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SEPT

2010

钛产业近况及钛在国防工业上的使用

公布工夫:2010-9-2 10:33:291540次

据中国矿业网报导:

  

  钛产业的开展

  钛及其合金因为密度小(4.51g/cm3)、强度高(有的到达1000MPa)、比强度大、高高温机能优良,因而起首被普遍应用于航空、航天等行业,成为军事产业不可或缺的构造质料。除此之外,钛及其合金在许多化学介质中优良的耐腐化机能及其它综合机能,又被石油、化工、医药、体育等民用行业普遍承受,逐渐代替各类金属材料,在短时间内跃居金属材料利用的第三位。

  钛元素发明于1789年,1908年挪威和美国开端用硫酸法消费钛白,1910年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛,1948年美国杜邦(DUPONT)才用镁法成吨消费海绵钛,这标记着海绵钛即钛工业化消费的开端。

  反响历程以下:

  TiO2+Cl2→TiCl4

  TiCl4+Mg→Ti

  可见钛材生产过程中触及剧毒化学介质氯气(二战中的化学武器)和贵金属镁,并且反响历程需求大量的能量,这就是钛材高贵的缘故原由。这个历程冶炼出来的钛材还不能用于消费,由于它仍是多孔松散状的,形似海绵,称为海绵钛,海绵钛将被置于真空自耗电弧炉中冶炼出钛锭,用于板材、棒、管子及其他情势钛材的消费。

  我国钛资源丰富,矿产比力集合,换算成TiO2总储量达90亿多吨,为世界第一。钛矿主要散布在四川、云南、广东、广西和海南等省区,此中攀枝花地域的蕴藏量占世界总储量的35%。但是,同世界次要钛矿产地比拟,我国的自然金红石(TiO2)资本少,易开采操纵的砂矿少。钛矿多为钛钒铁共生岩矿,选冶肇端本钱高。

  国外钛产业起步于20世纪50年月,1954年北京有色金属研讨总院开端停止海绵钛制备工艺研讨,1956年国度把钛看成计谋金属列入了12年发展规划,1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛产业实验,建立了国外第一个海绵钛消费车间,同时在沈阳有色金属加工厂建立了国外第一个钛加工材消费实验车间。

  1980年前后,我国海绵钛产量到达2800吨,但是因为其时大多数人对钛金属熟悉不敷,钛材的高价钱也限定了钛的使用,钛加工材的产量仅200吨阁下,我国钛为业堕入窘境。

  停止到2003年末,我国海绵钛的年产才能为4000吨,此中遵义钛厂3000吨(扩建项目2005年基本上竣工,年产可超越5000吨),抚顺钛厂 1000吨。因为近年来我国持续发展的国民经济对钛材的需求兴旺,上述两厂均能满负荷消费,2003年的总产量也是4000余吨,2004年到达4809 吨。

  2002年,我国进口海绵钛2147吨,出口11吨,净进口2136吨;2003年1-11月份,我国进口海绵钛2609.9吨,出口72.7吨,净进口2534.2吨。

  2002年我国消费海绵钛3328吨,实践贩卖3079吨;2003年我国消费海绵钛4112吨,贩卖4128吨。但是因为国际大化工、航空航天业的范围开展,曾经让国际钛材走向求过于供的场面,招致从2002年来我国钛材猖獗上涨的场面。

  2002年我国次要钛加工材企业的钛材生产量在差别范畴的贩卖分派见下表:

  我国次要钛加工材企业的钛材生产量在差别范畴的贩卖分派(%)

  钛加工材的产能决议于钛锭的生产能力,也就是国度具有真空自耗电弧炉的整体吨位。我国根本具有了20000t/a的钛锭生产能力。以70%可转化成钛材计,根本具有了14000t/a的生产能力。

  据开端统计,2003年我国实践消费钛材约6000吨,占世界总产量的10%阁下。可见国外的钛加工工业还不是很兴旺,需求工夫和投入。

  今朝,我国钛加工及其制造业在天文上表现了三分全国的格式:

  以宝鸡为中心的西北地区。这个地域以宝鸡有色金属加工厂及其近代的宝鸡钛业有限为龙头,构成了我国专业化水平最高、加工装备最系统化、产品规格最多的钛加工及其制造业基地。西北地区的钛材次要供应给国度的军事消费部分,民用的装备消费部分,部门出口到波音,麦道,罗-罗等出名。

  以沈阳有色金属加工厂、抚顺特钢板材有限责任、沈阳东方钛业有限等单元为主构成了东北钛加工及装备制造集团,该地域中小企业多,钛装备制造很是活泼,因为东北是我国的老重型工业基地,人材是不缺的,缺的就是强化的管理和综合构造才能,尤其是在处所优惠政策的搀扶下也将构成必然的天气。

  以宝钢集团上海五钢有限、南京宝钛中惠集团有限、张家港市弘大钢管厂等单元为主构成了长江三角洲钛加工及其装备制造集团。长三角地域的有色金属的装备的加工才能曾经能够表现我国在这个方面的实力,每一年在有色方面的装备大量出口,质量可靠,曾经有部门质量,管理比力胜利的企业走进了兵工制造的大门。虽然说没有大规模的军品消费,但也能充实阐明我们的制造才能和钛材在军事上的使用的远景。

