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  • 发布时间:2021-03-15   来源:钛锆铪工业网  点击量:64

     【一】钛合金应用领域
      一、钛合金在海洋工程上的应用现状及前景展望占地球表面积约71% 的海洋中蕴藏着丰富的资源, 开发海洋、利用海洋,让海洋成为我们巨大财富的源泉, 这已成为人们多年来努力的方向之一。但是,由于海水中含有大约3.5% 的含盐量,因此, 海水具有腐蚀性。此外, 海洋中的某些生物污染也加速了海水的腐蚀。
      钛是一种物理性能优良、化学性能稳定的材料。钛及其合金强度高、比重小, 耐海水腐蚀和海洋气氛腐蚀, 可以很好地满足人们在海洋工程方面应用的要求。经过钛业界人士和海洋工程应用研究人员多年的努力, 钛已经在海洋油气开发、海港建筑、沿海发电站、海水淡化、船舶、海洋渔业及海洋热能转换等领域取得了广泛的应用。现在, 海洋工程用钛已成为钛民用应用的主要领域之一。
      前景展望:
      海洋工程作为新兴的钛的民用市场, 近年来发展很快。随着世界能源危机的进一步加剧, 世界各国将投入大量的人力和物力开采海底石油资源和其它矿物资源;全球性淡水日益缺乏的趋势中, 各个沿海国家都将利用海水来制取淡水;况且, 各军事大国的海军装备竞争日益激烈等等, 这些都离不开钛及钛合金材料。因此, 钛及其合金在海洋工程上的应用会越来越广泛。预计海洋工程用钛有望成为钛材的一个较大的应用市场。
      二、钛合金民用健康产品市场情况
      1、目前市场情况
      目前,国内外餐具、炊具材料广泛使用的是铁、铝、不锈钢这些材料,在使用中对人体都或多或少会产生一些不利于健康的因素:
      ①铁锅:到了菜里的铁,是三价铁,人体是不能吸收,人体只能吸收二价铁。
      ②铝锅:在高温酸、碱条件下会有铝溶出,引发铝中毒,是不安全的。国际卫生组织明文禁止铝锅接触含有盐类的食品使用。
      ③不粘锅:大部分是采用“特富龙”
      涂料,美国政府指控它是致癌物质。特富龙在高温下,会释放出十几种有害气体,导致一些呼吸道敏感的动物死亡。
      但这些气体对人体的毒害作用还没有确定。
      ④搪瓷餐具:涂在搪瓷制品外层的实际上是一层珐琅质,含有硅酸铝一类物质。因为翻炒的碰撞摩擦,极易造成破损,使硅酸铝一类物质便会转移到食物中去。
      ⑤陶锅、砂锅:潜在危害主要有两方面:一是土砂锅的釉质,二是“伪紫砂”。“伪紫砂”添加铁红粉、二氧化锰等化学颜料配制加工而成,用化工制剂进行增色制造而成,而非真正紫砂。
      2、钛健康产品优势
      钛健康产品的优势是在钛金属表面生有一层牢固的氧化钛化合物薄膜,化学性质极其稳定,甚至酸中的“王水”都奈何不了它。钛锅在烹饪时不与食材发生化学反应。所以能烹饪出食材的原汁原味,纯钛锅是唯一可以用来煎中药的金属锅。
      在美国和日本,人们称钛锅是美味锅,原汁原味的美味就是健康元素。
      钛锅的热功能优异:能低温、快速、低油脂的烹饪出绿色佳肴,最大限度地保留食材的营养成分和口感。高营养的绿色食品是健康元素。
      钛制餐具、炊具的使用优势体现在以下几个方面:
      ⑴强防腐蚀性:比不锈钢更耐腐蚀,即使盛装腐蚀性最强的“王水”(浓硫酸与浓硝酸的混合物)也毫无锈迹,长时间烹煮和存放酸性和碱性的食物也不会产生金属异味,还可以用来煲中药。
      其它金属的锅具无法做到这一点。
      ⑵高硬度:比不锈钢的硬度高很多,耐磨、耐刮,半永久使用。
      ⑶重量轻:太太使用很轻松,重量只有铁锅的一半,使用轻便。
      ⑷无需保养:丈夫使用很放心 高温烧不坏,摔不坏,无需保养。
      ⑸抗菌性:具有天然的光触媒抗菌效果,在自然光线下具有天然的抗菌作用,卫生、无细菌污染。
      ⑹不粘效果:良好的不粘效果,和铁锅相当,但不能完全不粘。
      ⑺节能:省时节能,传热速度是铁锅的7 倍,是复合底钢锅和合金锅的数十倍,炒菜节省能源。
      ⑻生物亲合性:是人体亲和金属长时间接触也不会过敏,医疗上已取代不锈钢作为“人骨”植入人体内。
      ⑼使用范围:可以使用火炉和陶磁炉⑽健康性:99.75%高纯度的钛金属制成无涂层,是最健康安全的金属锅具。
      ⑾表面不粘性:电解研磨更加全面彻底,不存在机械抛光遗留的有害粉尘颗粒,电解研磨的钛锅呈现细微的凹凸表面,可以提升传热速度和不粘性。
      ⑿众人眼中的形象:在公众眼中钛是用来做航天飞机、核反应堆、首饰、眼睛架高尔夫球棍等奢侈品。
      钛金属拥有这样绝佳的特性,同时钛也是非常难以加工的金属。对钛加工技术和加工手段的了解和认识制约了相关企业进入这一领域,到目前,国内钛制餐具、炊具还是一块处女地,正在等待有识之士的开发。本项目技术生产的钛制餐具、炊具克服了纯钛金属难展现艺术性的难度和美感的刻板印象,并有着鲜艳的颜色, 让科技与生活工艺完美结合。使千家万户真正体会到“要健康,用钛锅!”
