金属钛的应用现状及展望.ppt

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1、1,金属钛的应用现状及展望,郝 斌2010年8月,2,金属钛的应用现状及展望,一、钛的历史二、钛的资源三、钛的特性四、钛的发展五、钛在国内外各行业的应用六、钛的国际应用前景展望,3,一、钛 的 历 史,钛 的 发 现,4,一、钛 的 历 史,钛的发展和应用历程,5,二、钛 的 资 源,（1）钛储量丰富，结构金属中仅次于Al、Fe、Mg，居第四位。,Ti丰度为Ni、Zn、Cu、Co、Pb、Sn、W、Mo、Sb、Ag、Pd、Au等12种金属总丰度的10倍,（2）钛矿以钛铁矿为主，占94%钛铁矿 6.8亿吨 中国最丰富 金红矿 0.4亿吨 中国少 合计 7.2亿吨,6,（3）钛铁矿储量中国第一,20

2、09年世界钛铁矿储量及分布情况,2009年我国进口钛矿148万吨（越南、澳大利亚、印度）,7,三、钛 的 特 性,钛的称谓：战略金属 正在崛起第三金属 空间金属、海洋金属、人体植入金属、全能金属 21世纪金属高性能结构金属比强度最大的金属钛的三大特点：性能优、储量大、用途广，潜在市场巨大,8,四、钛 的 发 展,1、海绵钛生产：海绵钛产量（2009）,9,2、钛材的生产,2009年世界钛材产量,近五年，世界钛材产量增长迅速,10,中国钛行业的发展现状,11,中国钛行业的发展现状,12,3、世界钛产业动向,1、生产企业,13,2、世界海绵钛产量及产能预测（t）,14,3、近三年世界钛加工材产量,

3、15,4、中国钛产业动向,（1）钛产业已向全国扩展，星罗棋布 除新疆和西藏外，其它各省市都有钛产业 钛产业竞争激烈（2）扩建和新建中的大型钛项目很多 海绵钛5000吨/年以上有10家 总产能超过10多万吨 加工材5000吨/年以上有12家，钛熔铸 能力超过10万吨/年。,16,4、中国钛产业动向,17,18,四、钛在国内外各行业的应用,1、钛的应用概况 6、钛在汽车行业的应用2、钛在航空工业的应用 7、钛在体育休闲业的应用3、钛在航天工业的应用 8、钛在医疗行业的应用4、钛在舰船制造业应用 9、钛在建筑行业的应用5、钛在化工行业的应用 10、钛在电力行业的应用 11、钛在其它方面的应用,19,

4、全能的金属,1、钛的应用概况,20,1、钛的应用概况,钛具有十分优异的性能，因而得到了广泛应用。其应用领域主要有：航空航天、舰船制造、化工石化、交通运输、兵器、海洋、电力、建筑、冶金、医疗、运动器械、生活用品和轻工业等。美国和俄罗斯的大部分钛加工材是应用在航空航天领域，约占80%左右，与之相反的是，日本和中国则是将80%应用于化工、一般民用工业及民生用品领域。,21,近年来世界钛材的主要应用领域（军用、民用客机及一般工业）用钛量及预测,世界钛材需求量及预测,22,近年来我国钛材在不同领域的应用比例,23,2、钛在航空工业的应用,单机用钛量(t),24,2、钛在航空工业的应用,世界民用客机用钛量

5、及预测,25,2、航空工业的应用,A380客机用钛146吨,国外民机(以空客A380为例)：,26,空客A380各部位用钛介绍：,27,Ti1023钛合金在A380飞机起落架上应用,单重3210kg,世界最大的钛锻件,28,29,3、钛在航天工业中的应用,钛在航天工业中起到了减轻发射重量、增加射程和节省费用的作用，是航天工业的热门材料。在火箭、导弹和航天工业中可用作压力容器、燃料贮箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴套管、人造卫星外壳、载人宇宙飞船船舱（蒙皮及结构骨架）、起落架、登月舱、推进系统等。,30,3、钛在航天工业中的应用,钛在航天工业中的应用实例如下：（1）贮存压缩气体的压力容器。“徘徊者”

6、卫星和助推器共用了14个钛容器，共减轻重量272 kg。（2）贮存液体推进剂的压力容器。“阿波罗”飞船上使用了50个左右的压力容器，有85%是钛制的。大力神过渡级发动机，改用钛合金推进剂贮箱后重量减轻35%。（3）固体燃料火箭发动机壳体。“民兵”洲际导弹第二级火箭发动机采用了Ti64合金重量减轻30-40%。（4）液体燃料火箭发动机壳体。“阿波罗”登月舱下降发动机燃烧室的承压壳是由Ti64合金制成。（5）钛合金还广泛用于各种结构件。“水星”号宇宙飞船的压力舱主要为钛材，占座舱重量的80%。“双子星座”号宇宙飞船所用钛合金牌号有7种，使用钛件570kg，占结构重量的84%。“阿波罗”号宇宙飞船的

