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“钛”是什么金属?钛厉害!它承包了近乎所有行业

工品易达2022-10-26焊条9

钛的供应链

钛供应链能分为下列五个部分:

1. 矿石、铌等原初矿产资源的熔炼,透过力学方法获得品味更高的矿砂

2. 透过对矿砂的再研磨纯化,制备铋的铋,用于纯碱金融行业。

3. 透过对铋的水解、还原成等工艺技术方式聚合二水解锰,制备尾端产品多孔钛

4. 透过对多孔钛的锻造研磨,制备分子结构球状的钛锭,用于制造钛材及各种复合材料

多孔钛

多孔钛是指以镁或钠还原成二水解锰获得熔点为98.5%-99.7%的多孔状合金钛。是钛轻工业制造中的最主要就原材料。多孔钛是整个钛合金制造中的一个工业产品,需经过进一步的锻造得到钛锭即轻工业纯钛,然后就可以研磨成适当的钛材或复合材料。

多孔钛的制备:现期轻工业上主要就有镁热弗约(Kroll)法、钠热弗约(Hunter法)和重水弗约。镁热弗约的缺点是还原成剂镁能循环式使用,单炉新增产能大。相对的,钠热弗约食品质量更快,合金沉淀物浓度低,但是单炉制造能力小,钠耗量大。而重水弗约尚处于半轻工业测试期。

纯碱或其应用领域

纯碱俗名铋(TiO2),是一类十分稳定的氟化物,具有卓越的成像和染料操控性,主要就用于紫色无机物染料。它的无污染、最差的如前所述、最差透光性和TNUMBERG25Mi,被认为是现期世界上操控性最合适的一类紫色染料,广为应用领域于油漆、塑胶、纺织、印刷品纸张、化工、塑料、护肤品等轻工业。

纯碱轻工业制造方法有硫酸法和氯化法两种:硫酸法制造工艺技术成熟,设备简单,但缺点是制造流程长,对环境污染严重;氯化法技术先进,新增产能大,食品质量高,透光性和粒度分布范围窄,同时,氯气还能循环式使用,缺点就是对原材料要求太严格,原材料必须是TiO2浓度 90%-95%的天然或人造铌或钛渣。

硫酸法纯碱制造工艺技术

氯化法纯碱制造工艺技术

铋有三种晶体形态,分别为铌型、锐钛型和板钛型。其中板钛型不能用于染料使用,在轻工业中作为染料使用的主要就是锐钛型和铌型纯碱。

锐钛型纯碱具有熔点高、粒子细小均匀、成像操控性好、折射力强、消色力高、遮盖力强,且吸油量低、水分散性高等缺点,主要就用于油漆、纸张、化工、塑料、玻璃、护肤品、肥皂、塑胶和纺织等轻工业。铌型纯碱除具有锐钛型纯碱的缺点外,还具有更快的耐候性和遮盖力,主要就用于高级轻工业染料、有光乳胶油漆、塑胶,有较高消色力和耐晒要求的塑料材料、高级纸张油漆层和蜡纸等。从染料操控性看,铌型纯碱优于锐钛型纯碱,铌型纯碱中又以经表面包覆处理的产品居多。

现期,纯碱金融行业正在经历三大调整:

(1)世界纯碱产量增长相对缓慢,而亚太地区尤其是我国的纯碱产量快速增长,世界纯碱金融行业向亚太地区尤其是我国进行转移的态势非常明显;

(2)随着下游对纯碱操控性提出更高的要求,对纯碱进行包膜处理成为重要方式,各种专用型纯碱不断涌现,纯碱金融行业由通用品向专用品方向发展方兴未艾;

(3)纯碱分为锐钛型和铌型两种类型,锐钛型纯碱尽管因其较高的性价比仍旧占据部分市场份额,但是铌型纯碱以其优异的操控性仍是金融行业未来发展的大趋势。在我国纯碱产品结构中,铌型纯碱所占的比例不断提升,约占57%,但是仍然远远低于世界90%的比例。我国纯碱产品结构正积极向铌型纯碱方向转变。综上所述,我国纯碱金融行业尤其是专用铌型纯碱前景依然看好。

