金属钛的应用现状及展望课件.ppt
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1、1金属钛的应用现状及展望金属钛的应用现状及展望郝郝 斌斌20102010年年8 8月月2金属钛的应用现状及展望金属钛的应用现状及展望一、钛的历史一、钛的历史二、钛的资源二、钛的资源三、钛的特性三、钛的特性四、钛的发展四、钛的发展五、钛在国内外各行业的应用五、钛在国内外各行业的应用六、钛的国际应用前景展望六、钛的国际应用前景展望3一、钛一、钛 的的 历历 史史17911791年年,英国矿物学家和化学家英国矿物学家和化学家William GregorWilliam Gregor发现了钛元素发现了钛元素 17951795年年,德国化学家德国化学家Martin Heinrich KlaprothMar
2、tin Heinrich Klaproth分解出氧化钛分解出氧化钛 19101910年年,才提炼出金属钛才提炼出金属钛 19321932年年,卢森堡化学家卢森堡化学家W J KrollW J Kroll实现了实现了钛的工业化制取钛的工业化制取 至今至今,仍然用仍然用”Kroll”Kroll”法生产海绵钛法生产海绵钛 钛钛 的的 发发 现现4一、钛一、钛 的的 历历 史史 钛的发展和应用历程钛的发展和应用历程5二、钛二、钛 的的 资资 源源(1)钛储量丰富,结构金属中仅次于Al、Fe、Mg,居第四位。金属元素名称AlFeMgTi丰度8.135.02.090.44Ti丰度为Ni、Zn、Cu、Co、
3、Pb、Sn、W、Mo、Sb、Ag、Pd、Au等12种金属总丰度的10倍(2)钛矿以钛铁矿为主,占)钛矿以钛铁矿为主,占94%钛铁矿 6.8亿吨 中国最丰富 金红矿 0.4亿吨 中国少 合计 7.2亿吨6(3 3)钛铁矿储量中国第一)钛铁矿储量中国第一2009年世界钛铁矿储量及分布情况 地区储量(万吨)占世界储量比例%排名中国2000029.41澳大利亚1300019.12印度850012.53南非63009.34巴西43006.35其它国家1590023.4合计680001002009年我国进口钛矿148万吨(越南、澳大利亚、印度)7三、钛三、钛 的的 特特 性性v钛的称谓:钛的称谓:战略金属
4、战略金属 正在崛起第三金属正在崛起第三金属 空间金属、海洋金属、人体植入金属、全能金属空间金属、海洋金属、人体植入金属、全能金属 2121世纪金属世纪金属v高性能结构金属高性能结构金属v比强度最大的金属比强度最大的金属v钛的三大特点:钛的三大特点:性能优、储量大、用途广,潜在市场巨大性能优、储量大、用途广,潜在市场巨大8四、钛四、钛 的的 发发 展展 1 1、海绵钛生产:海绵钛产量(、海绵钛生产:海绵钛产量(20092009)国家产量(万吨)占世界比例%世界排名中 国4.0830.51俄罗斯2.6019.42日 本2.5018.73哈萨克斯坦2.0015.04美国1.6011.95乌克兰0.6
5、04.56合计13.3810092 2、钛材的生产、钛材的生产20092009年世界钛材产量年世界钛材产量地区产量(万吨)占世界比例%世界排名美国3.2034.11中国2.4926.52独联体1.8019.13日本1.2012.84欧洲0.707.55合计9.391002003年2008年增长率5.82万吨12.93万吨122%近五年,世界钛材产量增长迅速近五年,世界钛材产量增长迅速10中国钛行业的发展现状中国钛行业的发展现状11中国钛行业的发展现状中国钛行业的发展现状123、世界钛产业动向、世界钛产业动向海绵钛生产企业和产能海绵钛生产企业和产能钛材生产企业和钛锭产能钛材生产企业和钛锭产能美美
6、国国T T(1.6(1.6万)万)ATIATI(1.91.9万)万)T T(3.23.2万)万)ATIATI(3 3万)万)RTIRTI(0.80.8万)万)日日本本住友钛(住友钛(3.23.2万、万、1 1万吨)万吨)东邦钛公司(东邦钛公司(2.62.6万、万、1.91.9万吨)万吨)神户制钢(神户制钢(1.31.3万吨)、住友万吨)、住友金属和新日铁公司金属和新日铁公司独独联联体体俄罗斯:俄罗斯:VSMPOVSMPOAVISMAAVISMA(3.23.2万)万)哈萨克斯坦:哈萨克斯坦:UKUKTMPTMP工厂(工厂(2.32.3万)万)乌克兰:乌克兰:Z-TMCZ-TMC工厂(工厂(1.2