  在2005年前后,我国海绵钛和钛加工材的单厂产能到达年产5000吨的根本经济范围,加上复兴东北方案中的5000吨/年海绵钛项目,基本上能实现我国几代钛业工作者的夙愿,上一个大台阶,势必使我国成为钛产业的强国。

  世界上能完成钛矿山—冶金—加工—钛装备制造及科研—设想—使用两个完好系统的国度只要四个:美国,苏联/俄罗斯,日本,国外。这也是当代冶金工业的范例。下表就能够表现出迩来世界上一些次要钛质料生产商的状况。

  世界海绵钛生产厂家和生产能力

  由上表可见钛消费大国都是发达国家和前苏联的国度(除中外洋),钛生产工艺的特殊性让资金不薄弱的国度进退维谷。作为主导世界航空工业的金属,钛质料正成为一些国度追求世界航空主导权的东西。

  因为阿维斯玛全球飞机制造业的最大质料供应商(供给波音35%的钛材和空客50%的钛材),除每一年要供给波音25~45万吨产物(含镁合金),还要增长深加工产物的份额,同时俄罗斯还和波音和空客都有合作项目(新型飞机研发制造)。

  钛在国防工业上的使用

  (1)我国国防工业利用钛的状况

  无论是美国仍是俄罗斯,其钛材次要应用于飞机制造业和造船业。近年来,我国这两个范畴开展很快,不竭有新型飞机量产,在研的项目也许多,估量这两个范畴的用钛量将会大幅增长。我国在钛合金利用上面早已成熟,假以时日,我们的钛合金的使用也能让航空航天产业奔腾。在航天范畴,国外第一台大型全钛紫外太空千里镜也曾经制造并尝试终了,钛合金在太空范畴的使用前程光亮。

  每种钛合金都有各自的用处。飞机制造和航天产业使用钛合金各人曾经非常理解,在社会生活及在机器业中的利用更是多多,象眼镜架、高尔夫球杆、、超等运动自行车等等。但在陆军和水师中的利用我们却是知之甚少,并且相干的文章和阐明也不是许多,上面就枚举一些我国高机能钛合金在国防工业的使用状况。

  1.发动机业:

  钛5Al2.5Sn高强钛合金—齿轮套、发动机外壳、叶片罩

  钛8Al1Mo1V高温钛合金—发动机叶片、陀螺仪导向罩、内蒙皮

  钛6Al4V(抗拉强度≥895MPa)热处理强化钛合金—焦点机叶片及叶轮

  2.航空业:

  钛6Al2Sn强化钛合金—紧固件、导向安装、主要构造

  钛4AlMo1V钛合金—飞机骨架

  钛Sn5Zr1Mo钛合金—起落架、飞机承重架、紧固件

  3.航天业

  钛合金1M1315—火箭机盘、导弹基座构件

  钛合金1M1550—导弹动力叶片套

  钛合金T-A6V—飞船主用材料

  4.陆军业

  我国曾经研制胜利了83-1型和83-2型两种迫击炮。83-1型82迫击炮普遍接纳了钛合金,把全炮重量低落到18.1千克,极端便利班、排如许的小单元的袭扰战的展开。

  钛A7D—新型坦克车辆力学阐发锻件

  钛A6Z5W—反坦克火箭(导弹),地空导弹罩等抗蠕变性要求高的部件

  钛1M1551—某坦克车辆火力高速扭转部件

  5.水师业

  LT41钛合金—舰船大面积蒙皮

  3.7114钛合金—可焊性优秀,成型性好合适各类水密隔层

  钛V13CA钛合金—蜂窝状舰身,承重框架

  钛合金在舰船上利用是很有前途的。这跟钛合金的强度、韧性有干系,还有就是耐腐蚀性,海水中的钛是极端不变的,基本上能够以为船体是不会腐化的,如许既能够削减保护的用度,也能够减轻船体的重量,对舰艇来说是莫大的益处。除此之外,还有须要说起两点:第一,钛是无磁性的,对立磁性探测有很大的协助。二是跟先辈的舰船复合材料涂层有生成的交融性,将来将利用的隐身复合材料有个缺陷,就是跟从前舰船利用的高强特种钢起反响,因为电位差简单在海水中发生电偶,放慢腐化。

  (2)其他国家国防工业利用钛的状况

  世界上曾经退役的,正在退役的大概在研武器装备中,许多都利用了钛及其合金的结构件,跟着现代化战役模式的改变,要求现代化的戎行的快速灵活才能非常凸起,以是关于陆军来讲必需依仗运输机的才能来到达快速的灵活,这就要求陆军原来粗重的配备只管的轻型化,好比如今列国都期望本人的炮兵能快速有用的疾速转移到另外一个处所,到达计谋大概战术上的目标,这一定使钛合金在火炮范畴的发展前途一片光亮,象美国的M777轻型榴弹炮,因为利用了钛合金外壳,战役全重降落到了3.175吨,能够利用V22大概C130空运,到达快速灵活的才能。相似的还有英国的UFH超轻型155毫米火炮,不到4吨的重量内里利用了1吨的钛合金。在空军和水师配备的范畴则更是云云,上面就简朴的引见钛合金胜利使用的典范事例:

  ①飞机用钛数据(未说明均指毛坯用量)

  国际钛协会2002年10月在美国奥兰多举行的年会上宣布了以下飞机用钛新数据:

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