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概述
鈦(tài)金屬(Titanim)日益被人們(men)重視,被譽為現代金屬和戰略金屬,是提高國防裝備水平不可或缺的重要戰略物資,是20世紀50年(nián)代走向工業化生產的一(yī)種重要(yào)金屬,其性質優良,儲量******豐富,被譽為正(zhèng)在崛起的第三(sān)金(jīn)屬(shǔ)。
表1鈦及鈦合金基本特性
鈦及鈦合金基本特性 |
密度(dù)小,比強度(強度/密度)高 |
彈性模量(liàng)低,***接近骨的彈性模量 |
抗(kàng)疲勞強度高 |
無磁性 |
耐腐蝕性能好 |
良好的生物相容性 |
典型牌號: 純鈦(tài):TA1、TA2、TA3、TA4 鈦合金:Ti-6Al-4V |
我國已探明的鈦礦基礎儲量為2億噸,排名全(quán)球第1,主要分布在四川攀西、河北承德、雲南、海(hǎi)南、廣(guǎng)西和(hé)廣東。
圖1我國鈦礦儲量分布圖
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鈦及鈦(tài)合金產業鏈
圖2鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈
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鈦精礦
鈦原料主要為鈦(tài)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(shí)精礦的TiO2品味高,雜質含量(liàng)少,是鈦冶金和鈦白粉(fěn)生產的優質原料,但儲量有限;
鈦鐵礦儲量大,TiO2含(hán)量低,氧化物(wù)雜(zá)質(zhì)含量低,需要通過處理成富(fù)鈦料才能作為生產TiCl4的原料(liào)。
表2 2011年全球主要鈦原料供應商的(de)生產能力
圖3各國鈦鐵礦儲量情況
圖4各國的金紅石儲量(liàng)情況
我國的鈦資源(TiO2)的(de)94.3%賦存在釩鈦磁鐵(tiě)礦中(品位低不能直接利用)。釩鈦磁鐵礦通過煉鋼工藝將鈦(tài)元(yuán)素富集到鈦渣中。鈦資源的選礦回收率近47%、冶煉回收率53.27%,鈦資源總利(lì)用率隻(zhī)有25.04%。礦石(shí)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,其中攀西地區的(de)產量為260萬噸。進口鈦精礦330萬噸,較2016年增長了29.5%。
圖5中國(guó)各省鈦資源分布情況
(鈦(tài)精礦生產:攀西地區(qū)(攀鋼)、雲南地區、海南地區、承(chéng)德地區、山東地區)
攀西地(dì)區的釩鈦磁鐵礦(kuàng)尾礦(kuàng)、低品位鈦礦和高鈦渣的(de)利用還存在一定的技術難度。攀鋼針對高鈦高爐渣、釩鈦磁鐵礦、低品(pǐn)位鈦礦分別建立了三條中試線(高溫碳化-低溫氯化工藝中試線、轉底爐直接還原(yuán)—熔分深還原中試(shì)線、氧化還原(yuán)-浸出工藝中試線)進行技術攻關,以求提高鈦資源的綜合利用(yòng)率,保障我國高品質鈦原料的供給。
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海綿鈦
2017年全球海(hǎi)綿鈦產量為178,492噸,其中中國海綿鈦產量居第1位。
圖6 2017年全球(qiú)海綿鈦產能與產量
圖7 2017年中(zhōng)國海綿鈦主要廠家的產量(噸)
產 能:由於大量投(tóu)資需求的融入(rù),2008-2012年中國海(hǎi)綿鈦產能持續擴張(zhāng),致使產能過剩。
產 量:連(lián)續3年增長(2015年共62035噸,2016年共67077噸,2017年72922噸(dūn))
價 格:在原材料價(jià)格上漲(zhǎng)和高端需求增長的推動下,2017年國(guó)內海綿鈦價格呈大幅度上漲(5萬~7萬/t),使用成本較高。
