钛金属项目建议书

1、高新技术材料钛金属合金材料项目建议书1目录1.项目概要11.1项目概况 .11.1.1项目名称 .1.1.2项目承办单位 .1.1.3项目地址 .1.1.4项目概况 .1.1.5投资规模 .1.1.7效益预测 .1.2项目单位简介 .22.项目背景32.1行业概况 .32.2国家政策 .32.3产业关联度分析 .32.3.1航空航天产业 .42.3.2化工产业 .62.3.3海水淡化 .82.3.4能源 .92.3.5真空制盐 .112.3.6建材 .122.3.7体育用品 .1422.3.8汽车 .152.3.9国防 .162.3.10医疗保健器材 .182.3.11离子膜烧碱工业 .192

2、.3.12湿法冶金 .202.3.13其它产业 .203.项目建设的意义和必要性213.1 国民经济发展的必要213.2 国家政策支持223.3 填补国内技术空白223.4 在我国航空和军事领域的意义223.5 诸多重点项目的重要基础234.项目建设的可行性234.1 广阔的市场前景234.2 良好的经济效益和社会效益264.3 技术先进265.项目建设内容和规模285.1 项目建设内容285.2 产品方案285.3 项目建设规模296.项目建设条件概况3036.1 项目土地306.2 原材料306.3 公用设施情况307.项目技术方案317.1 项目技术概况317.2 生产工艺流程328.项

3、目实施进度安排348.1 建设工期348.2 项目实施进度安排348.3 项目预计达产时间349.投资估算及效益分析359.1投资估算与资金筹措.359.1.1投资估算 .359.1.2资金筹措 .359.2效益分析 .3510.结论与建议3610.1 结论 .364钛金属新型超合金材料产业化项目建议书1.项目概要1.1 项目概况项目名称钛金属新型超合金材料产业化项目项目承办单位XXX 特种金属有限公司项目地址XXXXX 省 XXXX 工业园项目概况编制依据（ 1）关于 “钛及钛合金材料 ”的报告（ 2）钛及钛合金材料建设项目环境影响申请报告书及财务评价基础资料（ 3）经济分析参考建设项目经济

4、评价方法与参数及工业企业技术改造项目经济评价方法（ 4）有色金属（钛）生产质量管理规范（ 5）产品生产工艺规程要点等资料建设内容1本项目建设内容为钛金属新型超合金材料产业化一期工程，计划建设年产 6,000 吨钛棒生产线。项目一期占地300 亩，设计建筑面积45,000 平方米，主要建设包括以下各功能区域：熔炼区、生产区、研发中心、理化中心、行政办公区、生活区等。另有1,500 亩土地作为第二至第三期的深加工发展预留地。建设条件本项目拟征土地1,800 亩，在厂区内已完成了道路电力通讯水等基础设施建设。 本项目所需大部份原辅材料、包装材料等已有洽定长期供货单位。厂址自然条件、地理位置、交通运输

5、及当地施工协作条件对本项目都较为有利。投资规模本项目一期总投资成本:12,000 万美元 1.2 亿美元 (1)主设备成本费用 :4,004 万美元(2)附属设备成本费用 :1,959 万美元(3)流动资金： 3,000 万美元效益预测项目建设完成 ,投产后预计第一年销售收入8,910 万美元年销售利润7,710 万美元正常年收入 13,066 万美元销售利润11,306 万美元，企业将获得较好的经济效益。1.2 项目单位简介2XXXX 特种金属有限公司座落于 XXX 省 XXXX 工业园，注册资本 12,000 万美元 1.2 亿美元 ，有项目建设用地 XXXX 亩。公司拥有强大的技术团队，

6、团队成员结合台湾、美国、德国、乌克兰、罗马尼亚、俄罗斯、英国等多位钛金属技术精英，可确保产品的质量达到国际先进水平。公司拟通过项目整体布局紧紧围绕国际先进技术的核心思想及一流的技术人员的引进与培育的理念规划、管理、设计，培育成为国内优良的先进钛及钛合金材料生产基地。2.项目背景2.1 行业概况钛金属及钛合金具质轻、 耐腐蚀的化学抗性， 及在温度急遽变化抗潜变等物理特性，也因这种成就，而得到冶炼商品化，成为航天工业、石化工业、高级运动器材，及唯一能与人类体液兼容人工关节、植牙等医疗器材相当重要的金属材料。钛材料的应用与经济发展状况密切相关，经济越发达，现代化程度越高，用钛量就越大。得益于我国经济

