【行業】鈦合金專題-航空引領鈦產業發展(41頁)

鈦因其優良特性而被譽為“未來金屬”。鈦是一種銀灰色的過渡金屬,最常見的化合物為二氧化鈦(鈦白粉)。鈦在常溫下會迅速形成一層致密的氧化膜,這讓它具有良好的抗腐蝕能力,常溫下幾乎不與酸、堿、氯化物發生反應。鈦的熔點高達 1660℃,這讓其具有良好的耐高溫屬性,在高溫也能保持一定的強度。鈦在具有高強度的同時密度僅有 4.54g/cm3,因此它的比強度高于多數其他金屬結構材料。鈦是安全無毒的金屬,生理上對人體幾乎都是惰性的,因此其具有良好的生物相容性。鈦具有諸多的良好屬性使其具有廣泛的應用前景。

目前大規模工業生產鈦的方式為 Kroll法。鈦的冶煉方式主要為金屬熱還原法和熔鹽電解兩種。金屬熱還原法指利用還原性較強的金屬來還原鈦氧化物、鈦氯化物等來制備金屬鈦;熔鹽電解法是以堿金屬的氯化物作為電解質,以含鈦化合物為原料通電進行電解制備金屬鈦。目前工業上主要使用金屬熱還原法,主要有鎂熱還原法(Kroll 法)和鈉熱還原法( Hunter 法、Armstrony 法)兩類。鎂熱還原法為 20 世紀 40 年代 Kroll 發明,1948 年美國杜邦公司開始使用這種方法生產海綿鈦。20 世紀中期Hunter 工藝開始進行商業化生產,Hunter 法生產的鈦純度要高于 Kroll法,但成本更高。由于鈉熱還原法成本較高,目前工業上廣泛使用為 Kroll法。

鈦產品主要應用于化工、航空等多個領域。鈦的應用分為化工和金屬兩條路徑,化工路徑最終產品為鈦白粉,金屬路徑最終產品為各類鈦材。根據中國化工制造網,全球 90%的鈦被用來生產鈦白粉,鈦白粉可以提供優異的白度、遮蓋和耐候性,因此其作為白色無機顏料被廣泛應用于涂料、塑料、造紙、油墨、化纖等行業。鈦材包含鈦及鈦合金,其中鈦合金是以鈦為基含有其他合金元素和雜質的合金。合金元素的添加具有提高鈦合金的彈性模量、熱強度,以及改善合金的加工塑性、降低變形抗力等效果。根據中國有色金屬工業協會鈦鋯鉿分會,2021 年我國鈦材的消費主要集中在化工、航空航天、電力、冶金、醫藥等領域。

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