國內鈦合(hé)金等溫鍛造的研究(jiū)起步較晚(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(fāng)麵還有待提高。
鈦合金表(biǎo)麵處理技術
國外鈦合金表麵處理主要采(cǎi)用微弧氧化、熱擴散、氣(qì)相沉積、熱噴塗(tú)、離子注入、激光表麵合金化等技術在鈦及鈦合金表麵製備耐磨和抗高溫氧化防護塗層,並在鈦合金產(chǎn)品上(shàng)得到普遍(biàn)應用,而(ér)國內的鈦合金表麵處理技(jì)術的研(yán)究起步相對較(jiào)晚,現在仍處於起步階段,個別航空件產品進行了應用研究。
鈦合金(jīn)回收利用及快速成型等技(jì)術
在超塑性成形、鈦合金返回料回收利用、鈦合(hé)金激光熔化堆積快速成型等技術方麵國內外(wài)的差距很大,這些技術都是(shì)限製鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。
國內外鈦(tài)材產品差距
大(dà)型鈦合金(jīn)鍛件(jiàn)
大(dà)型鈦合金鍛件用於(yú)製造大型構件(jiàn),屬於機身(shēn)結構中的關鍵件,其結構形式、材(cái)料以及鍛件的性能與質量,直接關係(xì)到飛機的可靠性、壽命與成本(běn)。大型鍛件的結構整體化成為******飛機的重要發展方向。
在鈦合金大型整體模鍛件的生(shēng)產的裝備和技術水平方麵,我國與美、俄等(děng)************有較大(dà)差距。
鈦合金大規(guī)格管材
國外(wài)對於鈦合金大規(guī)格管材(cái)主要采用擠壓及熱軋工藝進行生產,目前(qián)國內主要采用擠壓、鍛造等工藝來製備大規格鈦合金(jīn)管材,采用擠壓可生產(chǎn)的(de)管材尺寸較小;而鍛造法生產管材工(gōng)藝操作難度大,可生產(chǎn)的管材長度有限,組織均勻性(xìng)也不理想。
鈦合金高端裝備
國外(wài)鈦及鈦合金在(zài)艦船、海洋工程上已經得(dé)到廣泛的應用(yòng)。我(wǒ)國的海軍裝(zhuāng)備與俄羅(luó)斯、美國等發達******相比還(hái)比較落後,還處於剛剛起步的(de)階(jiē)段。為了加強(qiáng)我國的國防實力,大(dà)力(lì)推(tuī)廣鈦的高端裝(zhuāng)備在海洋工程上的應用******必要和緊迫(pò)。
大規格鈦合(hé)金厚板
在超塑性成形、鈦(tài)合金返回料回收利用、鈦合金激光熔化堆(duī)積快速成型等技術方麵國內外的(de)差距很大,這些技術都是(shì)限製鈦合金在武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸。
歐美******憑借(jiè)技術和設備優勢,突(tū)破了(le)大規格鈦合金厚板的製(zhì)備技術,製定了相應的技術規範,如AMS、MIL、GOCT等係列標準,可批量(liàng)生產多種Ti-6AL-4V等鈦合金寬厚板材。
國內鈦(tài)企業僅(jǐn)能批量生產的TC4鈦合金厚(hòu)板。
鈦帶材
國(guó)外的鈦工業發達******可(kě)穩定的批量供應0.5~0.8mm厚度的鈦帶,廣泛應用於飛機(jī)、航天器、潛艇、核電站等高新技術領域以及冶(yě)金、化工、裝飾等民用領域。
國內雖已建成若幹套鈦管焊(hàn)接生產線,尚不(bú)具(jù)備(或還未形成)完整的規模性生產體係,每年仍需(xū)大量進口鈦帶和(hé)鈦焊管,其價格和需求量均受控於人。
鈦合金擠壓型材
美國(guó)、俄羅斯從上世紀六十年代開展了(le)鈦合金(jīn)擠(jǐ)壓型材的研發工作,鈦合金型材在航空、航(háng)天工業廣泛(fàn)應用。美國隻能(néng)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(hé)空心型材。我國鈦合金型材的應用還是個空白,至今仍不能批量生產鈦及鈦合金擠壓(yā)型材,沒(méi)有建立相(xiàng)應(yīng)的型材生產工程(chéng)化研究所需條件。
鈦合金大型整體精密鑄件
在超塑性成形、鈦合金返回(huí)料(liào)回收利用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方麵國內外的差距很大,這(zhè)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。
