我国钛行业发展现状及未来所面临的形势于丙强1,3,4，付广洋2（1.燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛 066004；2. 燕山大学环境与化学工程学院，河北秦皇岛 066004；3. 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心；4.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室；）摘要:简要介绍了钛以及其化合物的主要性质，总结和阐述了近年来我国钛及钛合金的发展现状和未来发展趋势。

重点描述了近年来钛及钛合金最新制备及加工技术的发展和应用, 主要包括钛及钛合金的冶炼提取、熔炼铸造、最新加工方法、热处理规范以及在航空航天、舰船、化工、生物及医用材料、汽车、体育等领域的发展和应用。

通过对钛及钛合金近年来发展现状的了解, 结合我国钛行业发展过程中出现的一些问题, 简要提出了我国钛行业未来发展的几点要求。

关键词:钛；钛合金；钛行业The present and the future situation of China's titanium industry’s developmentYU Bing-qiang1，3，4 Fu Guang-yang2(1. College of Enviromental and Chemical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei 066004,China；2. College of Enviromental and Chemical Engineering,Yanshan, University, Qinhuangdao Hebe 066004,China；3. National Engieering Research Center for Equipment and Technology of Cold Rolling Strip,Yanshan University, Qinhuangdao 066004,Hebei,China；4. StateKey Laboratory of Metastable Materials Science and Technology,Yanshan University,Qinhuangdao 066004,Hebei,China)1.钛1.1 钛钛是一种银白色的金属，早在1791年，英国科学家威廉姆·格里戈尔在英国密那汉郊区找到这种神奇的元素时，首先发现了这种新元素。

过了4年，德国化学家克拉普洛特又从匈牙利布伊尼克的一种红色矿石中，发现了这种元素，便以希腊神话中的英雄来命名。

钛的意思是“地球的儿子”。

钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，且体重只有铁的一半。

在常温下，钛可以安然无恙地“躺”在各种强酸、强碱中；就连最凶猛的酸------ 王水，也不能腐蚀它。

有人曾把一块钛片扔进大海，经过5年以后取出来，仍然闪闪发亮，没有半点锈斑。

俗话说:“真金不怕火炼”。

可是钛的熔点比黄金还高出 600多摄氏度。

正因为钛的本领非凡，所以有着广泛用途。

现在，钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇不可缺少的金属。

在宇宙飞船和导弹中，也大量用钛代替钢铁。

钛与氮、碳结合生成的氮化钛、碳化钛，也是非常坚硬的化合物，它们的耐热本领甚至还比钛高1倍。

这样坚硬而耐热的材料，可以代替超级钢，制造高速切削刀具。

钛的许多特殊性能，还在化工、超声波和超导技术中得到应用。

然而，钛有个最大的缺点，就是提炼比较困难。

这主要是因为钛在高温下可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。

所以人们曾把钛当作“稀有金属”,其实，钛的含量约占地壳重量的6‰，比铜、锡、锰、锌的总和还要多10多倍。

在世界上，我国钛的储藏量最多，四川的攀枝花，钛的储藏量占全国90%以上，是世界上罕见的大钛矿。

1.2 钛金属的冶炼钛在1791年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。

原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。

工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。

浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 == FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 == Fe2 (SO4)3+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+ 还原为Fe2+，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeS O4·7H2O（绿矾）作为副产品结晶析出。

Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：H2TiO3 == TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。

将TiO2（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。

TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛：TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。

1.3 钛的应用钛的比重仅是铁的１／２，却像铜一样经得起锤击和拉延。

在超低温世界里，钛会变得更为坚硬，并有超导体的性能，钢则变得脆弱无能。

钛有很强的耐酸碱腐蚀能力，在海中浸５年不锈蚀，钢铁在海水中则会腐蚀变质。

用钛合金为船只制造外壳，海水无法腐蚀它。

用钛合金制成的“钛潜艇”，可潜入４５００米的深度，一般钢铁潜艇在超过３００米就容易被水压压坏。

“钛飞机”坚实又轻便，一架大型钛客机可比同样重的普通飞机多载１００余人，飞机时速每小时可超过３０００千米，铝合金飞机最多是２４００千米。

利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。

用钛锆合金制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十亿分之一。

在航天事业中，钛可制成飞船的“外衣”，防高温的侵袭。

钛和镍组成的合金，被成为“记忆合金”。

这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形，只要稍微加热便可恢复原来的面貌。

这种合金目前已在不少领域得到应用。

如美国阿波罗号飞船上用的天线，就是这种记忆合金；上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中；另外还可用于仪表、电子装置等领域。

