我國(guó)地域廣袤、資源豐富，有色金屬探明儲(chǔ)備量大，多位居世界前列。鈦是一種重要的有色金屬，具有密度小、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良特性，目前廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，在航空航天領(lǐng)域與石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出。我國(guó)的鈦工業(yè)開(kāi)始于上世紀(jì)六十年代，經(jīng)過(guò)了五十多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從國(guó)防領(lǐng)域走向各行各業(yè)的轉(zhuǎn)變，建立了完整的工業(yè)體系，具備較高水平的生產(chǎn)能力。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，鈦及鈦合金的應(yīng)用范圍更廣，已成為新型功能材料與生物材料的重點(diǎn)。21世紀(jì)將是鈦的世紀(jì)，研究其應(yīng)用現(xiàn)狀具有重要實(shí)踐意義。
1、我國(guó)鈦及鈦合金工業(yè)特點(diǎn)
1.1產(chǎn)量大、用量多
我國(guó)鈦資源儲(chǔ)量十分豐富，居世界首位，約占世界鈦資源探明總量的56％。鈦資源分布范圍也比較廣泛，全國(guó)有20個(gè)省市及自治區(qū)探明存在鈦礦產(chǎn)資源在如此豐富的資源基礎(chǔ)上，我國(guó)鈦行業(yè)的產(chǎn)量也是十分可觀的，海綿鈦產(chǎn)量位居世界首位，約占世界總產(chǎn)量的28％，鈦加工材產(chǎn)量居世界第二位。同時(shí)，我國(guó)鈦及鈦合金消耗總量也是巨大的，經(jīng)過(guò)短短幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為僅次于美國(guó)的世界第二大鈦及其合金消耗國(guó)。
1.2廠家多、產(chǎn)業(yè)鏈健全
自1958年第一個(gè)海綿鈦生產(chǎn)廠建立以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，需求量的逐步增加，我國(guó)鈦行業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)廠家超過(guò)300，但其中骨干企業(yè)少，能達(dá)到世界級(jí)生產(chǎn)水平的更少。與行業(yè)繁榮相符的，我國(guó)鈦行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈比較完善，涵蓋了原料采集、篩選、冶煉、加工、應(yīng)用、研究等多個(gè)環(huán)節(jié)，是繼美國(guó)、俄羅斯、日本后的第四大鈦工業(yè)國(guó)，具有完備的工業(yè)體系與較高的生產(chǎn)能力水平。
1.3新項(xiàng)目種類(lèi)多
我國(guó)鈦消耗量大，但開(kāi)采冶煉技術(shù)還不夠成熟，鈦資源一度處于緊缺狀態(tài)。近些年，鈦及鈦合金項(xiàng)目逐漸增多，力求以新工藝、新技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)新型生產(chǎn)線，提高鈦礦產(chǎn)資源利用率。這些項(xiàng)目遍布全國(guó)各地，規(guī)模大、技術(shù)水平高，勢(shì)必會(huì)在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中引發(fā)新的鈦及其合金使用熱潮。
2、鈦及鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)狀分析
2．1化工領(lǐng)域
鈦及其合金擁有耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)良特性，很早便被應(yīng)用于化工領(lǐng)域，并在諸多行業(yè)中做出貢獻(xiàn)。
(1)制堿行業(yè)
目前，工業(yè)上普遍使用電解飽和氯化鈉溶液的方式獲得氫氧化鈉和氯氣，以它為原料經(jīng)過(guò)各種不同的工藝合成多樣化的化工產(chǎn)品。而在之前的氯堿工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于冷卻工藝不合理經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)出的氯氣質(zhì)量不合格現(xiàn)象，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
而鈦制冷器的出現(xiàn)很好地解決了這一問(wèn)題，鈦及其合金即使在高溫潮濕氯氣環(huán)境中也具有極強(qiáng)的抗腐蝕特性，在80℃的氯水中腐蝕速率僅為0.00431mm/a，極大了改變了氯堿工業(yè)的生產(chǎn)面貌，部分氯堿廠投入使用的鈦合金制冷器使用超過(guò)二十年，依舊完好無(wú)損。
(2)制鹽工業(yè)
真空制鹽是一種較為先進(jìn)的制鹽工藝，通過(guò)創(chuàng)設(shè)適宜海水揮發(fā)的真空條件，加快結(jié)晶速度，提高制鹽效率與質(zhì)量。然而，這一過(guò)程中產(chǎn)生的高溫濃鹽水會(huì)對(duì)碳鋼設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕作用，導(dǎo)致設(shè)備極易損壞、滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重。直至上世紀(jì)八十年代，鄧關(guān)鹽廠、內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽廠先后將鈦鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)用于加熱室與蒸發(fā)室。實(shí)踐表明，鈦鋼結(jié)構(gòu)可有效防止結(jié)鹽垢，提高制鹽品質(zhì)，同時(shí)減輕蒸發(fā)過(guò)程中高濃度鹽水對(duì)管壁的腐蝕作用，延長(zhǎng)檢修周期。而經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，投入使用的鈦鋼結(jié)構(gòu)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，成為真空制鹽法順利推廣的基石。
