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鈦及鈦合金的應用范圍
1970-01-01
為減少鈦金屬應用過高成本造成的負擔，一方面發(fā)展了殘鈦處理工藝，另一方面開發(fā)了近凈成形、超塑成形、精密鑄造和粉末冶金以及熱等靜壓與擴散連接等高新技術(shù)。比如通過制粉、成型、燒結(jié)或熱等靜壓固結(jié)方法加工而成的粉末冶金制品為近凈成形件，材料利用率高達80%，既降低了材料消耗，又明顯減少了切削加工量。又如大型薄壁精密鑄造技術(shù)在鈦合金中的應用，使鈦鑄件性能接近鈦鍛件，而成本降低50%左右。 鈦及鈦合金的主要消費領(lǐng)域首先是航空工業(yè)。20世紀80年代，美國航空工業(yè)用鈦占鈦材總用量的74.8%，俄羅斯、英國等也主要用于航空工業(yè)，日本90%的鈦材用于民用工業(yè)。近年來，鈦材在非航空航天工業(yè)中的應用不斷增加，航空航天仍居“主打”地位。從1952年鈦在道格拉斯DC-7班機上用作發(fā)動機短艙和隔火壁開始，至今許多飛機的結(jié)構(gòu)件均已使用鈦合金制造。在波音757、超音速SR-71黑鳥、F-22噴氣戰(zhàn)斗機、空間衛(wèi)星和導彈上，鈦零件都起到極為關(guān)鍵的作用。如飛機內(nèi)的風扇圓盤、發(fā)動機葉片等均為鈦鑄件和鍛件制造。 鈦的第二項應用領(lǐng)域則與利用其抗蝕能力相關(guān)。其中用量最大是作氯堿生產(chǎn)的電極材料。鈦陽極使用壽命為石墨陽極的10倍，使產(chǎn)能提高近1倍，節(jié)電15%。年產(chǎn)1萬噸苛性鈉，約需5噸鈦。 在航海業(yè)的船舶制造中，鈦曾有過昔日輝煌。前蘇聯(lián)制造的6～7艘3000噸級核潛艇中每艘用鈦量高達560噸(其阿爾法級潛艇的鈦用量在908噸以上)。近年來在海洋油氣勘探與開發(fā)方面鈦則顯示了巨大的威力，僅1997～1999年期間歐洲在北海油氣開發(fā)方面就投入了150億美元，用于建造21個懸浮式生產(chǎn)作業(yè)船和64個平臺。一個新平臺的生命安全系統(tǒng)需50～500噸鈦，楔形應力接頭需50～100噸鈦，可伸縮升降器需400～1200噸鈦，固定升降器需1400～4200噸鈦。 在能源工業(yè)中已知用鈦作發(fā)電裝置的冷凝器和熱交換器，如我國臺州電廠、上海金山熱電廠和鎮(zhèn)海發(fā)電廠的發(fā)電機組都選用了鈦管冷凝器，用鈦量約700噸。秦山和大亞灣核電站都選用了全鈦冷凝器。近年來在地熱井地熱開發(fā)方面，鈦也大展風采，充分顯示了自身的抗蝕能力。在地熱鹵水的高溫腐蝕性環(huán)境中用作動力蒸汽渦輪，其他材料皆因壽命短而不得不被鈦取而代之。用鈦的優(yōu)點在于能提高采熱的生產(chǎn)率和地熱井的壽命。20世紀90年代開始美國在南加州Salton Sea地區(qū)打了一口溫度高達300℃的地熱井，至令已使用Ti-6Al-4V-0.1Ru合金熱軋無縫管227噸。估計今后十年內(nèi)世界各地地熱開發(fā)的用鈦量可能達到2400噸。我國西藏地區(qū)的羊八井電站如采用鈦材，其面貌將大為改觀。 |