我国钛材产量居世界前列,但高端产品加工能力不足
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海绵钛需进行真空电弧炉熔铸成钛锭(或钛合金),再锻制或扎制成相应的管材、板材或丝材,方能在工业中应用。板材、棒材、管材为主要钛产品,占整体钛材比重分别为50%,20%和20%。而加上丝材、铸件及一些新品钛材,2014年我国钛材总产量达到4.97万吨。
2005-2014年我国主要钛材产量(吨)
2005-2014我国钛材总产量(吨)
我国钛材产量整体呈上升趋势,局部因国家经济发展水平放缓也呈下降趋势,但总量依然保持较高水平,随着经济的逐步复苏,产量有继续上升的势头。而且在全球钛材加工中,占全球总量比例均达到30%左右。
2013年全球钛材产量及占比(单位:吨)
虽然钛资源丰富,但由于钛的特殊性质,加工工艺较为复杂。钛合金的加工性为45#钢的20-40%,硬度<HB300,会出现强烈的粘刀现象;HB>370又太硬使加工困难,最好加工的具有硬度HB300-370的钛合金。影响其可切削性的主要原因简述如下:1)气体杂质(氧、氮和氢等)对钛合金的可切削性有很大影响,因为钛的化学活泼性高,很容易与气体杂质化合。当温度超过600度,钛被氧化,形成脆化层,即所谓“组织α化层”;与氢产生氢脆性;与氮在高温下形成硬而脆的TiN。2)钛合金塑性小,明显影响其切削时的塑性变形。钛合金的变形系数仅为1甚至小于1,而普通碳钢的变形系数为3左右。切削时切屑与前刀面有极小的接触面,使接触区压力和局部温度高,刀具磨损快。3)钛合金加工时会产生严重的加工硬化。4)当C>0.2%,钛合金会形成硬的碳化物,使刀具产生磨粒磨损,使切削性下降。因此,虽然我国钛材产量居世界前列,但由于加工工艺与发达国家还有较大差距,因此高端钛材还需进口。
2014年,我国的钛加工材实现净出口,钛加工材净出口量为6930t,同比增长16.5%。钛材出口增长主要是以中低端产品出口为主,如:钛棒、厚板等技术含量低的品种。
2014年中国钛制品进出口统计
2014年,中国共生产钛加工材49660吨,同比增长11.7%,国内销售量为42730吨,同比上涨了10.9%。其原因主要是由于国内电力、军工等行业的需求增长。从国内钛材加工行业来看,主要是宝钛、宝钢、西部材料三家巨头。2014年三家公司总共生产22414吨钛材,占全国比例为45%,行业集中度很高。
2014年中国钛加工材生产企业产量统计(吨)
从海外的情况来看,国外钛工业主要集中在美国、俄罗斯和日本三个国家。由于军事需求减少,近10年来世界钛材产量一直徘徊在5万吨左右。在生产技术方面,克劳尔法仍是生产海绵钛的主导工艺。电子束冷床炉熔炼技术已在钛铸锭的制备上进行了商业化应用,大型锻件和精密锻造技术正在不断地发展,激光成型等近净成型技术正在不断地得到应用。一些常规加工技术如锻造、轧制等已完全实现了计算机自动控制,人工神经网络模型在钛合金中的应用解决了一些钛合金的实际问题。
海外主要钛生产商产能及简要情况介绍
世界钛技术的发展趋势为:钛的低成本化制备、加工技术,包括海绵钛生产、钛合金材料设计及加工过程等的低成本化;大型优质钛合金坯料制备技术,包括新型电子束和等离子冷床炉熔炼技术;高效、短流程钛合金加工技术,包括单次冷床炉熔炼直接轧制技术,钛带连续加工技术生产等;近净成型技术,包括激光成形、精密铸造、精密模锻、超塑成型/扩散连接、喷射成形等;钛的推广应用技术,包括生物医用钛、汽车用钛、建筑用钛等。
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