科普篇 -------钛工业的现状

发布时间2021-04-16 文章来源:中科锐金 浏览次数:2244

世界钛工业的发展可分为两个阶段。第一阶段的主流始于20世纪50年代。一直持续到80年代中期的技术进步。第二阶段的特征是过渡到钛的工业生产(目前仍在继续)。但是经济成为主导因素,虽然技术仍很重要。

世界钛工业的发展可分为两个阶段。第一阶段的主流始于20世纪50年代、一直持续到80年代中期的技术进步。第二阶段的特征是过渡到钛的工业生产(目前仍在继续)、但是经济成为主导因素,虽然技术仍很重要。

从1980~1990年。世界海绵钛的总产量几乎是稳定增长的,仅在1987年有10%的波动。传统上,钛市场“上下起伏”的原因是对宇宙航天工业的过度依赖,特别是对军工市场的依赖。以美国为例,从表1.1钟可以很好的看出,海绵钛世纪产量占总产能的波动比例在41.6%~86.9%之间。


1.1 美国海绵钛产量(1)及占产能的百分比

年份

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

产能

12600

22000

21000

15800

17900

22300

25200

25000

占产能的比率/%

41.6

72.7

71.5

57.0

70.4

84.6

86.9

81.2

从1990~1995年。从而导致了RMI海绵钛厂和Deeside钛厂(英国)的关闭,主要原因是较低的需求使美国和前苏联(独联体)减少了国防预算,世界海绵钛的总产量锐减25%(见表1.2)。在美国,在TIMET公司在内华达州的亨德森(Hender-son)新建的海绵钛厂(生产能力约为每年5000t)投产后很快得到部分恢复,由于RMI的关闭所造成的产量下降。应当指出的是。真正的原因是在独联体成立之后,1990年的海绵钛产量有很大的不同,事实上,真实产量数据才得以公开。在苏联时期,苏联的产量数据是根据西方专家估计得出的。实际结果证明估计的数据太低。这一解释由过去10年间3个独联体国家、日本和北美的实际海绵钛生产数据(见图1.1)所证实。可以看出,苏联1990年的产量是正确的,在那个时期,在表1.3中,苏联实际的海绵钛产量接近其产能的100%。在1994年的低谷(见图1.1)之后,世界范围内海绵钛产量的增加主要是商用飞机销售量增长的结果。


表1.2 海绵钛生产量

苏联(独联体)

1990

30000

29000

5000

91000

2700

157700

1995

15000

26000

73000

2700

116700

年份

图1.1 海绵钛生产量
(资料来源:《材料每月公告》2000年3月号)

图1.2所示为海绵钛价格的变化曲线。从图1.2中可以看出,海绵钛价格的变化也是“上下起伏”波动的,其原因取决于航空航天时长的需求变化,多年来。1977~1981年间。海绵钛价格降低,飞机销量猛跌,商用飞机订单迅速增多,而随后的1982~1984年间,引起海绵钛价格升高。1985~1995年间。海绵钛价格波动较小,也反映出商用飞机销量的情况。

年份

图1.2   1959~1998年间海绵钛的价格变化情况


Ti-6Al-4V的熔炼及后续加工所增长的成本可粗略估算如下:海绵钛的初始价格约是10美元/kg,二次熔炼铸锭后,成本增加4美元/kg。也可以单凭经验粗略地估计每一个后续加工步骤都使成本翻番,结果轧制阶段后的价格大致是28美元/kg,而成品的价格是约56美元/kg。
为了减少钛工业的这种周期性变化。人们进行了很大努力来开发钛在其他非航空航天领域的应用。前苏联的情况也是如此。这可从戈里林(Gorynin)在圣地亚哥世界钛业大会上所作的报告中得到佐证,表1.3是其引用的部分数据。1995年。Yamada给出了日本国内纯钛轧制品使用情况变化的详细资料。见表1.4。从表1.4中可以看出。在1988~1994年间,市政工程和生活消费品的纯钛轧制品使用量迅速增加。应当指出的是。纯钛的轧制品占到近90%,在日本,而合金级产品仅为10%。


表1.3 苏联钛消费份额

 

1967年前

70年代

90年代(预计)

军事工业

95

60

45

化学工业和重工业

-

28

20

国内工业

5

12

35


1.4  日本国内使用的纯钛轧制品  

时间

1988

1991

1994

化学工业

1399

1338

1261

能源工业

611

957

754

航空航天业

19

23

9

市政工程

21

141

320

汽车工业

0

14

6

生活消费品

0

187

456

医用

0

9

4

其他

1011

712

963

总计

3061

3381

3773


在主要的航空航天工业国家或地区,这从1998年绘制的图1.3中可看出,使用纯钛和钛合金之间的比率是不同的,北美或欧洲,例如。与日本形成鲜明对比的是:在美国、在74%的钛合金市场份额中,而所有β合金总量仅占市场4%的份额,56%的市场为α+β合金Ti-6Al-4V,纯钛仅占市场总额的26%。

表1.3    1998年美国合金市场分布近似图


美国在1990年和1994年间,钛轧制品的市场份额列于表1.5。从表中可以看出,非航空航天产品的份额仅下降了12%,而航空航天领域产品份额的下降要高得多,在此期间。这表明。近年来,这与前面提到的世界钛工业第二阶段的发展相吻合,即经济对钛在非航空航天领域的应用有较大的影响,图1.4表明了其应用持续增长的情况,钛制品在非航空航天的其他重要领域的用量相对增加了。钛产品市场的变化。有利于通过多元化的产品稳定市场,减少对众所周知的周期性的航空航天工业的依赖。


表1.5  美国钛轧制品的市场份额

市场部门

1990

1994

变化/%

军事航天

6500

3200

-51

民用航空

12000

7700

-36

非航空领域

5400

4800

-12

   

23900

15700

-35

图1.4   美国钛轧制品市场份额