7、托架、夹具和紧固件均用钛制成，共使用68 t钛材。(见下图),31,3、钛在航天工业中的应用,阿波罗航天飞船和火箭用钛68吨,32,4、钛在舰船制造业的应用,钛及钛合金广泛应用于核潜艇、深潜器、原子能破冰船、水翼船、气垫船、扫雷艇，以及螺旋桨推进器、鞭状天线、海水管路、冷凝器、热交换器、声学装置、消防设备上，主要合金有工业纯钛、Ti64、Ti64ELI、Ti-6Al2Nb1Ta0.8Mo、Ti3Al-2.5V、T-3B、T-7M等。,33,4、1 核潜艇,俄罗斯在建造钛合金核潜艇研究和制造技术上，处于国际领先地位，也是用钛合金最先建造耐压壳体的国家。高峰时期，潜艇用钛合金厚板和管材的年需求量曾

8、达万吨。从20世纪60年代起，俄罗斯研制的核潜艇已有4代，世界第一艘K162号全钛核潜艇于1968年12月下水，己运行了30多年。俄罗斯于1970年建造第一艘“ALFA”级核潜艇，70-80年代又相继造了6艘，每艘用钛约3000 t，最大下潜深度914 m。最典型的俄罗斯台风级核潜艇，其双层外壳共用钛9000 t，其最大下潜深度500 m，持续潜航时间达到120天。该艇于1977年开工建造，1981年服役，在俄罗斯军事防御工程中具有举足轻重的地位。,34,4、1 核潜艇,俄罗斯台风级核潜艇共用钛材9000t,35,俄罗斯核潜艇群,潜艇钛合金声纳导航罩特点：耐蚀、透声性好,36,4、2 深潜器、

9、救援艇，舰船部件,美国、日本、法国先后都建造深潜器，采用钛和钛合金制造耐压壳体。其中，Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo合金用于制造美国Aivin号、Sea-Cliff号深潜器的壳体；Ti-6Al-4V ELI合金用于法国SM97号、美国Aivin号的浮力球、日本“深海2000”号、美国海军深海救援艇（DSRV）的壳体、浮力球等。,37,4、2 深潜器、救援艇，舰船部件,7000m潜深载人深潜器：钛耐压壳体,38,4、3 舰船制造业的其它钛应用,其他应用还有：俄罗斯原子动力破冰船上使用的钛制蒸汽发动机、热交换器，比不锈钢制品的使用寿命延长数十倍。1985年，日本东邦钛公司与藤新造船所共同

10、建造了“摩利支天II号”全钛制快艇。钛合金制声纳导流罩应用于库尔斯克号核潜艇、“明斯克”航母、“基辅”号航母，以及我国购置的K877艇、K636艇、956舰上。各种舰船上钛合金螺旋桨的使用寿命超过铜合金桨的5倍以上。钛合金制各种泵、阀、管的使用寿命远远大于铜或不锈钢制品。,39,5、钛在化工行业的应用,钛材在化学和石化工业中应用，有电解槽（电极）、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、吸收塔、连接配管、配件（法兰盘、螺栓、螺母）垫圈、泵、阀等。化学工业用钛量最大行业是氯碱制造，占总用钛量的50%，其次是纯碱占20%，塑料占17%，有机化工占10%，无机化工占3%。在用钛的各种化工设备中换热

11、器最多，占钛材用量的52%，其次为阳极占24%、容器、管和泵阀占19%，其他占有5%。,40,钛在化工行业的应用,41,42,全钛压力容器,43,化工行业用的钛制板式换热器及设备,44,6、钛在汽车行业的应用,钛在汽车上应用很广泛，主要有：连杆、曲轴、挡圈、气门、进气阀、排气阀、制动压力管道密封圈、轮圈螺杆、转向齿条和小齿轮、弹簧、消音器、排气装置、车轮的衬套及轴承、各种半轴、紧固件等。汽车产品采用钛合金制造零部件的最突出的优点是：减轻质量、延长使用寿命、提高可靠性、节省燃油、不含铅钴等有害金属、耐腐蚀、抗高温能力大大提高。,45,6、钛在汽车行业的应用,钛制弹簧,钛制连杆,钛制排气筒,46,