2.2航空航天領(lǐng)域
在美國(guó)和俄羅斯等率先利用鈦及鈦合金的發(fā)達(dá)國(guó)家中，鈦及鈦合金主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇蘸教旃こ獭?/p>
但航空航天工業(yè)對(duì)部件精度要求高，而鈦本身是一種變形系數(shù)小、背向力大的難切削材料，加之我國(guó)相關(guān)研究起步較晚，技術(shù)尚未成熟，鈦及其合金在我國(guó)航天領(lǐng)域一直處于不慍不火的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。直至近些年，隨著國(guó)家的重視程度提高與綜合科研能力的提升，鈦及其合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，種類(lèi)也逐步增多，已經(jīng)成為飛機(jī)骨架、承重架、導(dǎo)向裝置、火箭機(jī)盤(pán)等重要部位的主要材料。每一種型號(hào)的鈦合金都有其特點(diǎn)，用于不同的部位，如Ti5A12．5Sn高強(qiáng)鈦合金常用于制作發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，而Ti6A12Sn強(qiáng)化鈦合金常用于緊固件與導(dǎo)向裝置制作等，伴隨科技的不斷革新，鈦及鈦合金在我國(guó)航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用將愈加廣泛。
3、鈦工業(yè)目前存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)
3.1我國(guó)鈦工業(yè)目前存在的問(wèn)題
盡管我國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的鈦工業(yè)大國(guó)，但縱觀整個(gè)行業(yè)，從生產(chǎn)到應(yīng)用，依舊存在些問(wèn)題。首先，表現(xiàn)在鈦產(chǎn)品質(zhì)量缺陷中，我國(guó)海綿鈦產(chǎn)量高，但高品質(zhì)的產(chǎn)品數(shù)量少，0級(jí)鈦生產(chǎn)比率較低，特殊性能的鈦產(chǎn)品種類(lèi)少；其次，我國(guó)尚且不能批量穩(wěn)定生產(chǎn)鈦帶和鈦擠壓型材，限制了鈦及其合金在航空航天、海洋等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)利用。我國(guó)鈦產(chǎn)品總體種類(lèi)較多，但缺乏對(duì)新材料的系統(tǒng)研究，目前，我國(guó)休閑娛樂(lè)領(lǐng)域與航空航天領(lǐng)域鈦材應(yīng)用大多模仿國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品，創(chuàng)新型產(chǎn)品研發(fā)力度不夠，創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)，出口產(chǎn)品類(lèi)型比較單一。此外，我國(guó)鈦企業(yè)仍處于發(fā)展階段，世界級(jí)企業(yè)少，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，是不利于鈦產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)化、集成化發(fā)展的。
3.2我國(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
質(zhì)量是行業(yè)發(fā)展的第一要素，我國(guó)海綿鈦的質(zhì)量還有待提升，目前，部分冶金企業(yè)在國(guó)家支持下，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不少新型技術(shù)，將其應(yīng)用于海綿鈦生產(chǎn)過(guò)程中，可提高產(chǎn)品質(zhì)量，并有助于節(jié)能降耗。鈦產(chǎn)品的質(zhì)量也需要提高，期待通過(guò)技術(shù)設(shè)備的改善加大組織結(jié)構(gòu)均勻、無(wú)偏析的鈦產(chǎn)品生產(chǎn)比例。目前，相關(guān)研究項(xiàng)目已經(jīng)逐步落實(shí)，并取得了一些研究成果。此外，針對(duì)于我國(guó)鈦產(chǎn)品創(chuàng)新力度不足的問(wèn)題，應(yīng)加大資金投入力度，鼓勵(lì)企業(yè)自主研發(fā)，同時(shí)建立鈦材料表征評(píng)價(jià)中心，積累鈦材尤其是鈦合金材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)認(rèn)知每種合金材料應(yīng)用于具體行業(yè)的技術(shù)指標(biāo)，以創(chuàng)新推動(dòng)發(fā)展，以實(shí)踐帶動(dòng)理論提升，進(jìn)一步擴(kuò)大我國(guó)鈦工業(yè)生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]孟憲斌，易彩虹，吳小玲，周景蓉．鈦及鈦合金復(fù)合材料發(fā)展及工業(yè)應(yīng)用[J]．中國(guó)化工裝備．2013(06)：3～7：
[2]范興平，王軍．鈦及鈦合金的成型方法及應(yīng)用[J]．材料導(dǎo)報(bào)．2013(S2)：349~354，367．
(作者單位：青海聚能鈦業(yè)有限公司，青海西寧810000)
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