一、鈦工業(yè)的發(fā)展

鈦及其合金由于密度小(4.51g/cm3),、強度高（有的達到1000MPa）,、比強度大、高低溫性能優(yōu)異,，因此首先被廣泛應用于航空,、航天等行業(yè)，成為軍事工業(yè)不可或缺的結(jié)構(gòu)材料,。除此之外,，鈦及其合金在很多化學介質(zhì)中優(yōu)異的耐腐蝕性能及其它綜合性能，又被石油,、化工,、醫(yī)藥、體育等民用行業(yè)廣泛接受,，逐步取代各種金屬材料,，在短時間內(nèi)躍居金屬材料使用的第三位。

鈦元素發(fā)現(xiàn)于1789年,，1908年挪威和美國開始用硫酸法生產(chǎn)鈦白,，1910年在試驗室中第一次用鈉法制得海綿鈦，1948年美國杜邦公司(DUPONT)才用鎂法成噸生產(chǎn)海綿鈦,，這標志著海綿鈦即鈦工業(yè)化生產(chǎn)的開始,。

反應過程如下： TiO2+Cl2 → TiCl4

TiCl4+Mg → Ti

可見鈦材生產(chǎn)過程中涉及劇毒化學介質(zhì)氯氣（二戰(zhàn)中的化學武器哦）和貴金屬鎂，而且反應過程需要大量的能量,，這就是鈦材昂貴的原因,。這個過程冶煉出來的鈦材還不能用于生產(chǎn)，因為它還是多孔疏松狀的,，形似海綿,，稱為海綿鈦，海綿鈦將被置于真空自耗電弧爐中冶煉出鈦錠,，用于板材,、棒、管子及其他形式鈦材的生產(chǎn),。

我國鈦資源豐富,，礦產(chǎn)比較集中，換算成TiO2總儲量達90億多噸,，為世界第一,。鈦礦主要分布在四川、云南,、廣東,、廣西和海南等省區(qū),，其中攀枝花地區(qū)的蘊藏量占世界總儲量的35%。然而,，同世界主要鈦礦產(chǎn)地相比,，我國的天然金紅石（TiO2）資源少，易開采利用的砂礦少,。鈦礦多為鈦釩鐵共生巖礦，選冶起始成本高,。說到這里還有必要提及一個故事,，當初攀枝花鋼鐵集團冶煉鋼材后的礦渣堆放在攀鋼集團的一角，很久也沒有發(fā)現(xiàn)這種礦渣里面竟然含有貴金屬鈦,。后來日本人對攀鋼考察的時候提出要購買我們的礦渣,，這才讓我們的國家注意上了攀鋼礦渣的具體真面目，當然回絕了日本,。

中國鈦工業(yè)起步于20世紀50年代,，1954年北京有色金屬研究總院開始進行海綿鈦制備工藝研究，1956年國家把鈦當作戰(zhàn)略金屬列入了12年發(fā)展規(guī)劃,，1958年在撫順鋁廠實現(xiàn)了海綿鈦工業(yè)試驗,，成立了中國第一個海綿鈦生產(chǎn)車間，同時在沈陽有色金屬加工廠成立了中國第一個鈦加工材生產(chǎn)試驗車間,。

1980年前后,，我國海綿鈦產(chǎn)量達到2800噸，然而由于當時大多數(shù)人對鈦金屬認識不足,，鈦材的高價格也限制了鈦的應用,，鈦加工材的產(chǎn)量僅200噸左右，我國鈦為業(yè)陷入困境,。

截止到2003年底,，我國海綿鈦的年產(chǎn)能力為4000噸，其中遵義鈦廠3000噸（擴建項目2005年基本上完工,，年產(chǎn)可超過5000噸）,，撫順鈦廠1000噸。由于近年來我國持續(xù)發(fā)展的國民經(jīng)濟對鈦材的需求旺盛,，上述兩廠均能滿負荷生產(chǎn),，2003年的總產(chǎn)量也是4000余噸，2004年達到4809噸,。

2002年,，我國進口海綿鈦2147噸，出口11噸,，凈進口2136噸,；2003年1-11月份,，我國進口海綿鈦2609.9噸，出口72.7噸,，凈進口2534.2噸,。

2002年我國生產(chǎn)海綿鈦3328噸，實際銷售3079噸,；2003年我國生產(chǎn)海綿鈦4112噸,，銷售4128噸?？墒怯捎趪H大化工,、航空航天業(yè)的規(guī)模發(fā)展，已經(jīng)讓國際鈦材走向供不應求的局面,，導致從2002年來我國鈦材瘋狂上漲的局面,。