      三、钛合金建筑装饰材料应用介绍
      金属材料用于建筑,特别是屋顶,首先应用的是铜,依次开发使用的是表面处理过的钢板、铝、不锈钢和钛。随着国民经济的持续发展和人民生活水平的不断提高,人们对城市建筑物的要求,特别对建筑物的美观性要求越来越高。
      近年来建筑师追求使用比传统材料更高级的新型建筑材料。钛金属具有许多非常优异性能,完全满足对建筑材料的许多特殊性能要求,因而倍受建筑师和建筑业的青睐。
      日本是首先将钛应用于建筑物的国家,也是在建筑物上应用钛最多的国家。
      其主要是应用于建筑物的屋顶,以及大厦幕墙、港口、桥梁、隧道、外壁、门牌、栏杆、管道等。英国、法国、美国、西班牙、荷兰、加拿大、比利时、瑞士均有建筑物使用钛金属作屋顶和幕墙的范例,瑞典、新加坡和埃及等国家也在一些新建筑上开始使用钛金属。1997 年西班牙毕尔巴鄂市的古根海姆博物馆就是采用钛金属板构造出去曲面的建筑造型。阿布扎比机场也选用了钛,且用量几百吨,该机场是世界上第一将钛作为建筑结构材料使用的机场。
      我国最先提出应用钛金属的建筑是国家大剧院,最先应用的是杭州大剧院。
      应用钛金属的建筑还有中国有色工程设计研究总院大门厅、杭州临平东来第一阁、上海马戏杂技场屋顶和大连圣亚极地世界等。用于城市雕塑的有陕西省宝鸡市河滨公园内的钛雕塑“海豚与人”、河北省邢台市中心广场的钛雕塑“乾坤球”、陕西省宝鸡市步行街的钛雕塑“雄鸡报晓”等。
      我国钛金属生产技术基本成熟,生产设计规模很大,但销售市场不大,经济效益不理想,主要是缺少客户满意的技术经济性能好的产品。我国目前的建筑用钛现状如下:
      1、产品单一:作为结构材料,没有足够的品种以供使用者选择。作为表面装饰材料,目前我国没有形成较大的钛表面处理规模生产企业,加工还停留在手工作坊生产方式阶段,这不利于大面积使用钛作为装饰用材。
      2、品位低:没有较高品质的产品,更没有钛及相关复合材料的大量供应,只能生产一些模型、城雕、工艺品等,没有品位较高的表面装饰材料及其生产手段。
      3、价格高:由于没有稳定的高品质的产品,不可能有大面积的广泛应用,导致使用量小、价格高,更不利于推广使用。
      4、设计者因素:我国没有类似职业培训制度,新材料发明后没有在建筑设计师思维中储存下来,导致在建筑原创设计图很少把钛金属设计进去,用途就显然少了。
      近年来随着全球海洋化的进展以及钛原材料价格不断下跌,钛在建筑、装饰领域的需求量和应用范围正在不断拓展,预计今后几年在建筑、装饰行业钛材需求量将达5000 吨以上,海洋工程和海岛建设钛材需求量将达5000 吨以上,造船工业用钛量将达5000 吨以上。
      而我国现在还没有一家专业从事建筑装饰用钛材生产企业,只是将工业用材料简单的应用于民用领域,与市场和行业需求差距较大,急需建立专业化生产线,满足这一领域的各项专业化需求。
      钛是目前能大量生产的、价格最低的、几乎完全不被海水腐蚀的金属。作为建筑材料,钛材的反射率较小,并呈现淡银灰色,拥有迷人的金属自然光泽。
      宝鸡钛产业研究院将生产建筑装饰用钛材,主要是应用于建筑物的屋顶,其次是大厦的幕墙、港湾设施、桥梁、海底隧道、外壁、装饰物、小配件类、立柱装饰、外装、纪念碑、标牌、门牌、栏杆、管道、防蚀被覆等。项目利用国内现有钛板、钛卷带为原料,采用整形抛光、压花技术,使板材表面光亮,色泽一致并具有金属花纹;采用大面积板材阳极氧化着色技术,为板材表面着色,形成多彩颜色,满足建筑、装饰类材料的需求。
      四、航空用钛合金研究进展
      钛元素分布比较广泛,其含量超过地壳质量的0.4%,全球探明储量约34 亿吨,在所有元素中含量居第10 位(氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛)。
      美国科学家在1910 年采用“钠法”(钠还原TiCl4)最早获得金属钛,但是钛工业并没有随着钛的发现立即得以发展。