7、的长期快速发展，钛加工材料的生产量也呈现快速增长的状态。2001 年，我国钛加工材料的增长率为 27%，2002 年的增长率则为13.4%。我们预计 :在未来的 10-20 年，我国的钛加工材料的年产量依旧将以两位数持续增长。例如，美国的钛金属比都在万分之二左右，而我3国的钛金属比仅万分之零点三左右。这说明，随着国家经济的发展，我国有一个很大的钛金属潜在市场。2.2 国家政策同时，我国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、国家中长期科学和技术发展规划纲要 ，组织专家在充分分析国内外科技发展趋势的基础上， 对当前优先发展的高技术产业化重点领域进行了认真研究，提出了当前优先发展的高技术产业化重点

8、领域指南（ 2007 年度）（以下简称 2007 年度指南）中将钛合金材料列入其中。2.3 产业关联度分析根据钛的主要用途对产业关联度进行分析如下：航空航天产业主要应用喷气发动机部件、机身部件、火箭、人造卫星、导弹等部件，我国将航空航天、大型飞机、登月作为“国家中长期科技专项规划”重大专项项目，钛工业的发展是其重要的组成部分。钛及其合金的比强度 （强度与重量比） 在金属结构材料中是很高的，它的强度与钢材相当 ,但其重量仅为钢材的 57%。另外 ,钛及其合金的耐热性很强 ,在 500的大气中仍能保持良好的强度和稳定性 ,短时间工作温度甚至还可更高些。而铝在 150、不锈钢在 310 就失去原有的

9、机械性能。当飞机、导弹、火箭高速飞行时，其发动机和表4面温度相当高，铝合金已不能胜任， 这时 ,采用钛合金是十分合适的。正是由于钛及其合金具有 强度大、重量轻、耐热性强 的综合优良性能，在飞机制造中用它来代替其它金属时， 不仅可延长飞机使用寿命， 而且可以减轻其重量，从而大大提高其飞行性能。所以，钛是航空工业和宇宙工业中最有前途的结构材料之一。在飞机制造工业上，要求制造所用的材料，既质轻，又强度大。一般是用比强度（材料的强度和比重的比值）来表示它，这个比值越大越好，而钛正符合这个要求。钛的比强度是目前使用材料中最大的，是不锈钢的 3 倍，是铝合金的 1.3 倍。所以，在飞机制造工业上，很重视钛

10、这个材料。随着航空工业的发展，飞机的飞行速度越来越快。速度越快、飞机跟空气摩擦产生的飞机表面温度就越高， 当速度达到 2.2 倍音速的时候，铝合金已经不能胜任，而用钢又太重，只有采用钛合金来制造，所以有人说，如果没有钛合金作为制造材料，就不能发展 2.5 倍音速以上的超音速飞机。火箭、人造卫星和宇宙飞船在宇宙航行中，飞行速度比飞机要快得多，并且工作环境变化更大，所以对材料的要求也更高、更严格。比如，用火箭把载人的宇宙飞船运到月球上去，要经历从高温到超低温的过程。在返回地面的时候，又从超低温进入高温，当飞船进入大气层的时候，飞船表面温度上升到540-650。制造宇宙飞船的材料，必须适应这样剧烈的

11、温度变化，而钛合金能满足这些要求。从1957 年开始，钛材料大量在宇宙航行上使用，主要用来作火箭的发动机壳体，人造卫星的外壳、紧固件、燃料储箱、压力容器等；还有5飞船的船舱、骨架、内外蒙皮等。在宇宙航行上，使用了钛以后，可以大大减轻飞行器的重量。从经济效果来看，由于结构重量的减轻，能够大量节省燃料， 同时可以大大降低火箭和导弹的建造和发射费用。化工产业钛具有高耐腐蚀性的特点， 广泛利用于各种化工行业防腐设备中，如石油精炼设备、换热器等；运用行业有(1)在含硫和含盐高的原油炼制中，钛制设备是比较理想的。国外在常压蒸馏装置、 污水处理设备、 脱硫分离塔的冷凝器和汽提塔的散热器等许多工序都成功选用钛