鈦合金大型整體精密鑄件是(shì)我國航空、航天(tiān)、艦船領域迫切需求的關鍵(jiàn)材料(產品),受到整個工業技術發展水平的製約,在製模用模料、製型殼、熔模鑄(zhù)造設備同工業發達******相比我(wǒ)國熔模鑄造技術還有較大差(chà)距。現有的熔模精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(mǐn)感、易變形等缺點。
鈦合金線(xiàn)、棒材
美、日、俄等(děng)鈦合(hé)金技術************,在20年前(qián)就已采用熱連軋機組軋製鈦合(hé)金線、棒材;國(guó)內鈦合金線(xiàn)、棒材熱軋主要采用落(luò)後的(de)橫列式軋機,速(sù)度(dù)慢、產品精(jīng)度低;鈦絲生產大量采用單模低速(sù)轉盤拉絲機,拉絲速度僅2~3米/分鍾,與國外生產效率相差數十倍。我國鈦加工材產量居世界(jiè)******,但2017年絲材產量占比僅為1.3%。
航空用高品質TA18鈦合金管材(cái)
TA18是目前***適合於製作******飛機上耐高壓輕質導管的理想材料。在歐美等******的軍、民(mín)用飛機上大量(liàng)成熟應用。
國內該類型(xíng)管材處於研究開發的起步階段,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(jun1)與國外******水平存在(zài)較大的差(chà)距,因(yīn)此製約了鈦合金管材在航空、航天領域(yù)獲得(dé)廣泛應用。
大麵(miàn)積高品質鈦鋼複合板
國內大麵積高品質鈦鋼複合板製備技術和生產工藝仍存(cún)在一定問題,尤其在結合率和複合板性(xìng)能上仍達不到這些領域的特殊要求,因(yīn)此大(dà)麵積鈦鋼複合(hé)板仍主要依賴於進口。目前國內大多隻能生產25m2以下的鈦鋼複合材料且質量(liàng)穩定性還需進一步(bù)提高(gāo),25m2以上的鈦鋼複合材料進口(kǒu)依賴(lài)程度高,不(bú)僅需要花費大量外匯,而且對我國化工設備製造極為不利,關鍵時刻必將受製於人。
9
下遊產業
日本鈦加工材的應(yīng)用與美國存(cún)在差異,日本(běn)85%的鈦材用於(yú)航空之外(wài)的領域,如化工、電力、海水淡(dàn)化、汽車、建(jiàn)築、醫療、電子、體育休閑、機械加工等。
美國80%的鈦材用於航天。美國的鈦加工材主要用於大型民航客(kè)機、軍用飛機、航天火箭、導彈、汽車等,其典型產品為飛機結構(gòu)件、鈦製動機件、壓氣機葉片和基座、汽車發動機等。
俄羅斯鈦材加工總量的50%以上應用於航空領域。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(yú)低端(duān)產業,而2017年航空航天方麵(miàn)的應用隻占總量(liàng)的16.3%,遠遠(yuǎn)低於其他******的利用(yòng)占比。體現(xiàn)出我國高端鈦材加(jiā)工能(néng)力的(de)不足(zú)。
圖11 2017年中國各應用領域鈦加工材(cái)使(shǐ)用量所占比例
航空航天(tiān)裝備、海洋工程裝備(bèi)及高(gāo)技術船舶、******軌道交通(tōng)設備、節能與新能源汽車、電力裝備、新材料(liào)、生物醫藥及高性(xìng)能醫療器械等幾大重點領域,均與(yǔ)鈦行業密切相關,這必將連續(xù)拉動(dòng)國內鈦消費平穩增長,中國鈦(tài)行業在麵臨挑戰的同時(shí)也迎來了發展機遇。
根據相關部門的統計,2017年中國鈦(tài)加工材在航空航天、船(chuán)舶、電(diàn)力和海洋工程等高端領域用鈦量出現不同程度的增加。從總量上看(kàn),艦船領(lǐng)域的增長幅度***大,增加了1106噸,其次(cì)是電力(952噸)、體育休閑(682噸)和航空航天(tiān)(567噸(dūn)),這反映出了(le)我國鈦產業的發展方向以及鈦加工材(cái)在高端領域的發展趨勢。
對於國內(nèi)航空航天(tiān)、核電等(děng)多個領域(yù)用到的高端鈦材,國內企業(yè)無論在資質還是在生產(chǎn)技術與工藝方麵均不能(néng)達到要求,相應的需求均(jun1)主要依賴(lài)進口,存在巨大的進(jìn)口替代空間。
圖12 2014~2017年中國各應用領域鈦加工材使用量
來源:材易通
延伸閱讀