進 出 口:2016年和2017年中國海綿鈦進口量高(gāo)於出口量(liàng),2017年進(jìn)口量(liàng)為3844噸(dūn),較2016年增加20.8%。對(duì)於高端海綿鈦,中(zhōng)國一直長期依(yī)賴於(yú)進口。
生產工(gōng)藝:中國攀鋼鈦業(yè)全套引進烏克蘭技術(熔鹽氯化+倒U型爐還原蒸餾)、洛陽雙瑞(ruì)萬(wàn)基引進日(rì)本技術(shù)(沸騰氯化(huà)+I型(xíng)爐還原蒸餾)。我國海綿鈦生產工藝和整套(tào)裝備自(zì)主開發的少,引進國外技術(shù)和設備較(jiào)多;
能 耗:國外的每噸海綿鈦總能耗在20000~25000kWh,國(guó)內海綿鈦能(néng)耗高、汙染大、成本高;
質 量:國外海綿鈦孔隙率高,0A級超軟鈦(tài)(硬度低)比例高,雜質(zhì)含量少;中國海綿鈦雜質質量控製逐步提高,但超軟鈦比例小,部分產品比較致密。高端海綿鈦仍(réng)依賴進口。值得一提(tí)的是攀鋼已攻克熔鹽氯化(huà)、鎂電解槽和還(hái)原蒸餾工藝等難題,已能批量生產氮氧含量及布氏硬度低的高品質海綿鈦。
其 他(tā):目前中國在高純海綿鈦(4N~5N級)產品仍未產業化。
國外******的海綿鈦(tài)生產企業有(yǒu)俄羅斯阿維斯瑪鎂鈦聯(lián)合企業(VSMPO-AVISMA)、日本(běn)大阪(bǎn)鈦科技公司(OTC)、日(rì)本東邦鈦(TTC)、美國Timet、美國ATI、哈薩克斯坦ZTMP、烏克蘭ZTMP、美國Honeywell(高純電(diàn)子鈦)。
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鈦粉
2016年全球鈦粉年產能約4k噸,其中規模較大的鈦粉生產商主要位於加(jiā)拿大(dà)、中國、日本、韓國及美國。鈦粉市場科分為初級粉(fěn)末產品及中低(dī)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(yǒu)一小(xiǎo)部分(fèn)用於增材製造,有些(xiē)公司在持續探索低(dī)成本鈦粉的生產及成型工藝(yì),其重(chóng)點已轉向增材製造用低(dī)成(chéng)本鈦粉的大批量生產技術。
國外高性能鈦合金粉末冶金技術已發展(zhǎn)到(dào)較高的水平,在航空航天等諸多領域已開始得到應(yīng)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鈦合金技術的研究還不多。
鈦粉附加值更高,因(yīn)此優質的鈦(tài)粉價格(gé)也較高。HDH鈦粉(fěn)價格為66~176美元/kg,氣體霧化法鈦粉的價(jià)格為165~330美元/kg,等離子旋轉電極法鈦(tài)粉的(de)價格為407~1210美元/kg。
2016年國內鈦粉企業有寶雞富士特(1200t,51.7%)、寶雞泉興(700t,30.2%)、岐山邁特(300t,13%)、西北有色院(50t,2.1%)、寧波創(chuàng)潤(70t,3.0%)。國外鈦粉企業有Global Titanium、TIMET、ATI、Nashua、Osaka、OTC、Toho、Sumitomo Sitex、GFE、ALD、TLS。
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鈦白粉
2017年全球(qiú)產能中氯化法鈦白(bái)粉占62.7%,硫酸法占37.3%。在五大(dà)跨國鈦白生產商中,約85%的產能采用氯化法工藝(yì)。杜邦、特諾目前所有鈦白生產廠全部采用氯化法工藝。科(kē)斯特、康諾斯及亨斯(sī)邁的氯化法(fǎ)工(gōng)藝(yì)占比也分別達到了87%、79%和62%。中國鈦白粉生產工藝主要為硫酸法,部分企業采用氯化法。