12、制设备多年。 我国也已在该系统中采用铸钛海水泵、 催化裂化分馏中的钛制冷凝器、 深冷分离钛冷凝器和多孔钛板等，都已正常操作运行十年以上。(2)氯化烃是石油化工的最大品种之一。由于涉及到氯化反应，不锈钢设备已难胜任。 国外已用钛材制造二氯甲烷精馏塔， 三氯乙烷换热器、冷凝塔和分馏塔， 三氯乙烯冷凝塔，过氯乙烯换热器和多氯化物盘管加热器等。我国在氯乙烯生产中，冷却塔、废水汽提塔和废水贮罐的塔板支承架、接管、法兰密封面，采用了 Ti-0.2Pd 的衬里，已使用近十年未见腐蚀。 而钛管道、接头和气体分布器等都已采用钛材多年。(3)苯酚是石油化工的重要原料，以炼油气中的丙烯和苯为原料，从异丙苯、过氧化异

13、丙苯得到苯酚和丙酮，是一项新工艺。国外在十几年前就采用钛设备， 我国此项工艺尚在开发之中。旧工艺用苯磺化碱溶液生产苯酚， 我国已采用钛制中和反应釜、钛盘管冷却器和离子6氮化钛的搅拌器轴套，效果很好。(4)在乙烯氧化成乙醛、乙醛氧化成乙酸和丙烯氧化合成丙酮的装置中，除原料和产品有一定腐蚀性外，主要腐蚀介质是催化剂，不锈钢在其中腐蚀很快，唯有钛具有良好耐蚀性。早在1963 年美国就在乙烯氧化制乙醛生产中应用钛获得成功。我国第一套乙烯氧化制乙醛装置已于 1976 年投入使用，至今钛设备的运行情况良好。国外衬钛反应器高达 9.6m、直径为 3m，还有换热器、催化剂再生塔、乙醛溶液冷却器等 11 台钛设

14、备。我国在 80 年代以后，上海和吉林都分别引进国外的乙烯氧化制乙醛的成套设备，其中许多设备和泵阀等都用钛制造，较之不锈钢有明显优点，使用效果十分满意。丙烯氧化制丙酮的定型设计，钛设备有12 台，一座年产 3 万吨丙酮的工厂，钛设备达 40t。(5)乙醛氧化制乙酸是我国的通用工艺，现已采用钛材作为高沸物再沸器，一级品醋酸塔再沸器和冷凝冷却器等多种设备。国外在精馏塔、分馏塔和蒸馏塔等都采用了钛设备。尤其在低级烷烃氧化制乙酸时副产品较多，甲酸含量达8，腐蚀性极强，此时用钛代替不锈钢，效果十分理想。(6)对苯二甲酸是合成涤纶的原料，工业上用对二甲苯氧化法制取。不论高温氧化还是低温氧化均存在乙酸和溴化

15、物的高温腐蚀，在温度高于 135的介质中， 316L 不锈钢经过几十小时即发生点蚀。故设计规范规定在135以上必须使用钛材。北京石化总厂引进全套钛设备，包括氧化反应釜、溶剂脱水塔、加热器、冷凝器、再沸器等716 台。南京扬子石化公司引进年产45 万吨对苯二甲酸装置 ,有 56 台钛设备和大量钛管道阀门。上海石化总厂引进的氧化反应釜高32m，上直径 4m，下直径 5.3m，容积为 505m，设备自重达175t。使用钛材效果很好，推广应用前景光明。(7)尿素是优质化肥，又是石油化工的原料。自1963 年第一台衬钛尿素合成塔投产以来， 目前已有近万台设备在全世界运行，实践表明衬钛合成塔无明显腐蚀。而

16、316L 不锈钢的折算腐蚀速度为4.1-4.5mm/a。因此钛材比不锈钢具有更好的经济效益。除了衬钛尿素合成塔外，国内从70 年代以来，先后使用了C02 汽提塔、换热器、混合器和泵阀等。钛在石油化工中应用广泛，实例不胜枚举。海水淡化原海水淡化设备导热管主要用铜合金管，由于铜合金管存在很多不足，现已被可靠性高且免于维护的钛管所替代。(1)钛管的壁厚导热管壁厚由使用条件，管板材料、扩管作业的施工能力、管端的焊接技术等来决定，由于导热管直径小，对强度要求不高，因此实际使用中采用壁厚较薄的管材，一般，铜合金管等壁厚为0.9mm-1.2mm；用钛管代替，在腐蚀性小的地方，可用壁厚为0.3mm的薄壁焊管。