2002年我國主要鈦加工材企業(yè)的鈦材生產(chǎn)量在不同領(lǐng)域的銷售分配見下表：

我國主要鈦加工材企業(yè)的鈦材生產(chǎn)量在不同領(lǐng)域的銷售分配（%）

鈦加工材的產(chǎn)能決定于鈦錠的生產(chǎn)能力，也就是國家擁有真空自耗電弧爐的總體噸位,。我國基本具有了20000t/a的鈦錠生產(chǎn)能力,。以70%可轉(zhuǎn)化成鈦材計，基本具有了14000t/a的生產(chǎn)能力,。

據(jù)初步統(tǒng)計,，2003年我國實際生產(chǎn)鈦材約6000噸，占世界總產(chǎn)量的10%左右,?？梢娭袊拟伡庸すI(yè)還不是很發(fā)達，需要時間和投入,。

目前,，我國鈦加工及其制造業(yè)在地理上體現(xiàn)了三分天下的格局：

以寶雞為中心的西北地區(qū)。這個地區(qū)以寶雞有色金屬加工廠及其控股的寶雞鈦業(yè)有限公司為龍頭,，形成了我國專業(yè)化程度最高,、加工設(shè)備最系統(tǒng)化、產(chǎn)品規(guī)格最多的鈦加工及其制造業(yè)基地,。西北地區(qū)的鈦材主要供給給國家的軍事生產(chǎn)部門,，民用的設(shè)備生產(chǎn)部門，部分出口到波音,，麥道,，羅-羅等著名公司。

以沈陽有色金屬加工廠,、板材有限責任公司,、等單位為主形成了東北鈦加工及設(shè)備制造集團，該地區(qū)中小企業(yè)多,，鈦設(shè)備制造頗為活躍,，由于東北是我國的老重型工業(yè)基地,，人才是不缺的，缺的就是強化的管理和綜合組織能力,，尤其是在地方優(yōu)惠政策的扶持下也將形成一定的氣候,。

以寶鋼集團上海五鋼有限公司、南京寶鈦中惠集團有限公司,、張家港市宏大鋼管廠等單位為主形成了鈦加工及其設(shè)備制造集團,。長三角地區(qū)的有色金屬的設(shè)備的加工能力已經(jīng)可以體現(xiàn)我國在這個方面的實力，每年在有色方面的設(shè)備大量出口,，質(zhì)量可靠,，已經(jīng)有部分質(zhì)量，管理比較成功的企業(yè)走進了軍工制造的大門,。雖說沒有大規(guī)模的軍品生產(chǎn),，但也能充分說明我們的制造能力和鈦材在軍事上的應用的前景,。

在2005年前后,，我國海綿鈦和鈦加工材的單廠產(chǎn)能達到年產(chǎn)5000噸的基本經(jīng)濟規(guī)模，加上振興東北計劃中的5000噸/年海綿鈦項目,，基本上能實現(xiàn)我國幾代鈦業(yè)工作者的宿愿,，上一個大臺階，必將使我國成為鈦工業(yè)的強國,。

世界上能完成鈦礦山—冶金—加工—鈦設(shè)備制造及科研—設(shè)計—應用兩個完整體系的國家只有四個：美國,，蘇聯(lián)/俄羅斯，日本,，中國,。這也是現(xiàn)代冶金工業(yè)的典范。下表就可以體現(xiàn)出近來世界上一些主要鈦材料生產(chǎn)商的情況,。

由上表可見鈦生產(chǎn)大國都是發(fā)達國家和前蘇聯(lián)的國家（除中國外）,，鈦生產(chǎn)工藝的特殊性讓資金不雄厚的國家進退兩難。作為主導世界航空工業(yè)的金屬,，鈦材料正成為一些國家謀求世界航空主導權(quán)的工具,，想必大家都知道了近期普京下令合并俄羅斯數(shù)大飛機制造商，成立制造集團的事情,，這只是老毛子謀求航空主導權(quán)的第一步,，緊接著俄羅斯媒體透露，正在與鈦合金巨頭阿維斯瑪公司進行股權(quán)收購談判,，這表明俄羅斯在當今的國際形式下不僅大打能源排,，利用“安大線”和“安納線”把中國和小日本拴在一起玩弄，而且把爪子伸向了具有戰(zhàn)略意義的稀有金屬領(lǐng)域,，企圖為俄羅斯的崛起創(chuàng)造人為的條件,！