全球鈦白產(chǎn)能(néng)從2011年638萬噸(dūn)增長至2017年741萬噸,市場高度寡頭壟斷,海外產能主要集中在杜(dù)邦(科慕)(124.2萬噸)、亨(hēng)斯邁(mài)(81萬(wàn)噸)、科斯特(85.8萬噸)、康諾斯(55.9萬噸)、特諾(46.5萬噸)手中,五大巨頭合計產(chǎn)能394萬噸(dūn),占比約52%,作為鈦白粉行(háng)業的領導者(zhě),這些海外巨頭在較大程度上主導著(zhe)全球鈦白(bái)粉的供給、價格和發展。中國產能355萬噸,占(zhàn)比48%。
表(biǎo)3全球鈦白粉主(zhǔ)要(yào)生產商的產能(néng)與工藝
生產商 | ****** | 產能(萬噸(dūn)/a) | 生產工藝 |
杜邦(Dupont) | 美國 | 116 | 氯(lǜ)化法 |
亨茨曼(Huntsman) | 美國 | 90.5 | 氯化(huà)法(fǎ)(23.1萬噸)、硫酸法 |
科斯特(Gristal Global) | 沙特 | 77.8 | 氯化法(58.8萬噸)、硫酸法 |
康諾斯(Kronos) | 德國(guó) | 52 | 氯化法(41萬噸)、硫酸法(fǎ) |
特諾(Tronox) | 澳大(dà)利亞 | 38 | 氯化法 |
石原(Ishihara) | 日本(běn) | 25 | 氯化法、硫酸法 |
*2017年特諾收購科斯特,總產能150萬噸/a。
2017年(nián)我國鈦白粉產(chǎn)量為286.95萬噸,較2016年增加27萬噸(dūn),同比增長10.49%,2017年行業(yè)產能(néng)利(lì)用率達(dá)到80.8%。
2017年我國鈦白粉進口量為214968噸,出口量829914噸。我國鈦白粉企業技術水(shuǐ)平(píng)普遍偏低,隻能生產低水平產品,高端產品依然靠進口來滿足。
硫酸法與氯化法比較
相對於硫酸法,氯(lǜ)化法生產的鈦白(bái)粉在在白度、遮蓋能力與耐候性上都有一(yī)定的優勢,且環境友(yǒu)好(hǎo)度更好。
氯化法鈦白粉產量21萬多噸,約占總產量的5.6%。
氯化法投資大,設備結構(gòu)複雜,對材料要求高(gāo),要耐高溫、耐腐蝕,裝置難以維修,研究開發難度大。
表(biǎo)4國內部(bù)分產能超過10萬噸/a的企業
序號 | 企業 | 序號 | 企(qǐ)業 |
1 | 龍蟒佰利聯 | 6 | 山東東佳 |
2 | 攀鋼釩鈦(tài) | 7 | 山東金海 |
3 | 藍星化(huà)工(gōng) | 8 | 山東道(dào)恩 |
4 | 中核鈦白 | 9 | 廣(guǎng)西(xī)金茂 |
5 | 金浦鈦業 | 10 | 寧波新福 |
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鈦材
根據30家企業(yè)的統計,2017年中國共生產71022t鈦錠,比2016年增長了6.80%,除(chú)去新增的三家鈦熔煉企業的(de)產(chǎn)量,實(shí)際(jì)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(huà)、參數優化、顯微(wēi)組織改進等方麵還處於初始階段(duàn)。
表5 2016年我國主要鈦錠生產企業的產能
序號 | 廠家 | 產能(t) |
1 | 寶(bǎo)雞鈦業股份有限公司 北京香蕉视频入口污(fēng)精密機械(xiè)科技有限公司位於北京市昌平區昌平鎮南環,專業從事北京精密零件加工,北京鋁合(hé)金異型件加工,北京不鏽(xiù)鋼異型件加工,北(běi)京(jīng)不鏽鋼零件加工,北京鈦合金加工 ,北京鋁合金零件加工,北(běi)京軍工零件加工,北京高精密零(líng)件加工 , 北京cnc數控加工,北京夾具工裝加工 ,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 | 西部材料 | 8000 |
4 | 湖南湘投金天(tiān)科技(jì)集團 | 5000 |
5 | 常熟中鋼精密鍛材 | 4000 |
6 | 青海聚(jù)能 | 8000 |
7 | 洛陽725所 | 4700 |
8 | 中鋁沈加 | 5000 |
9 | 西部超導 | 3000 |