12、6、钛在汽车行业的应用,2006钛版的奥迪A4轿车,47,7、钛在民用品方面的应用,钛在体育休闲业主要用于：高尔夫球杆、球头、网球拍、击剑保护面罩、宝剑、短跑鞋钉、登山工具、滑雪板、滑雪鞋、滑雪杖、冰刀、潜水衣、钓具、帐篷杆等。钛在一般民用品方面主要用于：眼镜、手表、自行车、水杯、照相机、工艺品等,48,7、钛在民用品方面的应用,49,7、钛在民用品方面的应用,50,7、钛在民用品方面的应用,51,8、钛在医疗行业的应用,钛在医疗器械方面，主要用于：人工关节和种植牙、头颅骨、心脏盒、起搏器、牙弓丝、血管支架、假肢、骨髓针、医疗工具、光催化剂等。,52,8、钛在医疗行业的应用,钛制人工关节、假肢

13、等医疗器械,53,8、钛在医疗行业的应用,钛制轮椅,钛制人工辅助心脏,54,9、钛在建筑行业的应用,建筑用钛有近40年的历史，已在几百例建筑中得以应用。目前，日本、美国、中国、英国、苏格兰、法国、德国、西班牙、荷兰、比利时、瑞士、瑞典、加拿大、秘鲁、新加坡和埃及等国家均有建筑物使用了钛。钛作为装饰材料主要有以下几个特点:（1）轻量、强度好且不易生锈；（2）可根据需要调整和控制色彩；（3）与其它材料极易相配,重点使用可提高附加值。,55,9、钛在建筑行业的应用,国家大剧院用钛60吨、杭州大剧院用钛160吨,56,9、钛在建筑行业的应用,日本东京大厦钛建筑,57,9、钛在建筑行业的应用,日本东京湾

14、跨海大桥桥墩,主要是钛钢复合板或钛衬里,58,9、钛在建筑行业的应用,钛制海边护栏,59,10、钛在电力行业的应用,钛制电站用冷凝器,60,11、钛在其它方面的应用,如今，钛已被广泛应用于生活的方方面面，并将在很大程度上改变我们的生活。兵器工业中，钛应用于：坦克、战车、导弹、大小炮体、机枪、喷火器、头盔、防弹衣、防爆手套等。冶金工业中，钛应用于：耐腐蚀容器、电解槽、反应器、浓缩器、分离器、热交换器、冷却器、各种泵和阀、涡轮叶片、连接配管、配件等。海洋工程中，钛用于：海水淡化、海洋石油钻探、海洋热能转换电站等。,61,11、钛在其它方面的应用,美国和欧洲的主战坦克车和装甲车,62,六、钛的国际应

15、用前景展望,全球钛市场 近5年，全球钛材增长速度达10%以上。据测算，未来10年，只要保持5%8%的持续增 长，世界钛材产量将达到2030万吨。美国航空用钛占钛市场60%中国航空用钛占钛市场10%,63,六、钛的国际应用前景展望,预计未来国际钛应用领域的前景将主要体现在以下领域：1、海洋温差发电 2、海水淡化 3、汽车 4、燃料电池,64,1、海洋温差发电,1000MW级的海洋温差发电站板式换热器用钛板将需用2万吨。,65,2、海水淡化,海水淡化装置用的钛蒸发器,66,3、汽车用钛,每年钛在汽车行业的用量在4000吨左右废气处理部件 避震弹簧 发动机进气阀 连接杆 加速器,67,4、钛在燃料电

16、池的应用,燃料电池用钛板,68,六、钛的国际应用前景展望,（1）航空市场钛高端市场与主题市场飞机越先进用钛量越大最先进战斗机F-22，钛占结构重量41%，钛为第一结构金属。最先进发动机V2500，钛占结构重量30%中国战机 J-8II 钛用量 2%J-10 钛用量 3%中国航空用钛差距大，意味着发展空间大。未来中国一定会成为航空钛材生产大国。,69,六、钛的国际应用前景展望,中国大飞机中国大运（西安组装）每架需60吨钛材，生产架数待定。中国商用客机C919（上海组装）每年计划生产150架，每架需20吨钛材 未来20年，中国自身需2300架，总需求达46万吨钛材。,70,六、钛的国际应用前景展望,中国钛产业将随航空工业的发展而增强 目前，中国钛产业属于民用型，85用于一般工业，15用于军工(包括飞机工业)，随着大型客机的立项，进一步投产，钛材使用量将快速增长，中国钛产业的需求将30-40用飞机工业(包括大型客机和支线飞机以及军用飞机)。中国钛产业今后将由世界的大国向强国转变 从2007年开始，中国海绵钛产量迅速提升，跃居世界第一(约4.5万t)，而钛材的实际产量为中国(约2.4万t)为世界第三，从产能和产量跻身于第四大产钛大国。但向产钛强国的转变还有很长的路要走。,71,谢谢!,