      直到第二次世界大战后的1948 年,卢森堡科学家发明的“镁法”(镁还原TiCl4)在美国用于生产之后钛工业才开始起步。
      钛比钢密度小40%,而钛的强度和钢的相当,这可以提高结构效率。同时,钛的耐热性、耐蚀性、弹性、抗弹性和成形加工性良好。由于钛具备上述特性,从一出现钛合金就应用于航空工业。1953 年,美国道格拉斯公司出产的DC-T 机发动机防火壁和短舱上首次使用钛材,开始钛合金应用于航空的历史。
      航天飞机是最主要的、应用范围最广的航空器。钛是飞机的主要结构材料,也是航空发动机风扇、压气机轮盘和叶片等重要构件的首选材料,被誉为“太空金属”。飞机越先进,钛用量越多,如美国 F22 第四代机用钛含量为41%(质量分数),其F119 发动机用钛含量为39%,是目前用钛含量最高的飞机。钛合金研究起源于航空,航空工业的发展也促进了钛合金的发展。航空用钛合金的研究一直是钛合金领域中最重要、最活跃的一个分支,但其发展也极其艰辛,如人们花费十几年的精力克服航空发动机用钛合金的“热障”问题。
      从合金基体相组成角度对钛合金进行归类。以飞机为航空器的代表,着重介绍钛合金在航空发动机、飞机机身、航空紧固件等方面的应用研究情况。
      【二】钛合金市场现状分析
      钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属,近年来,我国频频发布政策鼓励钛合金材料的研发、生产及应用。在全球市场中,钛合金材料主要应用于航空工业、国防军工以及其他工业。其中,在航空工业的应用需求最大,约占50%,主要是用于飞机和发动机的制造。在我国钛材的需求结构中,钛加工材料主要应用于化工领域,而国内航空航天用钛材的比例仅为20%,说明我国航空用钛材市场还存在较大潜力。目前,在高端钛合金领域,我国能够批量生产军用航空钛合金棒丝材的企业较少,呈“双寡头”的竞争格局。
      1、政策鼓励钛合金材料的发展
      钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。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。近年来,我国也频频发布政策鼓励钛合金材料的研发、生产及应用。2019年,据《产业结构调整指导目录(2019征求意见稿)》披露的信息显示,将高性能超细、超粗、复合结构硬质合金材料及深加工产品、低模量钛合金材料、耐蚀钛合金材料、航空航天用钛合金紧固件等列为产业结构调整鼓励类项目。
      2016-2020年我国钛合金材料相关鼓励政策
      2、钛合金材料主要应用于航天、军工领域
      在全球市场中,钛合金材料主要应用于航空工业、国防军工以及其他工业。其中,在航空工业的应用需求最大,约占50%,主要是用于飞机和发动机的制造。
      2019年全球钛合金材料市场需求结构(单位:%)在我国钛材的需求结构中,钛加工材料主要应用于化工领域,与全球相比最主要的差别在航空领域,全球范围内航空用钛材始终占据钛材总需求的53%左右,而国内航空航天用钛材的比例仅为20%,说明我国航空用钛材市场还存在较大潜力。
      2019年中国钛加工材的应用需求结构(单位:%)3、国内高端钛合金市场呈“双寡头”竞争格局在国内钛合金市场中,目前能够批量生产军用航空钛合金棒丝材的企业主要是:西部超导、宝钛股份和湖南金天钛业科技有限公司。其中,西部超导和宝钛股份是业内的龙头企业,两家公司的相关分析如下:
      中国钛合金行业龙头企业对比分析
      4、航空航天用钛材需求前景广阔
      2009-2017年,中国航空航天用钛材销量的年复合增长率为16%,同时考虑到国内目前航空航天用钛材占比远低于全球范围内航空航天用钛材占钛材总需求的50%的比例,假设未来几年年的复合增长率保持不变,至2025年,我国航空工业钛材需求量将达2.5万吨。

    钛合金应用领域及市场现状分析
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