7、1.2万)万)俄罗斯:俄罗斯:VSMPOVSMPOAVISMAAVISMA(6 6万)万)1 1、生产企业、生产企业132 2、世界海绵钛产量及产能预测(、世界海绵钛产量及产能预测(t t)2005200620072008200920102011产能产能产量产量产能产能产量产量美国美国8900890012300123001400020300310003100031000乌克兰乌克兰79507950900090001200012000120001200012000哈萨克斯坦哈萨克斯坦230001700023000230002300023000230002300023000俄罗斯俄罗斯280002
8、080029500295003250035000350003500035000日本日本306003060039000390003970039700600006600066000中国中国950095003000018000500007000090000100000130000合计合计107950101950142800125800171200200000251000267000297000143、近三年世界钛加工材产量、近三年世界钛加工材产量国别国别2007年年2008年年2009年年产量(产量(t)比例比例%产量产量(t)比例比例%产量产量(t)比例比例%美国美国3320029.0430003
9、3.132000 34.0日本日本1908716.71800013.812000 12.8独联体独联体2754024.12700020.818000 19.2欧洲欧洲110009.61400010.87000 7.4中国中国2364020.62770021.424965 26.6合计合计11446710012970010093965 10015 4 4、中国钛产业动向、中国钛产业动向(1)钛产业已向全国扩展,星罗棋布 除新疆和西藏外,其它各省市都有钛产业 钛产业竞争激烈(2)扩建和新建中的大型钛项目很多 海绵钛5000吨/年以上有10家 总产能超过10多万吨 加工材5000吨/年以上有12家,
10、钛熔铸 能力超过10万吨/年。164 4、中国钛产业动向、中国钛产业动向地区/单位大型建设项目云南楚雄、昆钢海绵钛1万吨,钛材2万吨、钛白6万吨湖南金天钛材7000吨河南双瑞海绵钛1万吨,钛材5000吨,精铸300万件宝钢钛材1万吨唐山天赫海绵钛1.5万吨辽宁和世泰钛材5000吨辽宁抚钢钛材2000吨黑龙江佳木斯海绵钛3万吨宁夏东方钽业钛材3000吨上海桦厦钛材3000吨17中国钛地图海绵钛产地钛材产地18四、钛在国内外各行业的应用四、钛在国内外各行业的应用1 1、钛的应用概况、钛的应用概况 6 6、钛在汽车行业的应用、钛在汽车行业的应用2 2、钛在航空工业的应用、钛在航空工业的应用 7 7、
11、钛在体育休闲业的应用、钛在体育休闲业的应用3 3、钛在航天工业的应用、钛在航天工业的应用 8 8、钛在医疗行业的应用、钛在医疗行业的应用4 4、钛在舰船制造业应用、钛在舰船制造业应用 9 9、钛在建筑行业的应用、钛在建筑行业的应用5 5、钛在化工行业的应用、钛在化工行业的应用 1010、钛在电力行业的应用、钛在电力行业的应用 1111、钛在其它方面的应用、钛在其它方面的应用19TiTi陆陆地地太空太空飞飞机机 火箭火箭 导弹导弹 卫卫星星飞飞船船人体人体日用品日用品医疗医疗器械器械植入体植入体生活用品生活用品工工艺艺品品体育用品体育用品海洋海洋舰舰船船 核潜艇核潜艇 深潜器深潜器 海上建筑海上