由于阿維斯瑪公司全球飛機制造業(yè)的最大材料供應商（供應波音35%的鈦材和空客50%的鈦材）,，除每年要供應波音25~45萬噸產(chǎn)品（含鎂合金），還要增加深加工產(chǎn)品的份額,，同時俄羅斯還和波音和空客都有合作項目（新型飛機研發(fā)制造公司）,，不難看出俄羅斯想把材料的優(yōu)勢變成技術(shù)轉(zhuǎn)讓的籌碼的野心，此其一,，二則是已經(jīng)下令設(shè)計制造新型飛機,，欲與波音/空客試比高！并已經(jīng)給蘇霍伊公司下了貸款擔保,，確保后者的RRJ型支線飛機的研制計劃順利進行,，本人覺得對一個支線飛機如此興師動眾，十有八九不是針對中國的來的,，就是俄羅斯大戰(zhàn)前的練兵行為,，可見老毛子的崛起之心是很強烈的。

二,、鈦在國防工業(yè)上的應用

（1）．我國國防工業(yè)使用鈦的情況

無論是美國還是俄羅斯,，其鈦材主要應用于飛機制造業(yè)和造船業(yè)。近年來,，我國這兩個領(lǐng)域發(fā)展很快,，不斷有新型飛機量產(chǎn)，在研的項目也很多,，估計這兩個領(lǐng)域的用鈦量將會大幅增加,，而且也有報道說明我們的F10上也使用了較多的鈦合金，前段時間還有網(wǎng)友在鐵血網(wǎng)站上貼出了我國新型的鈦合金發(fā)動機罩和強5戰(zhàn)機的機翼鈦合金連接件的圖片,?？梢娢覈阝伜辖鹗褂蒙厦嬖缫殉墒欤僖詴r日,，我們的鈦合金的應用也能讓航空航天工業(yè)飛躍,。在航天領(lǐng)域，中國第一臺大型全鈦紫外太空望遠鏡也已經(jīng)制造并實驗完畢,，鈦合金在太空領(lǐng)域的應用前途光明（見下圖）,。

每種鈦合金都有各自的用途。飛機制造和航天工業(yè)運用鈦合金大家已經(jīng)十分了解,，在社會生活及在機械業(yè)中的使用更是多多,，象眼鏡架啊，高爾夫球桿啊,，超級運動自行車啊,，等等。但在陸軍和海軍中的使用我們卻是知之甚少,，而且相關(guān)的文章和說明也不是很多,，下面就列舉一些我國高性能鈦合金在國防工業(yè)的應用情況,。

1.發(fā)動機業(yè)：

鈦5Al2.5Sn高強鈦合金—齒輪套、發(fā)動機外殼,、葉片罩

鈦8Al1Mo1V高溫鈦合金—發(fā)動機葉片,、陀螺儀導向罩、內(nèi)蒙皮

鈦6Al4V（抗拉強度≥895MPa）熱處理強化鈦合金—核心機葉片及葉輪

2.航空業(yè)：

鈦6Al2Sn強化鈦合金—緊固件,、導向裝置,、重要結(jié)構(gòu)

鈦4AlMo1V鈦合金—飛機骨架

鈦Sn5Zr1Mo鈦合金—起落架、飛機承重架,、緊固件

3.航天業(yè)

鈦合金1M1315—火箭機盤,、導彈基座構(gòu)件

鈦合金1M1550—導彈動力葉片套

鈦合金T-A6V—飛船主用材料

4.陸軍業(yè)

我國已經(jīng)研制成功了83-1型和83-2型兩種迫擊炮。83-1型82迫擊炮廣泛采用了鈦合金,，把全炮重量降低到18.1公斤,，極其方便班、排這樣的小單位的襲擾戰(zhàn)的開展,。

鈦A7D—新型裝甲車輛力學分析鍛件

鈦A6Z5W—反坦克火箭（導彈）,，地空導彈罩等抗蠕變性要求高的部件

鈦1M1551—某裝甲車輛火力高速旋轉(zhuǎn)部件

5.海軍業(yè)

LT41鈦合金—艦船大面積蒙皮

3.7114鈦合金—可焊性優(yōu)良，成型性好適合各種水密隔層

鈦V13CA鈦合金—蜂窩狀艦身,，承重框架

鈦合金在艦船上使用是很有前途的,。這跟鈦合金的強度,、韌性有關(guān)系,，還有就是耐腐蝕性，海水中的鈦是極其穩(wěn)定的,，基本上可以認為船體是不會腐蝕的,，這樣既可以減少維護的費用，也可以減輕船體的重量,，對艦艇來講是莫大的好處啊,。除此之外，還有必要提及兩點：第一個鈦是無磁性的,，對抗磁性探測有很大的幫助,，至于什么磁性水雷啊，不值擔心,。二是跟先進的艦船復合材料涂層有天生的融合性,，未來將使用的隱身復合材料有個缺點，就是跟以前艦船使用的高強特種鋼起反應,，由于電位差容易在海水中產(chǎn)生電偶,，加快腐蝕，這種事情在052上曾經(jīng)試驗過,，不用多久就會銹蝕斑斑,，但這些涂料跟鈦合金能完美整合,。