10 | 江蘇(sū)天工集團 | 10000 |
11 | 雲南鈦業 | 5000 |
12 | 北京中北鈦業有限公(gōng)司 | 5000 |
13 | 忠世高新(xīn)材料股份 | 3700 |
14 | 東方鉭(tǎn)業分公司 | 4000 |
表6 2017年我國主要(yào)鈦錠生(shēng)產企業的(de)產量
廠 家 | 產(chǎn)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,生產鈦加工材(cái)(主要指軋材)有五家公司,分別是神戶製鋼所、新日鐵住金(jīn)、JFE不鏽鋼、大同特殊鋼、愛知製鋼公(gōng)司。日本生產的鈦加工材分為板、帶、焊管、無縫管、棒、線(xiàn)、鍛件、鑄件等(děng),其中鈦帶所占比例***大。
美國是世界上***大(dà)的鈦加工(gōng)材生產國,目前主要有(yǒu)三大鈦材生產企業(yè)——TIMET、RTI和ATI公司,其產量合(hé)計約占美國鈦加工材(cái)總量(liàng)的(de)90%,另有11家公司生產鈦錠,30家公司生產鈦鍛件、軋製產品和鑄件。
美國鋁業、阿(ā)勒格尼技術有限公司(ATI)、寶雞(jī)鈦業(yè)股份有限公司、美國(guó)精密鑄件公司和俄羅斯VSMPO-AVISMA公司占據著50%~60%的鈦材(cái)市(shì)場份額。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司是航空領域(yù)***大的軋(zhá)材製品(pǐn)供應商。
圖8 2016年日本鈦加工材產品結構
圖9 2016年日本國內鈦加工材不(bú)同領域應用比例(lì)
2017年中國共生產鈦加工材55404t,同(tóng)比增長12.0%。我國鈦材生產重點(diǎn)企業有(yǒu)30餘家,鈦材(cái)綜合產能約5萬(wàn)噸/年,但生產、應用(yòng)、研究鈦材的骨幹企業不(bú)超過10家。
表7中國鈦材主要(yào)生產企業
序號 | 生產企業 | 序(xù)號(hào) | 生產企業 |
1 | 寶雞鈦業 | 8 | 中(zhōng)鋁沈加 |
2 | 西部材料 | 9 | 西部超導(dǎo) |
3 | 攀長鋼 | 10 | 江蘇天工 |
4 | 湖南湘投金天 | 11 | 雲南鈦業 |
5 | 常熟中鋼精密 | 12 | 北京中北 |
6 | 青海聚(jù)能 | 13 | 忠世高新材料 |
7 | 洛陽725所 | 14 | 東方鉭業(yè) |
我國鈦加工材進(jìn)口量為7225 t,較2016年增(zēng)長21. 6%;鈦加工材出口量為(wéi)15610 t,較2016年增長13. 9%。
我國普(pǔ)通鈦材產量位居世界首位,中低產鈦材產能嚴重過剩。盡管我國擁有完整鈦產業鏈的******,但在產業鏈後端發展不足,市場產品主(zhǔ)要以(yǐ)中(zhōng)低(dī)端(duān)產品為主,高端鈦材技術相對落(luò)後,缺乏質量可靠、市場認可的高端產品。我國鈦(tài)加工材以中低端的板材、棒材(cái)和管材為主,約占鈦材總產(chǎn)量的50%、20%和13%左右。其中,鈦板(bǎn)材產品(pǐn)以(yǐ)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)加工材以中低端產品為主,產品附加值低。隨著各地方鈦企業的無序擴張,使得鈦材產品出現結構性過剩,產品價格持(chí)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(jīn)短板產品有鈦合金型材、深海裝備用(yòng)鈦合金大規(guī)格材(cái)料及大型部件、高強高韌鈦合金材料、緊固(gù)件用鈦合金高品質(zhì)棒絲材、飛機液壓(yā)係(xì)統用鈦(tài)合金管材及管路係統製備成形技術、海水管路係統用鈦合金超大口徑無縫管材(cái)及(jí)管件和核動力用鈦合金異型管材。
國內外鈦材料技術(shù)水平差距
高溫(wēn)鈦合(hé)金(jīn)