17、（ 2)钛管的导热性由于导热管的材质不同，热导率也不同，如钛为17W(m·k)，8铝黄铜为lOOW/ （m·k），90/10 白铜为47W（m·k），70/30 白铜为29W/(m·k)，因此，可通过壁厚的变化控制导热管的导热效果。在以上材料中，钛的热导率最小如使用薄壁钛焊管，导热性虽然比铝黄铜差，但与 90/10 白铜相当，比 70/30 白铜的要好。(3)钛管的经济性钛管的单位质量价格比铜合金贵 2-6 倍，但从性价比上考虑，钛管价格可与铜合金管抗衡，由于钛的密度低，壁厚相同时，同等长度的钛管质量只是铜合金管的 50，当钛管壁厚为铜合金管的 50时，

18、相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的 1/4按目前的价格水平，采用薄壁钛焊管的整体价格与铝铜管相同，比白铜管还便宜可见，钛管在价格方面是有竞争力的。能源钛在煤炭、电力 (核电和火电 )、油气和太阳能等工业中得到了应用。(1)煤矸石的利用是变废为宝的创举。煤矸石是采煤中的废弃物，估计全国已有数亿吨之巨。我国从1972 年就开始利用煤矸石生产氯化铝或硫酸铝。在更新工艺中，不锈钢浓缩器的腐蚀相当严重，我国自制钛反应釜、搅拌器和盘管加热器(氯化铝用 )和浓缩加热器（硫酸铝用）已有十年以上的运转实践。(2)滨海电站凝汽器用薄壁钛管。60 年代之前均采用铝黄铜或B30 白铜管，随着海水污染日趋严重，使用寿

19、命明显下降。早在60年代英国就已使用全钛凝汽器，70 年代日本推出薄壁 (0.3-0.5mm)焊9接钛管的凝汽器，成本大幅度下降。直至1987 年，工业发达国家已有 30采用钛凝汽器。由于核电站对于安全运行可靠性要求特别高，所以尤其重视钛凝汽器的使用， 大部分采用薄壁焊接钛管和无缝钛管。我国在 70 年代后期开始试验国产钛管。 1983 年以来，先后在浙江台州电厂、上海金山热电厂、浙江镇海电厂等9 个电厂采用 18 台全钛凝汽器，共用钛管700t，使用效果十分理想。(3)油气钻采中，英国在深 600m、262的含 5H2S 和 25NaCl中，使用了钛制钻采设备。 前苏联采用了钛泵、钛阀和钛制

20、冲洗盐水设备。我国在天然气井口为解决600700atm 的高温 H2S、C02 和水蒸汽的腐蚀，使用了Ti 的阀板、阀座和阀杆，长期使用效果甚好。(4)海上油气开采要长期承受海水腐蚀和应力腐蚀。国外广泛采用 Ti 作为石油平台支柱、绳索支架、海水循环加压系统的高压泵、提升管及联结器等。因为 Ti 不仅耐海水腐蚀，而且具有高韧性、高屈服强度和高疲劳极限。 最近国外选择钛的预应力采油管接头， 这种接头组装简便快捷、重量轻，并保持弹性密封性，钛是最佳的优选材料。我国的海洋石油工业正进入大规模开发阶段， 当前平台的结构件和关键部件及设备均从国外进口，国内材料很少应用。但可以预期，钛将会在这里找到广阔的

21、市场。(5)核电站放射性废物蒸发器的操作温度高于130，浓缩时还有产生沉积物而发生缝隙腐蚀的可能性。因此，蒸发器的最佳材料应是Ti-6Al-4V ，在承受高压的情况下可以选用Ti-15Al-2.5Sn。(6)汽轮机透平叶片原用0Crl3 不锈钢，由于在沉积物中有缝隙腐10蚀和点蚀问题，疲劳寿命下降。钛合金是最理想的材料。前苏联开发出了 Ti-5Al-2.5Sn 蒸汽透平长叶片，并已推广应用于生产。近年来美、日等国倾向于使用 Ti-6Al-4V 。(7)电站锅炉水的脱盐装置，不论电渗析淡化还是蒸馏法除盐，钛设备和钛阳极均是理想的材料。 在凝聚沉降法除去水中胶体杂质系统中也成功地使用了钛制溶解槽和