12、建筑海上海上养养殖殖 采油采采油采矿矿 海水淡化海水淡化一一般般工工业业化工化工冶金冶金汽汽车车建筑建筑全能的金属1、钛的应用概况、钛的应用概况201 1、钛的应用概况、钛的应用概况v钛具有十分优异的性能,因而得到了广泛应用。钛具有十分优异的性能,因而得到了广泛应用。v其应用领域主要有:其应用领域主要有:航空航天、舰船制造、化工石化、交通运输、兵器、航空航天、舰船制造、化工石化、交通运输、兵器、海洋、电力、建筑、冶金、医疗、运动器械、生活海洋、电力、建筑、冶金、医疗、运动器械、生活用品和轻工业等。用品和轻工业等。v美国和俄罗斯的大部分钛加工材是应用在航空航天美国和俄罗斯的大部分钛加工材是应用在
13、航空航天领域,约占领域,约占80%80%左右,与之相反的是,日本和中国左右,与之相反的是,日本和中国则是将则是将80%80%应用于化工、一般民用工业及民生用品应用于化工、一般民用工业及民生用品领域。领域。21近年来世界钛材的主要应用领域近年来世界钛材的主要应用领域(军用、民用客机及一般工业)用钛量及预测(军用、民用客机及一般工业)用钛量及预测世界世界钛钛材需求量及材需求量及预测预测22近年来我国钛材在不同领域的应用比例近年来我国钛材在不同领域的应用比例232 2、钛在航空工业的应用、钛在航空工业的应用单机用钛量单机用钛量(t)(t)242 2、钛在航空工业的应用、钛在航空工业的应用世界民用客机
14、用钛量及预测世界民用客机用钛量及预测252 2、航空工业的应用、航空工业的应用A380A380客机用钛客机用钛146146吨吨国外民机国外民机(以空客以空客A380为例为例):26空客空客A380各部位用钛介绍:各部位用钛介绍:27Ti1023Ti1023钛合金在钛合金在A380A380飞机起落架上应用飞机起落架上应用单重单重3210kg,3210kg,世界最大的钛锻件世界最大的钛锻件28高压涡轮高压涡轮镍基合金镍基合金 燃烧室燃烧室镍基合金镍基合金高压压气机高压压气机钛合金钛合金低压压气机低压压气机钛合金钛合金低压涡轮叶片后低压涡轮叶片后2级级-TiAl合金合金48-2-2风扇风扇钛合金钛合
15、金钛合金制飞机发动机293 3、钛在航天工业中的应用、钛在航天工业中的应用v钛在航天工业中起到了减轻发射重量、增加射程和节省费用的作用,是航天工业的热门材料。在火箭、导弹和航天工业中可用作压力容器、燃料贮箱、火箭发动机壳体、火箭喷嘴套管、人造卫星外壳、载人宇宙飞船船舱(蒙皮及结构骨架)、起落架、登月舱、推进系统等。303 3、钛在航天工业中的应用、钛在航天工业中的应用v钛在航天工业中的应用实例如下钛在航天工业中的应用实例如下:(1 1)贮存压缩气体的压力容器。)贮存压缩气体的压力容器。“徘徊者徘徊者”卫星和助推器卫星和助推器共用了共用了1414个钛容器,共减轻重量个钛容器,共减轻重量272 k
16、g272 kg。(2 2)贮存液体推进剂的压力容器。)贮存液体推进剂的压力容器。“阿波罗阿波罗”飞船上使用飞船上使用了了5050个左右的压力容器,有个左右的压力容器,有85%85%是钛制的。大力神是钛制的。大力神过渡级过渡级发动机,改用钛合金推进剂贮箱后重量减轻发动机,改用钛合金推进剂贮箱后重量减轻35%35%。(3 3)固体燃料火箭发动机壳体。)固体燃料火箭发动机壳体。“民兵民兵”洲际导弹第二级洲际导弹第二级火箭发动机采用了火箭发动机采用了Ti64Ti64合金重量减轻合金重量减轻30-40%30-40%。(4 4)液体燃料火箭发动机壳体。)液体燃料火箭发动机壳体。“阿波罗阿波罗”登月舱下降发
17、登月舱下降发动机燃烧室的承压壳是由动机燃烧室的承压壳是由Ti64Ti64合金制成。合金制成。(5 5)钛合金还广泛用于各种结构件。)钛合金还广泛用于各种结构件。“水星水星”号宇宙飞船号宇宙飞船的压力舱主要为钛材,占座舱重量的的压力舱主要为钛材,占座舱重量的80%80%。“双子星座双子星座”号号宇宙飞船所用钛合金牌号有宇宙飞船所用钛合金牌号有7 7种,使用钛件种,使用钛件570kg570kg,占结构重,占结构重量的量的84%84%。“阿波罗阿波罗”号宇宙飞船的托架、夹具和紧固件均号宇宙飞船的托架、夹具和紧固件均用钛制成,共使用用钛制成,共使用68 t68 t钛材。钛材。(见下图见下图)313、钛
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