（2）其他國家國防工業(yè)使用鈦的情況

世界上已經(jīng)退役的，正在服役的或者在研武器裝備中,，很多都使用了鈦及其合金的結(jié)構(gòu)件,，隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭模式的轉(zhuǎn)變，要求現(xiàn)代化的軍隊的快速機動能力十分突出,，所以對于陸軍來說必須依仗運輸機的能力來達到快速的機動,，這就要求陸軍本來粗重的裝備盡量的輕型化，比如現(xiàn)在各國都希望自己的炮兵能快速有效的迅速轉(zhuǎn)移到另外一個地方,，達到戰(zhàn)略或者戰(zhàn)術(shù)上的目的,，這必然使鈦合金在火炮領(lǐng)域的發(fā)展前途一片光明，象美國的M777輕型榴彈炮,，由于使用了鈦合金外殼,，戰(zhàn)斗全重下降到了3.175噸，可以使用V22或者C130空運,，達到快速機動的能力,。類似的還有英國的UFH超輕型155毫米火炮，不到4噸的重量里面使用了1噸的鈦合金,。在空軍和海軍裝備的領(lǐng)域則更是如此,，下面就簡單的介紹鈦合金成功應用的典型事例：

①飛機用鈦數(shù)據(jù)（未注明均指毛坯用量）

國際鈦協(xié)會2002年10月在美國奧蘭多舉辦的年會上公布了下列飛機用鈦新數(shù)據(jù)：

1. 計劃于2004年問世的第一架超大型客機—，用鈦量為45t/架-65t/架,；（見下圖）

2. 波音客機,，用鈦量占其總重的15%-17%（凈重）；

3. F15戰(zhàn)斗機,，結(jié)構(gòu)用鈦5.75t,，2臺噴氣發(fā)動機用鈦5t；（見下圖）

4. F22戰(zhàn)斗機（正在開發(fā)中）,，結(jié)構(gòu)用鈦36t,，2臺發(fā)動機用鈦5t；（見下圖）

5. 聯(lián)合開發(fā)的F35戰(zhàn)斗機,，結(jié)構(gòu)用鈦10t,，單臺發(fā)動機用鈦5t；（見下圖）

6. F18艦載戰(zhàn)斗機,，用鈦量占其總重的12%-13%（凈重）,；（見下圖）

7. C-17大型運輸機，用鈦量占其總重的10%（凈重）,；（見下圖）

8. 歐洲EF2000,，將減少用鈦量，改為復合材料。（見下圖）

由此可見鈦在世界航空航天領(lǐng)域的重要地位,，尤其是在發(fā)動機制造,，機體制造方面更是如此。

上文提到俄羅斯有意加強對戰(zhàn)略稀有金屬鈦進行控制,，已經(jīng)引起了美國的注意,，畢竟美國下一代戰(zhàn)機的用鈦比例很大，如果俄羅斯國防出口公司控制了阿維斯瑪公司的大部分股權(quán)的話,，國際鈦合金的價格上揚將不可避免,，這樣F-22和F-35的項目將有不確定的因素在里面。所以近期美國最大的鈦材商Timet已經(jīng)來到中國尋求潛在的合作伙伴,，希望在中國的市場上找到類似俄羅斯的供應商或者可以合資建廠,，把中國生產(chǎn)的鈦材用在美國的項目上，在價格上很有優(yōu)勢,，而且質(zhì)量可靠,，可以說對未來美軍F-22和F-35的項目很有幫助。（讓偶郁悶啊~~~）

某一種全球性材料供應如此突出的影響國防工業(yè),，很少見,，這也是自二戰(zhàn)鋼鐵緊缺以來的第一次，所以F-22和F-35的價格將取決于未來鈦的供應情況,。

現(xiàn)今全球經(jīng)濟已經(jīng)逐步走出低谷,，國際航空業(yè)開始出現(xiàn)恢復性增長，國際鈦材行業(yè)也隨著這個大潮迎來快速增長的新時期,，中國企業(yè)也將迎來新的機遇,。（悲還是喜啊,？）