用钛制器皿保存的食物，色、香、味经久不衰；钛制炊具既轻巧,又不会生锈，最合科学卫生。

用钛合金制成的高压容器，能够耐受2500个大气压的高压。

钛在外科医疗手术上的应用，也非常引人入胜。

目前，外科接骨是用不锈钢，使用不锈钢有一个缺点，就是接骨愈合之后，要把不锈钢片再取出来，这是件十分痛苦的事。

不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。

如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。

在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉，过了几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联，起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。

现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。

在炼钢工业中，少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。

钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。

这是因为具有受压斩改变形状时，会产生电流；一旦通电又会改变形状。

把钛酸钡放在超声波中，它受压便会产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱；相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。

在用金色装饰工艺品和日用品中，由于它们的硬度低、容易刺破和磨损，不能耐久。

当在这些物质的表面镀一层氮化钛时，外观几乎和黄金的镀层一模一样，而比黄金以及硬质合金更耐磨，这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。

有机钛聚合物，可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。

目前人类使用的四个系列的贮氢金属中，钛系是其中一种，也是比较便宜的一种，但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”，一旦这个问题解决了，人们就可以用氢做燃料。

2.我国钛行业的现状与展望我国钛行业发展现状及未来所面临的形势，如下：1、钛的优异性能及钛行业的基本特点钛及其合金具有比强度高、耐腐蚀、无磁性、低阻尼、高低温性能好、与炭复合材料的相容性好、生物相容性好等突出优点，并具有超导、形状记忆和储氢特性，而在航空航天、舰船、海洋工程、化工、电力、冶金、医疗、体育休闲等行业有广泛的应用，被人们誉为“太空金属”和“海洋金属”，是重要的战略金属材料。

钛冶金和加工技术是高技术。

钛的氧化物化学位低，极为稳定，将其还原为金属极为困难。

目前，海绵钛生产的主导工艺是氯化-镁还原法，即富钛料通过氯化-精制-还蒸-精整工序得到海绵钛，还要通过配套氯化镁的电解，实现镁、氯闭路循环，是一个复杂的冶金体系。

金属钛的熔点高，合金体系复杂，加工温区窄、变形抗力大，需要许多特殊的加工技术和专用设备进行钛及其合金的加工材的制备。

因此，目前世界上只有美国、俄罗斯、日本和中国具有完整的钛工业体系。

用钛量的多少是一个国家发达程度的标志。

钛是现代金属，是高新技术不可或缺的关键材料。

纵观世界钛工业的发展史，社会的现代化程度越高，用量就越大。

换句话说，用钛量的多少是一个国家发达程度的标志。

钛是朝阳金属。

一方面钛及其合金在航空航天、海洋工程、核电等领域有越来越重要的广泛应用，就是在民用的化工、冶金、医疗、体育休闲等领域的应用也越来越广泛。

另一方面，钛资源储存量大，易于开采。

因此，目前世界上的主要经济体都竞相发展钛产业。

2、中国钛工业已取得的巨大成就在党和政府的直接关怀和领导下，中国钛工业从1954年开始起步，经过55年的发展，已取得巨大的发展，中国已成为世界钛工业大国。

中国已建立了钛的开采-冶炼-加工-应用-科研这一完整的钛工业体系。

中国已经建立了比较完整的钛合金体系和钛工业标准体系。

中国海绵钛的产能和产量已居世界第一位。

2008年中国共生产海绵钛49632t，约占世界总产量的28.7%。

2008年，中国共生产钛加工材27737t，居世界第二位，约占世界总产量的21.4%。

2008年，中国钛加工材消耗量为24068t，居世界第二位。

中国已拥有海绵钛产量过万吨的世界级海绵钛大厂-遵义钛厂，拥有钛加工材产量过万吨的世界级钛材大厂-宝钛集团。

3、中国钛工业的不足经过55年的发展，中国钛工业确实取得令人瞩目的发展，但与美日俄相比，中国钛工业还是后进者，特别是金融危机加剧以来，更突显出中国钛工业缺陷与不足。

a、产业的聚集度不够。

目前，国外仅有7家海绵钛工厂，除处在恢复重建中的美国ATI 公司海绵钛厂产能为7000t/a之外，其他6家海绵钛厂的产能均在12000t/a之上，其中俄罗斯AVISMA公司的产能达到38000t/a。