鈦材加工工藝發展現狀及趨勢研究

郝騰飛　張璽巖　朱雪瑞

摘要：目前鈦材加工產業呈現結構性過剩的競爭格局。一方面，我國多數鈦材生產企業均處在中低端產品定位上，產品趨同，行業集中度低，競爭激烈，同時中低端鈦材產品毛利率很低。另一方面，高端鈦材應用領域，在航空航天、船舶和醫療等高端產品的研發及生產上，我國鈦材生產企業尚不能滿足國內的發展需求，產能不足。中低端鈦材領域，鈦材加工企業經營情況兩級分化大型鈦材加工企業產能較大，存在規模效應，具備一定優勢，在成本控制、原材料議價能力、融資能力等方面具有顯著優勢，或在上游原材料上有所布局，抗風險能力較強。因此研究鈦材加工工藝能夠提升我國工業發展的效率。

關鍵詞：鈦材加工;工藝;發展現狀

引言：

中小鈦材加工企業自身實力有限，未來將面臨較高的經營和財務風險。目前鈦材產量在 4000 噸以上的企業主要有寶雞鈦業股份有限公司、 攀鋼集團四川長城特殊鋼有限責任公司、 該院下屬的西部材料和湖南湘投金天科技集團責任有限公司。高端鈦材領域，鈦材加工企業技術實力支撐其未來發展高端鈦材領域，行業競爭則主要體現在技術實力上，具備較強研發實力的企業長期盈利能力較好。軍工領域來看，目前國內僅寶鈦股份、西北院及下屬西部超導和西部材料、金天科技等為數不多的鈦加工企業獲得完備軍工鈦材資質。 同時，這些企業也是國內航空航天用鈦合金材料的主要供應商。

一、鈦材加工工藝發展現狀及問題

鈦材塑性加工工業是一個高能耗的產業，熱軋、退火和熱處理等作業都需要較高的能耗。降低鈦加工生產中的能耗，有利于降低成本和節約能源。解決鈦工業生產能耗過高問題的途徑主要是依靠科技進步，改進工藝技術，發展高效節能工藝，發展自動化控制技術，開發鈦加工節能技術。鈦塑性加工生產技術實現大型化和連續化，生產過程實現機械化和自動化，各工序作業采用計算機控制，以提高勞動生產率。國外大型鈦合金整體鍛件的鍛造采用45kt或75kt水壓機壓制。

鈦和鈦合金塑性加工具有變形抗力大、常溫塑性差、屈服極限和強度極限比值高、回彈大、對缺口敏感、變形過程易與模具黏結、加熱時又易吸附有害氣體等特點。鈦材塑性加工較鈦、銅困難。鈦和鈦合金的加工工藝必須考慮它們的這些特點。鈦和鈦合金采用塑性加工，加工尺寸不受限制，又能夠大批量生產。塑性加工是鈦材加工中占主導地位的方法，大多數鈦材產品是采用這種方法生產的。

目前，鈦材加工的傳統方法主要有塑性加工、鑄造和粉末冶金三種方法。鈦塑性加工的工藝方法是將海綿鈦熔鑄成錠，再加工成鈦材。塑性加工方法包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、沖壓、旋壓等，通過這些塑性加工方法可將鈦錠加工成各種形狀和尺寸的板、帶、條、箔、管、棒、型、線、鍛件和沖壓件等制品。

二、鈦材加工的作用

1、節能降耗

從鈦及鈦合金錠到制成品零部件，其成品率僅10%-20%，因此，殘鈦及其合金的回收利用就成了降低成本、擴大應用的關鍵。廢鈦和殘鈦的來源很廣，鈦鑄錠產生的廢鈦（切頭、切邊和扒皮屑）約占5%;加工成材產生的殘鈦（邊角余料和屑）約占40%～60%;由鈦材加工成鈦制品產生的殘鈦（料頭、邊角屑）約占50%～75%;廢舊鈦制品也是一個來源。

由于廢殘鈦量很大，綜合利用大有可為。因此，有的國家建立了專門的廢舊金屬回收公司，專營廢殘鈦的綜合利用，采用專用設備和技術，大規模、高自動化地從事廢殘鈦的回收處理。

2、殘廢鈦處理

在廢殘鈦的回收利用中，特別要加強對廢殘鈦的管理，不要讓不同氧化程度的廢殘鈦混合。這樣便于根據不同類別的廢殘鈦按下列4種情況分別進行處理：

（1）未被污染的殘鈦，包括加工后的邊角余料和鈦屑，量大質好，應盡量作為熔煉鈦錠的添加料，摻人海綿鈦擠壓成鈦塊使用，可降低加工成本;

（2）塊狀的廢海綿鈦和廢鈦頭、鈦的邊角料，按其純度和成分的不同，可分別作為鈦鐵工業中的合金添加劑，或作制取鈦粉的原料;

（3）鈦粉和等外鈦粉，宜作為煙火工業中的爆燃劑，也可作為制取鋁加工工業中的添加劑和粉末冶金鈦制品的原料;

（4）混料或雜質多的鈦屑及廢鈦塊可加工成高鈦鐵，如70鈦鐵（含鈦70%）。隨著鈦鐵產業添加劑對高鈦鐵合金需求量的增加，以廢鈦為主要生產原料的高鈦鐵合金，備受市場歡迎。目前以廢鈦為原料生產的高鈦鐵全世界年產量已達萬噸以上。

三、發展趨勢

全球鈦加工材產品市場在商業航空領域主要來自發動機組件，如光盤葉片、葉片、引擎箱體和機身零部件如機尾部分、艙壁、機翼支撐、緊固件、起落架。鈦通常用于飛機緊固件零件中。

鈦有利于生產燃氣渦輪發動機，也用于其他部分如外殼、壓縮機葉片、熱保護層、引擎整流罩。鈦在商業航空市場的使用可以歸因于幾個因素，如碳纖維增強塑料成分增加到新飛機的設計中。

參考文獻：

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作者簡介：

第一作者，郝騰飛（1991.01.18-），男，大專，研究方向：鈦材加工工藝。

第二作者：張璽巖（1993.05.10-），男，本科，研究方向：鈦材加工工藝。

第三作者：朱雪瑞（1993.04.14-），男，本科，研究方向：鈦材加工工藝。