金屬鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

1、1,金屬鈦的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望,郝 斌2010年8月,2,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,3,一、鈦 的 歷 史,,鈦 的 發(fā) 現(xiàn),4,一、鈦 的 歷 史,鈦的發(fā)展和應(yīng)用歷程,5,二、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。,Ti豐度為Ni、Zn、Cu、Co、Pb、Sn、W、Mo、Sb

2、、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(jì) 7.2億噸,6,（3）鈦鐵礦儲量中國第一,2009年世界鈦鐵礦儲量及分布情況,2009年我

3、國進(jìn)口鈦礦148萬噸（越南、澳大利亞、印度）,7,三、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(jì)金屬高性能結(jié)構(gòu)金屬比強(qiáng)度最大的金屬鈦的三大特點(diǎn)： 性能優(yōu)、儲量大、用途廣，潛在市場巨大,8,四、鈦 的 發(fā) 展,1、海綿鈦生產(chǎn)：海綿鈦產(chǎn)量（2009）,9,2、鈦材的生產(chǎn),2009年世界鈦材產(chǎn)量,近五年，世界鈦材產(chǎn)量增長

4、迅速,10,中國鈦行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,11,中國鈦行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,12,3、世界鈦產(chǎn)業(yè)動向,1、生產(chǎn)企業(yè),13,2、世界海綿鈦產(chǎn)量及產(chǎn)能預(yù)測（t）,,14,3、近三年世界鈦加工材產(chǎn)量,15,4、中國鈦產(chǎn)業(yè)動向,（1）鈦產(chǎn)業(yè)已向全國擴(kuò)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(kuò)建和新建中的大型鈦項(xiàng)目很多 海綿鈦5000噸/年以上有10家 總產(chǎn)能超過10多萬噸

5、 加工材5000噸/年以上有12家，鈦熔鑄 能力超過10萬噸/年。,16,4、中國鈦產(chǎn)業(yè)動向,17,,,18,四、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

6、11、鈦在其它方面的應(yīng)用,19,,全能的金屬,1、鈦的應(yīng)用概況,20,1、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(yùn)輸、兵器、海洋、電力、建筑、冶金、醫(yī)療、運(yùn)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。,21,近年來世界鈦材的主要應(yīng)

7、用領(lǐng)域（軍用、民用客機(jī)及一般工業(yè)）用鈦量及預(yù)測,世界鈦材需求量及預(yù)測,22,近年來我國鈦材在不同領(lǐng)域的應(yīng)用比例,23,2、鈦在航空工業(yè)的應(yīng)用,單機(jī)用鈦量(t),24,2、鈦在航空工業(yè)的應(yīng)用,世界民用客機(jī)用鈦量及預(yù)測,25,2、航空工業(yè)的應(yīng)用,A380客機(jī)用鈦146噸,國外民機(jī)(以空客A380為例)：,26,,,空客A380各部位用鈦介紹：,27,Ti1023鈦合金在A380飛機(jī)起落架上應(yīng)用,單重3210kg,世界最大的鈦鍛件,28,,

8、,29,3、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(fèi)用的作用，是航天工業(yè)的熱門材料。在火箭、導(dǎo)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(jī)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(jìn)系統(tǒng)等。,30,3、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(shí)例如下： （1）貯存壓縮氣體的壓力容器。“徘徊者”衛(wèi)星和助推器共用了14個鈦容器，共減輕重量272 kg。

9、（2）貯存液體推進(jìn)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(jī)，改用鈦合金推進(jìn)劑貯箱后重量減輕35%。（3）固體燃料火箭發(fā)動機(jī)殼體?！懊癖敝揠H導(dǎo)彈第二級火箭發(fā)動機(jī)采用了Ti64合金重量減輕30-40%。（4）液體燃料火箭發(fā)動機(jī)殼體?！鞍⒉_”登月艙下降發(fā)動機(jī)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

10、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68 t鈦材。(見下圖),31,3、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,32,4、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(jìn)器、鞭狀天線、海水管路、冷凝器、熱交換器、聲學(xué)裝置、消防設(shè)備上，主要合金有工業(yè)純

11、鈦、Ti64、Ti64ELI、Ti-6Al—2Nb—1Ta—0.8Mo、Ti—3Al-2.5V、ПT-3B、ПT-7M等。,33,4、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(dá)萬噸。從20世紀(jì)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(yùn)行了30多年。俄羅斯于1970年建造第