我國(guó)高溫鈦(tài)合金研究和(hé)應用主要集中在600℃和650℃高溫鈦合金。研製的600℃高溫鈦合金(jīn)主(zhǔ)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(tuán)研製的Ti65鈦合金。與國外600℃高溫(wēn)鈦合金相比,國內高溫鈦合金的總體性(xìng)能穩定性還(hái)低於國外。
耐蝕鈦(tài)合金
世界上關於耐蝕鈦合金的研究自20世紀50年代(dài)就(jiù)已經開始。我國對耐(nài)蝕鈦合金的研究自20世(shì)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(zuò)還不是很充分、深入,基礎研發能力不足。
高強高(gāo)韌鈦合(hé)金
高強高韌鈦合金(jīn)與國外相比也同樣存在總體性能穩定性和組織均(jun1)勻(yún)性還低於(yú)國外(wài)。
船用鈦合金
我國研製的船用鈦合金強度級別(σ0.2)分(fèn)別為:320MPa,490MPa,590MPa,630MPa,780MPa,800MPa和1l50MPa;其相應的牌號為:工業純鈦,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、型材、鍛件、鑄件等。與國外(wài)發達******相比,在船用鈦合金應用研究方麵還存在較大的空白。
低成本鈦合金
為降低(dī)較高的鈦(tài)合(hé)金成本,美國、日本等國研製了(le)成本相對較低的鈦合金,均得到實際應用。低成本(běn)鈦合金及鈦合金的低成本化(huà)製備技術近幾年在我國受到高(gāo)度重視,但總體研究工作中缺乏應用驗證考(kǎo)核(hé)以及大力的(de)應用推廣宣傳工作。
國內外鈦材加工技術水平差距
鈦合金精密鑄(zhù)造技術
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+熱處理技術,可保證鈦合金鑄件質量接(jiē)近於(yú)β退火的鈦合金鍛件;開發了浮熔鑄造技術,采用減壓吸引法進行鑄造,澆注(zhù)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(jì)術起步於20世(shì)紀60年代,在借鑒(jiàn)國外技術基礎上發展起來的。由於受到整個工業技術發展水(shuǐ)平的製約,同國外相比(bǐ)精密鑄造技術還有較大差距。
鈦合金等溫鍛造技術(shù)
國外鈦合金等(děng)溫鍛造的研究已有30年的曆史,等溫鍛造的大(dà)型鈦合金鍛件已經生產了幾十種。等溫鍛造的硬件條件已(yǐ)很成熟,如溫(wēn)控器、常(cháng)應變率控(kòng)製(zhì)器和微型計算機的(de)反饋係統等。低應變速率等溫鍛造可以顯著改善鈦合金的顯微組織質量。而國內鈦合金(jīn)等溫鍛造的研(yán)究起步較晚,隻(zhī)有個別鈦合金產品采用了等溫鍛造(zào),鍛造工藝控製等方(fāng)麵還有待提(tí)高。
鈦合金表麵處理技術
國外鈦合金表麵處理主要采用微(wēi)弧氧化(huà)、熱擴散、氣相沉積、熱(rè)噴塗、離子注入、激光表麵合(hé)金化等技術在鈦及(jí)鈦合金表麵製備耐磨和(hé)抗高溫氧化防護塗層,並在鈦合(hé)金產品上得到普遍(biàn)應用,而國內的鈦合金表麵處理技術的研究起步相對較晚,現在仍處於起步階段(duàn),個別航空件產品(pǐn)進行了應用研(yán)究。
鈦合金回收利用及快速成型等(děng)技術
在超塑性成形(xíng)、鈦合金返(fǎn)回料回(huí)收利用、鈦合金(jīn)激光熔化堆積快速成(chéng)型等技術方(fāng)麵(miàn)國內外的差距很大,這(zhè)些技術都是限製鈦合金在武器裝(zhuāng)備等高精尖領域(yù)推廣應用的瓶頸。
國內外鈦材產品差(chà)距
大型鈦合金鍛件
大型鈦合金鍛件用於製造大型構件,屬於機身結構中的(de)關鍵件,其(qí)結構形式、材料以及鍛(duàn)件的性能與質量(liàng),直接關係到飛機的可靠性、壽命與成本。大型鍛件(jiàn)的結構整體化成(chéng)為******飛機的重要發展方向。