钛合金和复合材料应用领域

钛是20世纪50年代发展起来的一类重要的结构合金,复合材料具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无污染无磁、可焊接、生物相容性好、表面可装饰性强等特性,广为应用领域于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、体育用品等领域。世界上许多国家都已经认识到复合材料材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用领域。

钛制品需求结构在地区上存在明显差异。在拥有发达的航空航天和军工国防轻工业的北美和欧盟地区,尤其是美国,大约50%以上的钛制品需求来自于航空航天和军工国防领域。而在日本,来自化工等金融行业的轻工业用钛占据了需求的主导地位。据日本钛协会统计,航空航天只占到日本钛需求的2%-3%。与日本的情况颇为类似,我国钛制品需求大部分来自化工和能源领域,航空航天只占到10%。虽说中国已成为全球最大的钛合金制造国和消费国之一,不过大部分制造一直局限于等级较低的钛,用于自行车架、高尔夫球杆或化工金融行业使用的防腐管材。但是近年来航空航天用钛量在亚洲地区出现明显增长,可见,钛市场的前景比较光明。

航空航天领域

航空航天领域用钛大国集中在西方国家,尤其是美国,60%的钛材都应用领域到这个领域。亚洲国家,日本和中国在此领域中钛的投入量均在10%左右。但是近年来随着亚洲航空航天的飞速发展,钛在航空航天领域的消费量将会随之增长。从全球角度来看,航空业对钛市场起着决定性的作用,从历史上看,钛金融行业大的周期轮回都和航空业的冷暖密切相关。

复合材料在飞机的主要就用途如下:

(1)减轻结构重量、提高结构效率:先进的战技操控性(如超音速飞机)要求飞机具有比较低的结构重量系数(即:机体结构重量/飞机正常起飞重量),而复合材料具有强度接近中强钢但密度小的特点,代替结构钢和高温合金,能大幅度减轻结构重量,同时也能节省费用;以发动机为例,有统计数据显示,飞机发动机的质量每降低一公斤,使用费用可降低约220-440美元。

(2)符合高温部位的使用要求:复合材料具有耐热性好的特点,如常用的Ti-6Al-4V能在350℃下长期工作,因此在飞机的高温部位(如后机身等)可取代因高温使用操控性不能满足要求的铝合金;TC11能在500℃下长期工作,在发动机的压气机部位可取代高温合金和不锈钢。

(3)符合与复合材料结构相匹配的要求:为减轻结构重量和满足隐身要求,先进飞机大量使用复合材料,复合材料与复合材料的强度、刚度匹配较好,能获得很好的减重效果。同时,由于二者电位比较接近,不易产生电偶腐蚀,因此适当部位的结构件和紧固件宜采用复合材料。

(4)符合高抗蚀性和长寿命的要求:复合材料具有较高的疲劳寿命和卓越的耐腐蚀操控性,能提高结构的抗腐蚀能力和寿命,满足先进飞机、发动机高可靠性和长寿命的要求。

军用武器的开发与采购不断向着轻便、灵活方向发展,为了满足战斗机对战斗操控性要求,除了采用先进的设计技术外,还必须采用额操控性卓越的材料以及先进的工艺技术制造技术。大量选用复合材料、提高先进复合材料应用领域水平就是重要措施之一。自20世纪60年代以来,国外军用飞机的钛量逐年增加,当前欧美设计的各种先进军用战斗机和轰炸机中复合材料用量已经稳定在20%以上,并且新机型的用钛量占比正在大幅提升。

汽车金融行业

降低燃油消耗、减少有害废弃物(CO2、NOX 等)排放已经成为汽车金融行业技术进步的主要就动力和方向之一。研究表明,轻量化是实现节省燃料、减少污染的有效措施。汽车的质量每降低10%,燃料消耗可节省8%-10%,废气排放可减少10%。在驾驶方面,汽车轻量化后加速操控性提高,车辆控制稳定性、噪音、振动方面也都有改善。从碰撞安全性考虑,汽车轻量化后,碰撞时惯性小,制动距离减少。

汽车轻量化的首选途径就是用高比强度的轻质材料,如铝、镁、钛等替代传统的汽车材料(钢铁)。钛在赛车上的应用领域已有许多年的历史现期赛车几乎都使用了钛材,随着全球汽车轻工业的发展,汽车用钛还在快速增加。