12、一艘“ALFA” 級核潛艇，70-80年代又相繼造了6艘，每艘用鈦約3000 t，最大下潛深度914 m。最典型的俄羅斯臺風(fēng)級核潛艇，其雙層外殼共用鈦9000 t，其最大下潛深度500 m，持續(xù)潛航時間達(dá)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。,34,4、1 核潛艇,俄羅斯臺風(fēng)級核潛艇共用鈦材9000t,35,,俄羅斯核潛艇群,,潛艇鈦合金聲納導(dǎo)航罩特點(diǎn)：耐蝕、透聲性好,,36,

13、4、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-4V ELI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。,37,4、2 深潛器、救援艇，艦船部件,7000m潛深載人深潛器：鈦耐壓殼體,38

14、,4、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(jī)、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(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅或

15、不銹鋼制品。,39,5、鈦在化工行業(yè)的應(yīng)用,鈦材在化學(xué)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(xué)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(jī)化工占10%，無機(jī)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%。,40,鈦在化

16、工行業(yè)的應(yīng)用,41,,,42,,全鈦壓力容器,43,,化工行業(yè)用的鈦制板式換熱器及設(shè)備,44,6、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(jìn)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(diǎn)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。,

17、45,6、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用,鈦制彈簧,鈦制連桿,鈦制排氣筒,,,46,6、鈦在汽車行業(yè)的應(yīng)用,2006鈦版的奧迪A4轎車,47,7、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(hù)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(jī)、工藝品等,48,7、鈦在民用品方面的應(yīng)用,49,7、鈦在民用品方面的應(yīng)用,5

18、0,7、鈦在民用品方面的應(yīng)用,51,8、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。,52,8、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,53,8、鈦在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用,鈦制輪椅,鈦制人工輔助心臟,54,9、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

19、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?zhàn)鳛檠b飾材料主要有以下幾個特點(diǎn): （1）輕量、強(qiáng)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(diǎn)使用可提高附加值。,55,9、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,56,9、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用,日本東京大廈鈦建筑,57,9、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(fù)合板

20、或鈦襯里,58,9、鈦在建筑行業(yè)的應(yīng)用,鈦制海邊護(hù)欄,59,10、鈦在電力行業(yè)的應(yīng)用,鈦制電站用冷凝器,60,11、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(dǎo)彈、大小炮體、機(jī)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

21、用于：海水淡化、海洋石油鉆探、海洋熱能轉(zhuǎn)換電站等。,61,11、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,62,六、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(dá)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(dá)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%,63,六、鈦的國際應(yīng)用前景展望,預(yù)計(jì)未來國際鈦應(yīng)用領(lǐng)域的前景將主要體現(xiàn)在以

22、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,64,1、海洋溫差發(fā)電,,1000MW級的海洋溫差發(fā)電站板式換熱器用鈦板將需用2萬噸。,65,2、海水淡化,海水淡化裝置用的鈦蒸發(fā)器,66,3、汽車用鈦,每年鈦在汽車行業(yè)的用量在4000噸左右廢氣處理部件 避震彈簧 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣閥 連接桿 加速器,67,4、鈦在燃料電池的應(yīng)用,燃料電池用鈦板,68,六、鈦的國際應(yīng)用前景展望,（1）航空市場——鈦高端

23、市場與主題市場飛機(jī)越先進(jìn)用鈦量越大最先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)F-22，鈦占結(jié)構(gòu)重量41%，鈦為第一結(jié)構(gòu)金屬。最先進(jìn)發(fā)動機(jī)V2500，鈦占結(jié)構(gòu)重量30%中國戰(zhàn)機(jī) J-8II 鈦用量 2% J-10 鈦用量 3%中國航空用鈦差距大，意味著發(fā)展空間大。未來中國一定會成為航空鈦材生產(chǎn)大國。,69,六、鈦的國際應(yīng)用前景展望,中國大飛機(jī)中國大運(yùn)（西安組裝） 每架需60噸鈦材

24、，生產(chǎn)架數(shù)待定。中國商用客機(jī)C919（上海組裝） 每年計(jì)劃生產(chǎn)150架，每架需20噸鈦材 未來20年，中國自身需2300架，總需求達(dá)4·6萬噸鈦材。,70,六、鈦的國際應(yīng)用前景展望,中國鈦產(chǎn)業(yè)將隨航空工業(yè)的發(fā)展而增強(qiáng) 目前，中國鈦產(chǎn)業(yè)屬于民用型，85％用于一般工業(yè)，15％用于軍工(包括飛機(jī)工業(yè))，隨著大型客機(jī)的立項(xiàng)，進(jìn)一步投產(chǎn)，鈦材使用量將快速增長，中國鈦產(chǎn)業(yè)的需求將30-40％用飛機(jī)工業(yè)(包括大型客