22、加热器。真空制盐钛及其合金具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及流体冲刷的性能。随着对钛材性能及应用认识的加深， 钛材及其合金也逐步推广应用在真空制盐工业上。 高温浓盐卤水对真空制盐用碳钢设备的严重腐蚀直接影响了设备能力的发挥及生产的正常运行。 腐蚀造成设备频繁维修，大量的跑冒滴漏， 成了一个急待解决的生产关键和技术课题。正确选用适合于制盐工业的耐蚀材料也急迫地提上了议事日程。蒸发罐凡和料液接触部份， 效均采用 Til2 换热管及 Til2 钢复合板，、效均采用 TA2。换热管及钛钢复合板。 仅此两套制盐装置，蒸发罐便使用 Til2 及 TA2，管约 44 吨，Til2 及 TA2,板约 10

23、吨，Til2及钛同钢的复合板达 360 吨，使真空制盐工业一跃成为使用钛及钛钢复合板的大户之一。建材在日本， 1986-1999年用的钛建材总计为 2001t,目前的市场规模已成长为 200t/a。具体用在建筑物的部位是屋顶 63%、外壁 31%、纪11念碑及其它占 6%。建材用钛基本上 100%为工业纯钛，数年来采用的理由分别为耐蚀性占 60-80%，意匠性占 25-60%，钛印象占 15-50% （重复计件的结果）。从钛的高耐蚀性看，考虑到维修费用的循环成本（LCC）并不比其它金属高，在苛刻的环境下多用在海滨、火山地带的建筑物上，尤其是作为防止酸性雨对策是有效的。另外，钛比其它金属的热膨胀

24、系数低，轻量，更适合用作建材。钛还有其它特性， 采用的理由多为意匠性、钛印象，而建筑物又较重视艺术性、及环境的调和性等。因此，钛历来均是用在飞机、热交换器等功能材料为开发重点， 本文主要叙述了 轧制成形时的袋波控制及根据需要的各种表面处理 。（ 1）袋波（ pocket wave，以下简称 “PW”）的抑制一般金属屋顶的接合多采用焊接与组装相结合的工艺， 即通过轧制成形将带状板的两边缘弯曲加工成易接合的各种形状（大多为 L 字型）。但轧制成形中带状板的宽幅中心未成形部（波部）形成了被称为 PW 的波状凹凸部。 这是因为在边缘的弯曲部及其附近， 沿宽度方向的拉伸变形产生纵向收缩变形， 在波部由于

25、压缩力的作用产生了纵向弹性弯曲的 “挠度 ”的缘故。 PW 控制是控制来自弯曲部的变形扩展（即使变形局部化），钢板的屈服强度高，即比例极限（ e）高，加工硬化小，也可进一步说，屈服拉伸率越大，其 PW 越小。据报告，钛晶粒的微细化，e增高的过程中出现了屈服现象，对 PW 的控制是有效的，短时间退火可能的连续退火酸洗有利于获得微细晶粒。分批式真空退火可通过在接着的平整道次轧制适度实施，12在 0.2%屈服强度时（ 0.）2提高了， PW 得到控制。这相当于采用毛面辊实施平整道次的无光精轧法。 将带状钛板的边缘预先加工成波浪边，吸收轧制成形的弯曲加工过程中产生纵向收缩的方法也是非常有效的。（2）表

26、面处理的开发随着钛建材的需求增加， 作为意匠性的表面防刺眼性 （不晃眼），即要求表面的光泽较低，有比较柔和的色泽。针对此，钛板的生产商开发了各种表面处理法。 为了提高防刺眼性， 将钛板的表面加工成微细凹凸状。方法有机械法和化学法，或者将二者相结合。以前开发的方法主要有：精整、压花、无光精轧、酸洗、无光精轧 +酸洗的组合、氧化铝喷丸处理以及着色材的研制等。（3）展望其它从商品寿命成本看， 与其它金属相比决不是高价的， 但也不能否认初期投资比例较高这一事实， 因此降低成本也是一个课题。 如上所述的表面控制， 则不是在欧美， 而是在日本才有的独创的先进技术，期待不仅仅停留在建材及其它外壁品的意匠性上

27、， 期待这种技术能扩大在其它用途上。在日本以外的国家，如西班牙的GUGGENHEIM 美术馆的外壁（ 1997 年， 80t）使用了钛，其设计性与意匠性获得了高度评价，以此为转机，纽约的 Conde Nasta公司大楼的露天咖啡馆的内装也使用了钛（ 1999 年， 5t）。这样就掀起了一股大型建筑物采用钛的热潮，13如北京的大剧院、 阿布扎比等也正在讨论钛的采用， 也可以说给了日本在国外开展上述独创技术的一个机会。今后，无论是在国内还是在国外，除钛的耐蚀性、意匠性外，从保护地球环境问题的角度来考虑，预计这方面的用途还会扩大的。体育用品自从 1990 年 3 月，日本 JOY 公司首次在世界上销

