科普篇 -------钛工业的现状

发布时间：2021-12-07 文章来源：中科锐金浏览次数：2747

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），虽然技术仍很重要，但是经济成为主导因素。

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。

表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，世界海绵钛的总产量锐减25%（见表1.2），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，从而导致了RMI海绵钛厂和Deeside钛厂（英国）的关闭。在美国，由于RMI的关闭所造成的产量下降，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。应当指出的是，1990年的海绵钛产量有很大的不同，事实上，真正的原因是在独联体成立之后，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，在表1.3中，苏联1990年的产量是正确的，在那个时期，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

年份	美国	日本	英国	苏联（独联体）	中国	总数
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，多年来，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。1977~1981年间，商用飞机订单迅速增多，引起海绵钛价格升高，而随后的1982~1984年间，飞机销量猛跌，海绵钛价格降低。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，在日本，纯钛的轧制品占到近90%，而合金级产品仅为10%。

表1.3 苏联钛消费份额

时间	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

表1.4 日本国内使用的纯钛轧制品

时间	1988年	1991年	1994年
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，例如，北美或欧洲，使用纯钛和钛合金之间的比率是不同的，这从1998年绘制的图1.3中可看出。与日本形成鲜明对比的是：在美国，纯钛仅占市场总额的26%，在74%的钛合金市场份额中，56%的市场为α+β合金Ti-6Al-4V，而所有β合金总量仅占市场4%的份额。

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，在此期间，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。这表明，近年来，钛制品在非航空航天的其他重要领域的用量相对增加了，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