在鈦合金大型整體模鍛件的生產的裝備和技術水平方麵,我國與美、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(gé)管(guǎn)材主要采用擠壓及熱軋工藝進行生產,目前國內主要采用擠壓、鍛造等工藝來製備大規格鈦合金(jīn)管材,采用擠(jǐ)壓可生產的管材尺寸較小;而(ér)鍛造法(fǎ)生產管材工藝操作難(nán)度大,可生產的管材長度有(yǒu)限,組織均勻性也不理想。
鈦合金高端裝備
國外鈦及鈦合金在(zài)艦船、海洋工程(chéng)上已經得(dé)到(dào)廣泛的應用(yòng)。我國的(de)海軍裝備與俄羅斯、美國等(děng)發達******相(xiàng)比還比較落後,還處於剛剛起步的階段。為了(le)加強(qiáng)我國的(de)國防實力,大力推廣鈦的高端裝備在海洋工程上的應用******必要和緊迫。
大規格鈦合金厚板(bǎn)
在超塑(sù)性(xìng)成形、鈦合金返回料回收(shōu)利(lì)用、鈦合金激光熔化堆積快速成型等技術方麵(miàn)國內外的差距很大,這些技術都是限製鈦合金在(zài)武器裝備等高精尖領域推廣應用的瓶頸(jǐng)。
歐美******憑借技術(shù)和設備優勢,突破了大規格鈦合金厚板的製備技術,製(zhì)定了相應的技術規範,如AMS、MIL、GOCT等係列(liè)標(biāo)準,可批量生(shēng)產多種Ti-6AL-4V等鈦合金寬厚板材。
國內鈦企(qǐ)業僅能批(pī)量(liàng)生產的TC4鈦合金厚板。
鈦帶材
國(guó)外(wài)的鈦工業發達******可穩定(dìng)的批量供應0.5~0.8mm厚度的鈦帶,廣泛應用於飛機、航天器、潛艇、核電站等高新(xīn)技術領(lǐng)域以及冶金、化工、裝(zhuāng)飾等民用(yòng)領域。
國內雖已建成(chéng)若幹套鈦管焊接生產(chǎn)線,尚不(bú)具備(或還未形成)完整的規模性(xìng)生(shēng)產體係,每(měi)年仍需大量進口鈦帶和鈦焊管,其價格和需求(qiú)量均受控於人(rén)。
鈦合金(jīn)擠壓型材
美國、俄羅斯從上世紀六十年代開展了鈦合金擠(jǐ)壓型材的研發工(gōng)作,鈦合金型材在航空、航天工業廣泛應用。美國隻能生產500~5000mm2的機加工型材,俄羅斯(sī)不但能生產機加工型材,還能生產非機加工型材、變斷(duàn)麵型材和空(kōng)心型材。我國(guó)鈦合金型材的應用(yòng)還是個空白,至今仍不能批量生產鈦及(jí)鈦合金擠(jǐ)壓型材,沒有建立相應的型材(cái)生產(chǎn)工程化研究所需條件。
鈦合金大型整體精密鑄件
在超塑性成形、鈦合金(jīn)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內外的(de)差(chà)距很大,這些(xiē)技術都是限製鈦合金在武器(qì)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我國航空、航天(tiān)、艦船領(lǐng)域迫切需求的關鍵(jiàn)材料(產品),受(shòu)到整個工業技術發(fā)展水平的製約,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(shù)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(nán)、對溫度敏感、易變(biàn)形等缺點。
鈦合金線、棒材
美、日、俄等鈦合金技術************,在20年前就(jiù)已(yǐ)采(cǎi)用熱連軋機組軋製鈦(tài)合金線、棒材;國內鈦(tài)合金(jīn)線、棒材熱軋主要采用落(luò)後的橫列式軋機,速度慢、產品精度低;鈦絲生產大量采用(yòng)單模低速轉盤(pán)拉(lā)絲機,拉絲速度僅2~3米/分鍾,與國外(wài)生產效率相差(chà)數十(shí)倍。我國(guó)鈦加工材產量居世界(jiè)******,但2017年絲材產量占(zhàn)比僅為(wéi)1.3%。
