钛及钛合金的应用范围
1970-01-01
为减少钛金属应用过高成本造成的负担,一方面发展了残钛处理工艺,另一方面开发了近净成形、超塑成形、精密铸造和粉末冶金以及热等静压与扩散连接等高新技术。比如通过制粉、成型、烧结或热等静压固结方法加工而成的粉末冶金制品为近净成形件,材料利用率高达80%,既降低了材料消耗,又明显减少了切削加工量。又如大型薄壁精密铸造技术在钛合金中的应用,使钛铸件性能接近钛锻件,而成本降低50%左右。 钛及钛合金的主要消费领域首先是航空工业。20世纪80年代,美国航空工业用钛占钛材总用量的74.8%,俄罗斯、英国等也主要用于航空工业,日本90%的钛材用于民用工业。近年来,钛材在非航空航天工业中的应用不断增加,航空航天仍居“主打”地位。从1952年钛在道格拉斯DC-7班机上用作发动机短舱和隔火壁开始,至今许多飞机的结构件均已使用钛合金制造。在波音757、超音速SR-71黑鸟、F-22喷气战斗机、空间卫星和导弹上,钛零件都起到极为关键的作用。如飞机内的风扇圆盘、发动机叶片等均为钛铸件和锻件制造。 钛的第二项应用领域则与利用其抗蚀能力相关。其中用量最大是作氯碱生产的电极材料。钛阳极使用寿命为石墨阳极的10倍,使产能提高近1倍,节电15%。年产1万吨苛性钠,约需5吨钛。 在航海业的船舶制造中,钛曾有过昔日辉煌。前苏联制造的6~7艘3000吨级核潜艇中每艘用钛量高达560吨(其阿尔法级潜艇的钛用量在908吨以上)。近年来在海洋油气勘探与开发方面钛则显示了巨大的威力,仅1997~1999年期间欧洲在北海油气开发方面就投入了150亿美元,用于建造21个悬浮式生产作业船和64个平台。一个新平台的生命安全系统需50~500吨钛,楔形应力接头需50~100吨钛,可伸缩升降器需400~1200吨钛,固定升降器需1400~4200吨钛。 在能源工业中已知用钛作发电装置的冷凝器和热交换器,如我国台州电厂、上海金山热电厂和镇海发电厂的发电机组都选用了钛管冷凝器,用钛量约700吨。秦山和大亚湾核电站都选用了全钛冷凝器。近年来在地热井地热开发方面,钛也大展风采,充分显示了自身的抗蚀能力。在地热卤水的高温腐蚀性环境中用作动力蒸汽涡轮,其他材料皆因寿命短而不得不被钛取而代之。用钛的优点在于能提高采热的生产率和地热井的寿命。20世纪90年代开始美国在南加州Salton Sea地区打了一口温度高达300℃的地热井,至令已使用Ti-6Al-4V-0.1Ru合金热轧无缝管227吨。估计今后十年内世界各地地热开发的用钛量可能达到2400吨。我国西藏地区的羊八井电站如采用钛材,其面貌将大为改观。 |