28、售钛制球头的高尔夫球棒以来， 揭开了钛制高尔夫球棒的序幕。 JOY 公司与川铁合作、水野与三菱材料合作， 才得以使钛高尔夫球棒产品化。川铁的棒头采用的是 Ti-6Al-4V 合金，三菱材料棒头的上面与击球面使用的是 Ti-6Al-4V 合金，底部与颈部使用的是纯钛。因为该球头的强度、耐蚀性能、铸造性、 成本等较好外，重要的是其镜面抛光的深度与其颜色的高级感、以及其表面硬度较高，即便是有小的划伤，其光泽也能长时间的保持，因此很适合作高尔夫球头。从这点来看， Ti-6Al-4V 合金作为高尔夫球球材具有良好的综合性能。网球技术的完美演进， 离不开现代科学技术的推波助澜。 网球球拍的革新紧跟材料技术

29、的发展。 20 世纪 70 年代末 80 年代初，碳纤维、玻璃纤维、陶瓷、硼等物质取代了铝和钢。现今，钛合金等高科技复合材料以及纳米技术已经渐成主流。 高性能的球拍已成为各种新技术的结晶，电脑辅助设计、 模拟分析等高新技术手段在球拍的设计和生产过程中起到了举足轻重的作用。 这些变化直接推动了网球技术的发展，促进了竞技水平的不断提高。14汽车钛材作为汽车部件材料使用时， 其特征如下： 抗拉强度和屈服强度大、疲劳强度大、密度小、弹性模量约是钢的一半、 热膨胀系数低，约是不锈钢及铝材的一半、非磁性、热导率低、容易产生烧结、对环境无污染等。另外在汽车行业用钛后，可极大减轻汽车重量，降低其燃料消耗，保护

30、环境和降低噪音。（1）发动机阀近年来，各汽车公司纷纷进行发动机阀用廉价钛材的开发， 并有一部分已达到批量化。钛材的制造成本中占材料 1/3 以上的价格是海绵钛，若用等外海绵钛生产加工材，这样价格自然就会降低。在这种情况下开发了廉价的 Ti-6Al-4V 基合金。（ 2）排气管及消音器到目前为止，排气管及消音器多采用普通钢、不锈钢、铝合金、FRP 等。这些部件属车体的大型构造部件，容易实现车的轻量化、对降低燃料费用、 发动机的输出功率及提高行驶安全性均是重要的。 同时因与排气直接接触，在 400以上的高温下，比起铝合金来钛的耐热性更优良，且比强度比钢高，也容易实现轻量化。（ 3）汽车零件用新合金

31、的开发及应用前面介绍的均是已开发的钛合金在汽车零件上的使用。 另一方面，低成本钛合金的开发也较为活跃， 其中之一就是 Super-TIX 系列合金的开发。其强度与延性的平衡状态如图 8 所示。 Super-TIX 系列包括 Ti-Al-Fe 及 Ti-Fe-O-N 二大合金系， Ti-Al-Fe 合金群多是在已知的合15金中不使用 V 和 Mo，采用廉价的 Fe 来代替，适合在温度上升过程中的用途。如 Super-TIX51F 就是指 Ti-5Al-1Fe ，其拉伸强度达1000MPa，与 Ti-6Al-4V 相当。而 Ti-Fe-O-N 系合金则不能在太高的温度区使用，但因采用了廉价的 Fe

32、 及氧及氮，其热加工性能优良。此合金系的代表合金为 Ti-1%Fe-0.35%O-0.01%N(Super-TIX800)，其拉伸强度约为 800MPa，具有优良的热加工性及冷加工性。类似上述 Super-TIX 系列是专门为航空以外用途设计的合金 ,还有 钛合金 Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al (TIMETALLCB) ，该合金的杨氏莫量低，强度高，正在探讨应用在悬簧上，于 2001 年已用在德国的国民牌汽车 Loup FSI 上。（ 4）展望轻量及高强度的钛作为汽车零件的使用已从少量向大批量发展。今后，钛在此领域的使用仍有二个大课题需要解决： 一是钛的制造成本的大幅度降低； 二是

