用金屬熱還原法(用鎂或鈉還原四氯化鈦，TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2)得到海綿狀的金屬鈦，稱為海綿鈦；一般來講，海綿鈦純度為純度為99.1%~99.7%(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì))；海綿鈦生產(chǎn)是鈦工業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，它是鈦材、鈦粉及其他鈦構(gòu)件的原料，海綿鈦并不能直接使用，而需要在電解爐中經(jīng)高溫熔化成液體，才能鑄成鈦錠，而鈦錠經(jīng)過加工之后，就形成鈦材。
　　鈦材簡單的可以分為工業(yè)純鈦(牌號(hào)為TA1、TA2、TA3都被劃為工業(yè)純鈦，從TA1到TA3純度一次降低)和鈦合金；鈦合金就是以鈦為基加入其他元素組成的合金，鈦合金具有密度低，比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好和工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的航空航天材料，20世紀(jì)50~60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，第一個(gè)實(shí)用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金，目前在航空工業(yè)中廣泛應(yīng)用的就是Ti-6Al-4V，今天其余的鈦合金都可以視為在Ti-6Al-4V的基礎(chǔ)上改造得到的。

　　(一)鈦材生產(chǎn)：美國、俄羅斯、日本和中國四強(qiáng)稱雄
　　由于熔煉技術(shù)復(fù)雜、加工難度大，目前世界上僅有美國、俄羅斯、日本、中國四個(gè)國家掌握完整的鈦工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，形成四強(qiáng)稱雄的格局。此外歐洲雖然沒有海綿鈦工業(yè)，但是鈦材加工和應(yīng)用技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。烏克蘭和哈薩克斯坦繼承了前蘇聯(lián)的部分海綿鈦產(chǎn)業(yè)。
　　海綿鈦生產(chǎn)國主要包括中國、美國、俄羅斯、日本、哈薩克斯坦、烏克蘭6個(gè)國家。自2007年以來，中國海綿鈦產(chǎn)量已居世界第一位，2011年中國海綿鈦產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的31.6%。
　　全球最大的海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)是哈薩克斯坦的烏斯特卡明諾戈?duì)査箍蒜佹V結(jié)合企業(yè)，年產(chǎn)能約4.5萬噸；我國最大的海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)是貴州遵義鈦業(yè)，年產(chǎn)能約1.4萬噸，產(chǎn)能位居全球第四。
　　鈦加工材生產(chǎn)國主要包括中國、美國、俄羅斯、日本、歐洲。自2010年以來，中國鈦加工材產(chǎn)量已居世界第一位，2011年中國海綿鈦產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的34.4%。
　　隨著全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，民用航空領(lǐng)域開始緩慢復(fù)蘇，從而帶動(dòng)鈦材需求增長，2010年開始，全球海綿鈦和鈦加工材產(chǎn)量明顯恢復(fù)。2011年全球海綿鈦產(chǎn)量達(dá)到20.6萬噸，同比增長29.2%。2011年全球鈦加工材產(chǎn)量達(dá)到14.8萬噸，同比增長32.5%。

　　(二)發(fā)展歷史：三起三落，與全球經(jīng)濟(jì)冷暖密切相關(guān)
　　從全球情況看，國際鈦材加工業(yè)有三個(gè)旺盛時(shí)期：
　　第一次繁榮期開始于1988年，是由于美國民用航空工業(yè)的復(fù)蘇和日本化學(xué)、發(fā)電工業(yè)市場(chǎng)開始活躍而帶來了國際鈦加工業(yè)市場(chǎng)的相對(duì)活躍的階段。
　　第二次繁榮期開始于1994年，由于日本經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇且美國民用航空工業(yè)再次活躍，民用航空的復(fù)蘇推動(dòng)了鈦需求的增加。
　　第三次繁榮期開始于2004年，是由于國際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)普遍看好，國際航空業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展的勢(shì)頭，尤其是空客A380和波音787用鈦量占機(jī)體總重量的比例增加到10%以上，而日本民用鈦工業(yè)的發(fā)展也異常迅猛。
　　同時(shí)全球鈦材加工業(yè)也經(jīng)歷了三個(gè)明顯的蕭條期：
　　第一次蕭條期始于1990年的美國經(jīng)濟(jì)衰退和日本經(jīng)濟(jì)泡沫的崩潰，加上前蘇聯(lián)囤積的大量鈦材充斥市場(chǎng)，導(dǎo)致鈦材價(jià)格大幅下降。
　　第二次蕭條期是因?yàn)閬喼藿鹑谖C(jī)和航空市場(chǎng)的蕭條以及2001年的911事件重創(chuàng)國際民用航空業(yè)。
　　最近一次蕭條期則是由于2008年金融危機(jī)引發(fā)的國際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)動(dòng)蕩導(dǎo)致的。
　　鈦材行業(yè)的發(fā)展與全球經(jīng)濟(jì)形勢(shì)密切相關(guān)，三次繁榮期都開始于經(jīng)濟(jì)繁榮期，而三次蕭條期也都不約而同的始于全球經(jīng)濟(jì)低估，體現(xiàn)出較強(qiáng)的周期性，究其原因，是因?yàn)殁伈闹匾南掠螒?yīng)用領(lǐng)域多體現(xiàn)為強(qiáng)周期性行業(yè)。

