一、钛合金
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。
目前,我国急需的钛合金短板产品有钛合金型材、深海装备用钛合金大规格材料及大型部件、高强高韧钛合金材料、紧固件用钛合金高品质棒丝材、飞机液压系统用钛合金管材及管路系统制备成形技术、海水管路系统用钛合金超大口径无缝管材及管件和核动力用钛合金异型管材。
二、钛合金的分类及用途
钛合金按用途可分为:耐热合金、高强合金、耐蚀合金(钛-钼,钛-钯合金等)、低温合金以及特殊功能合金(钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金)等。
尽管钛及其合金应用的历史不长,但由于它那超众的性能,已经获得了多个光荣称号。首先荣获的称号就是“空间金属”。它重量轻、强度大又耐高温,特别适于制造飞机和各种航天器。目前世界上生产的钛及钛合金,大约有四分之三都用于航空航天工业。许多原来用铝合金的部件,都改用了钛合金。
钛合金主要用于飞机及发动机的制造材料,如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、发动机罩、排气装置等零件以及飞机的大梁隔框等结构框架件。航天器主要利用钛合金的高比强度,耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机也都使用钛合金板材焊接件。
三、钛合金产业链
四、国内外钛材料技术水平差距
1、钛合金材料技术水平
在高温钛合金方面,我国高温钛合金研究和应用主要集中在600℃和650℃高温钛合金,与国外600℃高温钛合金相比,国内高温钛合金的总体稳定性低于国外;在耐蚀钛合金方面,我国成功地仿制了Ti-15Mo、Ti-32Mo、Ti-15Mo-0.2Pd、Ti-2Ni、Ti-0.2Pd、Ti-0.3Mo-0.8Ni、Ti-0.5Ni-0.05Ru等合金,但研究工作还不是很充分、深入,基础研发能力不足。在高强高韧钛合金方面,总体性能稳定性和组织均匀性还低于国外。在船用钛合金方面,我国研制的船用钛合金材料品种有板材、管材、型材、锻件、铸件等。与国外发达国家相比,在船用钛合金应用研究方面还存在较大的空白。在低成本钛合金方面,美国、日本等国研制的成本相对较低的钛合金,均得到实际应用。我国在这方面的总体研究工作缺乏应用验证考核以及大力的应用推广宣传。
2、钛材加工技术水平差距
在钛合金精密铸造技术方面,近年来,国外钛合金精铸技术发展很快,开发了钛精密铸造+热等静压+热处理技术,以及浮熔铸造技术等。我国的钛精铸技术起步晚,受到整个工业技术发展水平的制约,同国外相比精密铸造技术还有较大差距。在钛合金等温锻造技术方面,国外钛合金等温锻造的研究已有30年的历史,等温锻造的大型钛合金锻件已经生产了几十种。等温锻造的硬件条件已很成熟,如温控器、常应变率控制器和微型计算机的反馈系统等。低应变速率等温锻造可以显著改善钛合金的显微组织质量。而国内钛合金等温锻造的研究起步较晚,只有个别钛合金产品采用了等温锻造,锻造工艺控制等方面还有待提高。在钛合金表面处理技术方面,国外钛合金表面处理主要采用微弧氧化、热扩散、气相沉积、热喷涂、离子注入、激光表面合金化等技术在钛及钛合金表面制备耐磨和抗高温氧化防护涂层,并在钛合金产品上得到普遍应用,而国内的钛合金表面处理技术的研究起步相对较晚,现在仍处于起步阶段,个别航空件产品进行了应用研究。在钛合金回收利用及快速成型等技术方面,在超塑性成形、钛合金返回料回收利用、钛合金激光熔化堆积快速成型等技术方面国内外的差距很大。
3、钛材产品
在大型钛合金锻件方面,在钛合金大型整体模锻件的生产的装备和技术水平方面,我国与美、俄等先进国家有较大差距。在钛合金大规格管材方面,国外对于钛合金大规格管材主要采用挤压及热轧工艺进行生产,目前国内主要采用挤压、锻造等工艺来制备大规格钛合金管材,采用挤压可生产的管材尺寸较小。在钛合金高端装备方面,国外钛及钛合金在舰船、海洋工程上已经得到广泛的应用。我国还处于刚刚起步的阶段。在大规格钛合金厚板方面,欧美国家凭借技术和设备优势,突破了大规格钛合金厚板的制备技术,制定了相应的技术规范,可批量生产多种
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