航(háng)空用高品質(zhì)TA18鈦合金管(guǎn)材
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、民用飛機上大量成熟應用。
國內該類型管材處於研究開發的起步階段,尚(shàng)未形成係統、成熟、穩定(dìng)的生產技術,試製的產品性能水平和穩定性(xìng)均與國外******水平存在較大的差距(jù),因此製約了鈦合金(jīn)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板
國(guó)內大麵積高品質(zhì)鈦鋼複合板製備技術和生產工藝仍存在一定問(wèn)題,尤其(qí)在(zài)結合率和複合板(bǎn)性能上仍(réng)達不到(dào)這些領域的特殊要求,因此(cǐ)大麵積鈦鋼複合板仍主要依賴於進口。目前(qián)國內大多隻能生產25m2以下的(de)鈦鋼複(fù)合材(cái)料(liào)且質量(liàng)穩(wěn)定(dìng)性還需進一步提高,25m2以上的鈦鋼複合材料進口依(yī)賴程度高,不僅需要花費大量(liàng)外匯,而且對(duì)我國化工設備製造極為不利,關鍵時刻(kè)必將受(shòu)製於(yú)人。
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下遊產業
日本鈦加工(gōng)材的應用與美國存在差異,日本85%的鈦(tài)材(cái)用(yòng)於航空之外的領域(yù),如化工、電力、海水淡化、汽車、建(jiàn)築、醫療、電子、體育休閑、機械加工(gōng)等。
美國80%的鈦(tài)材用於航天。美國的鈦加工材主(zhǔ)要用於大型民航客機、軍(jun1)用飛機(jī)、航天火箭、導彈、汽車等,其典(diǎn)型產品為飛機結構件、鈦(tài)製動機件、壓氣機(jī)葉片和基(jī)座、汽車發(fā)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公司鈦材產品應用占比(bǐ)為:發動機製造30%,航空製造20%,船舶製造26%。
我國鈦材主要(yào)用於低端(duān)產業,而2017年航空航(háng)天方麵(miàn)的應用隻占總量(liàng)的16.3%,遠遠低於其他******的利用占比。體現出我國高端(duān)鈦材加工能力(lì)的不(bú)足。
圖11 2017年中國(guó)各應用領域(yù)鈦加工材使用量所占比例(lì)
航空(kōng)航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、******軌道交通設備、節能與新能源汽(qì)車、電力裝備、新材料(liào)、生物醫藥及高性能(néng)醫療器械等幾大重點領域,均與鈦行業密切(qiē)相關,這必將連續拉動國內鈦消費平穩增長,中國鈦行業在麵(miàn)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年中國鈦加工材在航空(kōng)航天、船舶、電力和海洋工程等高(gāo)端領域用鈦量出現不(bú)同程度的(de)增加(jiā)。從總量上看,艦船領域(yù)的(de)增(zēng)長幅(fú)度***大,增加了1106噸,其(qí)次(cì)是電力(952噸(dūn))、體育休閑(682噸(dūn))和航空航天(567噸),這反映出了我(wǒ)國鈦產業的發展方向以及鈦加工材在高端領(lǐng)域的發展趨勢。
對於國內航空航(háng)天、核電等(děng)多個領域(yù)用到的高端鈦材,國內企業無論在資質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(cún)在(zài)巨大的進口替代空間。
圖12 2014~2017年中國各應用領域鈦加工材(cái)使用量
來源:材易通
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