汽车使用钛的缺点有:减轻重量,降低燃料消耗;改善动力传输效果,降低噪音;减少振动,减轻部件载荷;提高车的持久性及环境保护。

医疗金融行业

钛在医疗领域有着广为的应用领域。钛与人体骨骼接近,对人体组织具有良好的生物相容性、无污染副作用。人体植入物是与人的生命和健康密切相关的特殊的功能材料。同其它合金材料相比较,使用钛及复合材料的优势主要就有下列几点:1 质轻;2 弹性模量低;3无磁性;4 无污染性;5 抗腐蚀性;6 强度高、韧性好。外科植入物中的复合材料用量正以每年5%-7%的速度增长。采用钛及复合材料制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种合金件移植到人体中,获得了良好的效果,被医学界给予了很高的评价。

化工金融行业

钛具有卓越的耐腐蚀操控性、力学操控性和工艺技术操控性,被广为应用领域于国民经济许多部门。特别是在化工制造中,用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有合金作为耐腐蚀材料。这对增加产量,提高食品质量,延长设备使用寿命,减少消耗,降低能耗,降低成本,防止污染,改善劳动条件和提高劳动制造率等方面都有十分重要的意义。

钛合金已成为化工装备中主要就的防腐蚀材料之一,并在化工装置中已确立了他的耐腐蚀地位。作为化工设备中的理想材料,钛也愈来愈引起工程技术人员的重视。

经过多年的推广,钛或其合金已作为一类优异的耐腐蚀结构材料在化工制造中得到了广为应用领域。现期钛设备的应用领域已从最初的纯碱与烧碱轻工业扩展到氯酸盐、氯化铵、尿素、有机合成、染料、无机物盐、农药、合成纤维、化肥、和精细化工等金融行业,设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。

调查结果表明钛换热器占57%,钛阳极占20%,钛容器占16%,其他占7%。在化学轻工业中以两碱为主,化工设备中钛换热器用量最大。

近年来,我国钛材的制造技术提高迅速,航空航天用钛,军事用钛,汽车用钛等增长都很迅速,尤其是航空航天领域,有赶超化工用钛的趋势。总体而言,化工用钛的技术浓度小,产品附加值低,化工用钛比例不可避免会逐步下降。

海洋工程

随着科学技术的发展和陆地资源日趋枯竭,人类开发利用海洋已经提到日程上来了。钛对于海水有优异的耐蚀操控性,大量运用于海水淡化、舰船、海洋热能开发和海底资源开采等领域。

早在20世纪60年代,我国就已经开始了对钛及复合材料在船舶及海洋工程装备上的应用领域研究,并做了大量工作,已基本形成了牌号较多、操控性各异、品种规格齐全的船用复合材料体系。由于钛及复合材料自身所具备的特性,使其在舰船以及海工装备的应用领域上具有得天独厚的优势,因而被广为应用领域于核潜艇、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、海水管路、冷凝器、热交换器等。

在舰船应用领域方面,现期我国舰船用钛量非常少,占船舶总重量的比例不超过1%,舰船及海工装备用钛及复合材料领域发展潜力巨大。此外,在海水淡化以及滨海电站方面,由于我国现期海水淡化以及滨海电站市场需求巨大,在进一步降低复合材料成本以及提高食品质量稳定性的情况下,钛的市场应用领域前景将非常广阔。

日常生活

钛在日常生活中的应用领域非常广为,可谓无处不在,例如高尔夫球头、自行车车架、网球拍、轮椅、眼镜架等都会应用领域到钛。

钛以其轻质、强度高的特性在体育用品中的应用领域,从最早的网球拍、羽毛球拍逐步扩展到了高尔夫球头、球杆以及赛车等。复合材料做成的自行车车架也颇受欢迎,现期有近50家公司制造钛自行车,美国早已是最大的钛自行车制造商和消费国。钛轻质的特点也应用领域到眼镜架中,而且钛又不易与皮肤发生过敏,并且钛表面经阳极处理可有绚丽色彩,因此从20世纪80年代初就开始应用领域于镜架中。

近几年,钛在人类日常生活中的应用领域在不断扩展,且发展速度很快,应用领域技术也更趋成熟、完善。在钛的日常生活品应用领域方面,美国和日本走在前面。

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