　　(三)需求分析
　　鈦材消費(fèi)主要集中在航空工業(yè)領(lǐng)域，占比約50%，2011年，全球鈦材產(chǎn)量達(dá)到14.8萬噸，其中商用航空用鈦材約6.4萬噸，未來全球經(jīng)濟(jì)增長對(duì)航空運(yùn)輸?shù)男枨罅恳廊痪薮?，預(yù)計(jì)未來20年新增飛機(jī)需求約在3萬架左右，同時(shí)，新型飛機(jī)對(duì)鈦的需求量高于老式飛機(jī)，我們預(yù)計(jì)20年內(nèi)商用飛機(jī)對(duì)鈦材的平均需求量將達(dá)到40噸/架；據(jù)此推算，未來20年全球商用航空領(lǐng)域新增鈦材需求約120萬噸，年復(fù)合增長率約17%，平均每年新增6萬噸鈦材需求，民用航空用鈦材領(lǐng)域?qū)⒊尸F(xiàn)快速增長。此外，軍用航空領(lǐng)域也將出現(xiàn)新的機(jī)會(huì)；由于全球地緣政治形勢(shì)緊張，全球各國軍費(fèi)開支增加，軍用航空領(lǐng)域也有望出現(xiàn)新的需求藍(lán)海，以F22為代表，全球軍用戰(zhàn)機(jī)即將集體邁入四代機(jī)時(shí)代；而且新式戰(zhàn)機(jī)的用鈦量也要大幅高于老式戰(zhàn)機(jī)，因此未來軍用飛機(jī)的更新?lián)Q代將帶來新的需求。
　　1、鈦材消費(fèi)主要集中在航空工業(yè)領(lǐng)域
　　從全球范圍(不含中國和俄羅斯)來看，鈦材消費(fèi)主要集中在航空工業(yè)領(lǐng)域，2011年，全球商業(yè)航空的消費(fèi)比例達(dá)到42.6%，軍用鈦材比例為6.5%(主要為軍用航空)，整個(gè)航空領(lǐng)域消耗鈦材比例接近50%；工業(yè)消耗鈦材比例為48.1%，新興市場(chǎng)消費(fèi)鈦材比例為2.8%。
　　整個(gè)航空領(lǐng)域消耗鈦材比例接近50%，而從歷史上看，鈦行業(yè)大的周期輪回都和航空業(yè)的冷暖密切相關(guān)。過去近40年間，鈦價(jià)格的每次大幅波動(dòng)，主要都是由航空業(yè)的需求變化引起的；而商業(yè)航空運(yùn)輸行業(yè)由于全球經(jīng)濟(jì)增長速度密切相關(guān)，因此鈦行業(yè)的發(fā)展也體現(xiàn)出很強(qiáng)的周期性。
　　2、民用航空領(lǐng)域鈦材需求分析
　　全球范圍內(nèi)來看，鈦材消費(fèi)主要集中在航空工業(yè)領(lǐng)域，航空工業(yè)也是研制和應(yīng)用鈦合金最早的部門。美國1950年首次在F84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)中采用工業(yè)純鈦制造后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩和機(jī)尾罩等非承力結(jié)構(gòu)。美國普拉特-惠特尼(PrattWhitney)公司1954年開始用Ti-6Al-4V合金制造J57渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子盤和葉片。英國羅爾斯-羅伊斯(Rolls-Royce)公司于1954年在Avon發(fā)動(dòng)機(jī)上使用了Ti-6Al-4V合金。
　　鈦合金是當(dāng)代飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料之一，鈦合金對(duì)于減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率、改善結(jié)構(gòu)可靠性、提高機(jī)體壽命、滿足高溫及腐蝕環(huán)境等方面具有其他金屬不可替代的作用，其應(yīng)用水平成為衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)選材先進(jìn)程度的重要指標(biāo)，是影響飛機(jī)性能的重要方面。鈦合金在飛機(jī)的主要用途如下：
　　(1)減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率：先進(jìn)的戰(zhàn)技性能(如超音速飛機(jī))要求飛機(jī)具有比較低的結(jié)構(gòu)重量系數(shù)(即：機(jī)體結(jié)構(gòu)重量/飛機(jī)正常起飛重量)，而鈦合金具有強(qiáng)度接近中強(qiáng)鋼但密度小的特點(diǎn)，代替結(jié)構(gòu)鋼和高溫合金，能大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量，同時(shí)也能節(jié)省費(fèi)用；以發(fā)動(dòng)機(jī)為例，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量沒降低一公斤，使用費(fèi)用可降低約220-440美元。
　　(2)符合高溫部位的使用要求：鈦合金具有耐熱性好的特點(diǎn)，如常用的Ti-6Al-4V能在350℃下長期工作，因此在飛機(jī)的高溫部位(如后機(jī)身等)可取代因高溫使用性能不能滿足要求的鋁合金；TC11能在500℃下長期工作，在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)部位可取代高溫合金和不銹鋼。
　　(3)符合與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相匹配的要求：為減輕結(jié)構(gòu)重量和滿足隱身要求，先進(jìn)飛機(jī)大量使用復(fù)合材料，鈦合金與復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度匹配較好，能獲得很好的減重效果。同時(shí)，由于二者電位比較接近，不易產(chǎn)生電偶腐蝕，因此相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)件和緊固件宜采用鈦合金。
　　(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求：鈦合金具有較高的疲勞壽命和優(yōu)良的耐腐蝕性能，可以提高結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力和壽命，滿足先進(jìn)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)高可靠性和長壽命的要求。

[1][2] 下一頁