近幾年是第四代戰(zhàn)斗機的換代的起始,隨后的很多年里面,每年將有很多新型戰(zhàn)斗機進入軍隊,。新型戰(zhàn)斗機在選材上很有講究和前瞻性,，在未來很多年內(nèi),，軍事和航空工業(yè)必然是鈦材的第一大用戶。

霉菌近期又公布了一種新型的潛艇攜帶的“鸕鶿”無人攻擊機的概念,?！胞R鶿”無人機的長度為5.8米，翼展4.86米,，屬于多次重復使用的無人戰(zhàn)斗機機,。“鸕鶿”是由著名的洛-馬公司臭鼬工廠提出概念設(shè)計的,，因為其出入的通道主要是海水,，因此全機為鈦合金制成，以防止腐蝕的產(chǎn)生，總起飛重量不超過4噸,，可攜帶453千克的有效載荷,，考慮使用方式主要是從俄亥俄級核潛艇的戰(zhàn)略導彈發(fā)射筒發(fā)射，主要用于摧毀近海岸目標,。該機的進氣口位于機頭部位,，呈三角形。由于采用了鈦合金,，其機體強度極高,，可承受150英尺水深的壓力。并且為了防止外壓失穩(wěn)的發(fā)生,，機體的內(nèi)部不必要的空間一律使用特殊的塑料進填充,。為了增加飛行的隱蔽性，其外形也采用了復雜的隱身設(shè)計,?！胞R鶿”的最大飛行速度預計將達到880千米/小時，巡航速度為550千米/小時,，最高飛行高度10.7千米,，作戰(zhàn)半徑達926千米，可持續(xù)飛行3個小時,。鈦的優(yōu)良品質(zhì)被體現(xiàn)的淋漓盡致?。。ㄒ娤聢D）

②海軍方面的鈦應用情況

海軍上面鈦的應用也是十分廣泛的,，主要應用大國就是蘇聯(lián)/俄羅斯的潛艇,。

“阿庫拉”級（Akula）攻擊核潛艇：“阿庫拉”級采用水滴型、雙殼體,，里面一層為鈦合金制造,。由蘇聯(lián)著名的“孔雀石”潛艇設(shè)計局設(shè)計，共青城船廠和北德文斯克船廠制造,。（見下圖）

“塞拉”級攻擊核潛艇：俄羅斯的“塞拉”（Sierra）級（也稱S級）多用途攻擊核潛艇,。可以說是俄羅斯龐雜的核潛艇家族中最神秘的一位,。主要是因為“塞拉”級艇采用鈦合金雙殼體,，它的大潛深、高航速,、強火力與良好的隱身性能令人印象深刻,。但造價非常昂貴，綽號“金魚”,，只建造了4艘,。（見下圖）

而鈦材在潛艇上的顛峰之作，本人還是覺得應該授予臺風級：蘇聯(lián)共建造了6艘“臺風”級潛艇，“臺風”號是其中的第一艘,?！芭_風”級的特別之處在于：它有一套完整的魚雷、導彈,、動力裝置等獨立航行和作戰(zhàn)系統(tǒng),；采用雙殼體結(jié)構(gòu)，儲備浮力約32%,，兩層殼體間有3米多的間距,，增強了耐水下爆炸和沖撞的能力。每艘臺風級的用鈦量約9000噸,，相當于現(xiàn)在我國一年的鈦產(chǎn)量總和,！可見蘇聯(lián)時期在軍事上的投入是多么的龐大。（見下圖）

蘇聯(lián)/俄羅斯用鈦殼體的核潛艇還有如阿爾法級等等,，但都沒有形成一定的氣候,，就不再敘述。潛艇上的鈦除了使用在殼體上外,，就是使用在潛艇的管道和冷凝器上,，現(xiàn)在幾乎所有的潛艇和水面艦艇上的冷凝器都是用的鈦材做的，可以說在潛艇和艦艇的壽命內(nèi),，一般情況下不用更換鈦冷凝器,，一來可以節(jié)省維護費用，二則不會因為冷凝器故障的問題降低出勤率,。

因為材料價格和產(chǎn)量的原因,，其他國家的潛艇很少有報道說采用了鈦殼體的情況。

鈦及其合金的性能無庸質(zhì)疑,，各種鈦合金的冶金過程對大國來說也是很常規(guī)的東西,，只是考慮成本的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,，國防上的特殊要求也有能力去保證了,，所以說鈦及其合金在未來的民用和軍用領(lǐng)域都將迎來快速的發(fā)展。同時鈦及其合金也將大大提升部分特殊裝備的性能,。

鈦及其合金的前途不可估量,！