33、耐热性引起的在苛刻条件下的耐蚀性。 关于成本的降低，不仅是材料成本，还要降低加工费用。为了实现此目标，原材料厂家、零件生产厂家及汽车厂家均要加强协作， 共同推动研究开发。我们期待着钛在此领域能有所作为。国防在美国 F-22 先进战斗机上大约有54 个精铸件，大多是关键性强度高的铸件。最著名的是所谓前、后“体侧”(Side-of-body) 、铸件，即机翼与机身的接头件， 这是飞机上最大的铸件， 经切削加工且分别重 87和 58公斤。16每一机翼上有14 个较小的铸件，多是用其它方式不能有效生产的零件。如无油舱隔，又如方向舵驱动器的壳体。F-22 的阻拦钩的整流罩原来是由6-4-Ti 薄板超塑成

34、形，新近改成 Ti-62-42 合金，使成本下降 50%以上，改进了强度性能， 降低了重量，提高了对发动机喷管偶而出现的燃气冲刷的热稳定性。F-22 上的锻压器中大约 2/3 为 Ti-6-4ELI ，最大的锻件是中、后机身隔框，其中 4 个中机身隔框是目前最大锻件的代表， 5 个后机身框架锻件是分段组成的，由 32 上中央的 H 形框与两个 T 形框组成。机身的很大一部分为焊接件， 前后梁结构是由腹板加强的 Ti-6-4 型板与框架经电子束焊接而成， 包含 3556 厘米长的周向及纵向焊缝，是航空航天工业的最复杂的结构焊接之一。发动机舱门由钎焊的蜂窝芯子与壁型板组成，面板为 6-4-Ti ，

35、芯子为 Ti-3-2.5，两者之间的连接采用 “液体界面扩散” (LID) 钎焊技术，利用 Ni-Ti 共晶温度低的特点来减少型板的热暴露。 Ti-3-2.5 的成形性好、强度低，也用在液压管道中。美国的 Froes博士曾发表文章报道了美国军用车辆及战车中用低成本钛代替均质装甲钢(RHA) 的情况。用Ti-6Al-4V合金制作了M2战车的指挥舱及顶部防护装甲、M1A2主战坦克上的两个部件及XM777 155mm 超轻型便携式榴弹炮的架尾和反冲气缸。而且美国一直把研究重点放在未来的战车系统上，最近则集中在对可以满足预期冲击破坏性能的新型装甲材料的研究上。人们对钛装甲的研究颇多，主要目的有 2 个

36、，一是扩大钛装甲在遭受破坏威胁时的防弹性能数据；17利用单一电子束冷炉床技术生产钛合金，研究各种低成本的形变热处理工艺，与此同时，还对战车用厚装甲的焊接和焊接修补进行了研究。医疗保健器材钛具有极好的生物相容性，可耐受人体苛刻的生理环境(人体 pH值为 7.4)，因而长期以来一直用于人体臀部及膝部关节的移植。实践证明，人体对钛无排异反应，也不产生凝血现象。面对医学界的需求并根据钛材的特点，近十几年，特别是近几年来，许多科研院所的专家教授都在致力于钛制人工心脏装置的研制和开发工作，这样既可挽救诸多心脏病患者的生命，也可带来可观的经济效益。左心室助推装置(1eft ventricular assis

37、t systems，以下简称LVAS)由于左心室在心脏功能中起主要作用， 晚期心脏病患者也是左心室首先衰竭，由此建立起了 LVAS 概念。 LVAS 通过搭桥技术可替代左心室正常工作， 心脏其它部件照常运行。 代心装置 A bioCor 钛制人工心脏可模拟人体心脏正常节律，将血液泵注到肺部和身体其它部位。无需皮下埋管，但必须摘除人体心脏。有望于 2000 年年底前开始临床试验。除此而外， A biomed 公司正着手开发的 BVS5000 二心室康复系统尤为引人关注。 该系统可全面承担人体心脏的正常工作， 通过搭桥手术，使病体心脏得以充分的休息、愈合直至全面康复。了解了近年来钛制人工心脏的发展

38、过程及各类产品的性能特点后， 选用哪一种装置最为合适，众家各抒己见。概括起来主要有以下几点；18(1)需要进一步作临床观察以明确利弊；(2)采用 LVAS 的心脏病人经过一段时间休息， 有利其恢复正常功能，因而代心装置不可取；(3)人体心脏具有极佳的控制系统，可使血流量恰好符合人体所需的水平，而代心装置则无此功能；(4)如果冠心病偶尔波及到右心室也无妨，带有 LVAS 的患者仍可存活。总之，无论采用哪一类产品，使用钛材是必然趋势。如果FDA经过探讨，能够批准将钛制人工心脏作为长期性或永久性植入件植入人体，不仅可使不适合接受异体心脏移植的病人得以康复，还会带来每年 20 亿美元的收益。由此可见，

39、钛制人工心脏市场前景可观。离子膜烧碱工业钛及其合金具有重量轻、比强度高、综合机械性能好的特点，它有比铬、镍及不锈钢更强的钝化性， 形成的钝化膜化学稳定性非常高，受到机械损伤后，在一定的氧化性气氛下还能够自愈，修复如初。因此钛在很多活性介质中是极其耐腐蚀的，尤其在氧化性介质及含氯、氯化物。氯酸盐等介质中耐蚀性最佳。在我国，钛于70 年代初开始应用于氯碱工业， 取得了显著的经济效益， 被誉为氯碱工业防腐蚀的一次大革命。离子膜生产烧碱具有产品质量好。碱中含盐低、原料及能耗省，环境污染小、生产强度大、 自动化水平高等优点，是目前世界公认的19技术最先进。在离子膜烧碱生产装置中，钛主要用在盐水二次精制，

40、电解及脱氯、氯气处理等系统的设备及管道上。湿法冶金钛作为一种新兴的耐蚀材料， 在我国的冶金行业， 特别是湿法冶金行业使用不过 20 多年的历史，然而却获得了极大的成功，并取得了显著的社会效益及经济效益。从七十年代初， 云南冶炼厂、上海冶炼厂、葫芦岛锌厂等有色冶金行业率先在电解铜、 电解镍及铅锌冶炼中使用钛材， 解决了严重困扰企业生产及发展的腐蚀问题， 揭开了我国湿法冶金行业使用钛材的序幕，钛及钛设备在这些企业成功的应用， 也大大地促进了我国钛工业民用推广的使用。自 80 年代后，国内许多湿法冶金企业都在技术改造中，大量地选用钛材，金川有色金属公司、沈阳冶炼厂、铜陵有色金属公司、大冶有色金属公司

41、等企业近十年来的用钛量高达上百吨，这些新技术、新装备的使用， 使我国有色湿法冶金行业的装备更接近世界先进水平。钛作为电铜、电镍行业中种板应用的主要优点是：1） 钛表面的氧化膜保护了钛不被电解液腐蚀，且又不污染电解液。2） 剥离极其容易，减轻了劳动强度。3） 成品率提高了30%以上。4） 电铜结晶组织致密，表面光滑。5） 不易断路烧板。206） 使用寿命在 30 年以上。其它产业钛金属应用的产业尚有计算机硬盘、手机、手表、自行车、轮椅、工艺品等不胜枚举。3.项目建设的意义和必要性3.1 国民经济发展的必要钛及其合金是国防、 高新技术领域和许多重要民用部门不可缺少的关键材料。我国经济持续发展，钛必

42、然会有现实的、不断增加的市场需求。对钛和钛合金的研究已发现其有三种特殊功能有应用前途：（ 1）记忆功能：钛 -镍合金在一定环境温度下具有单向、双向和全方位的记忆效应， 被公认是最佳记忆合金。 在工程上做管接头用于战斗机的油压系统；石油联合企业的输油管路系统；直径0.5mm 丝做成的直径 500mm 抛物网状天线用于宇航飞行器上；在医学工程上用于制作鼾症治疗； 制成螺丝钉用于骨折愈合等。 上述应用均获得了明显效果。（ 2）超导功能：铌 -钛合金在温度低于临界温度时，呈现出零电阻的超导功能。（ 3）储氢功能：钛 -铁合金具有吸氢的特性，把大量的氢安全的储存起来，在一定的环境中又把氢释放出来。这在氢气分离、氢气净化、氢气储存及运输、 制造以氢为能源的热泵和蓄电池等方面应用很21有前途。因此，从国民经济长远发展的考虑，本项目具有建设的必要性。3.2 国家政策支持2005 年 12 月，国家发展和改革委员会发布关于继续组织实施新材料等高技术产业化专项的通知 ，将钛及钛合金板材列为2006 年产业化的重点领域。本项目是国家在“十一五”期间提出的当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 （2007 年）中的重点发展项目。 其为该指南中第四项“新材料”（总体第 46 项）“钛、铝、镁合金材料” ，是属国家重点扶植及优先发展的产业。3.3