鈦是一種具有低比重、高比強(qiáng)度、高韌性、以及優(yōu)秀的耐疲勞性、耐腐蝕性、溫度耐受性能等特點(diǎn)的稀有金屬。鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)，添加釩、鋁、鉬、鉻等其他可強(qiáng)化鈦金屬性能的元素，經(jīng)過(guò)熔煉、鍛造、軋制、擠壓等生產(chǎn)和加工工藝制成的結(jié)構(gòu)材料。鈦合金可基于組織結(jié)構(gòu)和成分、功能用途、物理形式狀態(tài)等進(jìn)行劃分，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求，由于優(yōu)異的材料性能，鈦合金在化工、航空航天、海洋工程、冶金、電力、醫(yī)療、制藥等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域
一、鈦合金在海洋工程上的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景展望占地球表面積約71% 的海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源， 開(kāi)發(fā)海洋、利用海洋，讓海洋成為我們巨大財(cái)富的源泉， 這已成為人們多年來(lái)努力的方向之一。但是，由于海水中含有大約3.5% 的含鹽量，因此， 海水具有腐蝕性。此外， 海洋中的某些生物污染也加速了海水的腐蝕。
鈦是一種物理性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定的材料。鈦及其合金強(qiáng)度高、比重小， 耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕， 可以很好地滿足人們?cè)诤Ｑ蠊こ谭矫鎽?yīng)用的要求。經(jīng)過(guò)鈦業(yè)界人士和海洋工程應(yīng)用研究人員多年的努力， 鈦已經(jīng)在海洋油氣開(kāi)發(fā)、海港建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化、船舶、海洋漁業(yè)及海洋熱能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在， 海洋工程用鈦已成為鈦民用應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。
前景展望：
海洋工程作為新興的鈦的民用市場(chǎng)， 近年來(lái)發(fā)展很快。隨著世界能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇， 世界各國(guó)將投入大量的人力和物力開(kāi)采海底石油資源和其它礦物資源；全球性淡水日益缺乏的趨勢(shì)中， 各個(gè)沿海國(guó)家都將利用海水來(lái)制取淡水；況且， 各軍事大國(guó)的海軍裝備競(jìng)爭(zhēng)日益激烈等等， 這些都離不開(kāi)鈦及鈦合金材料。因此， 鈦及其合金在海洋工程上的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。預(yù)計(jì)海洋工程用鈦有望成為鈦材的一個(gè)較大的應(yīng)用市場(chǎng)。
二、鈦合金民用健康產(chǎn)品市場(chǎng)情況
1、目前市場(chǎng)情況
目前，國(guó)內(nèi)外餐具、炊具材料廣泛使用的是鐵、鋁、不銹鋼這些材料，在使用中對(duì)人體都或多或少會(huì)產(chǎn)生一些不利于健康的因素：
①鐵鍋：到了菜里的鐵，是三價(jià)鐵，人體是不能吸收，人體只能吸收二價(jià)鐵。
②鋁鍋：在高溫酸、堿條件下會(huì)有鋁溶出，引發(fā)鋁中毒，是不安全的。國(guó)際衛(wèi)生組織明文禁止鋁鍋接觸含有鹽類的食品使用。
③不粘鍋：大部分是采用“特富龍”
涂料，美國(guó)政府指控它是致癌物質(zhì)。特富龍?jiān)诟邷叵拢瑫?huì)釋放出十幾種有害氣體，導(dǎo)致一些呼吸道敏感的動(dòng)物死亡。
但這些氣體對(duì)人體的毒害作用還沒(méi)有確定。
④搪瓷餐具：涂在搪瓷制品外層的實(shí)際上是一層琺瑯質(zhì)，含有硅酸鋁一類物質(zhì)。因?yàn)榉吹呐鲎材Σ粒瑯O易造成破損，使硅酸鋁一類物質(zhì)便會(huì)轉(zhuǎn)移到食物中去。
⑤陶鍋、砂鍋：潛在危害主要有兩方面：一是土砂鍋的釉質(zhì)，二是“偽紫砂”。“偽紫砂”添加鐵紅粉、二氧化錳等化學(xué)顏料配制加工而成，用化工制劑進(jìn)行增色制造而成，而非真正紫砂。
2、鈦健康產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
鈦健康產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)是在鈦金屬表面生有一層牢固的氧化鈦化合物薄膜，化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，甚至酸中的“王水”都奈何不了它。鈦鍋在烹飪時(shí)不與食材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以能烹飪出食材的原汁原味，純鈦鍋是唯一可以用來(lái)煎中藥的金屬鍋。
在美國(guó)和日本，人們稱鈦鍋是美味鍋，原汁原味的美味就是健康元素。
鈦鍋的熱功能優(yōu)異：能低溫、快速、低油脂的烹飪出綠色佳肴，最大限度地保留食材的營(yíng)養(yǎng)成分和口感。高營(yíng)養(yǎng)的綠色食品是健康元素。
鈦制餐具、炊具的使用優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
⑴強(qiáng)防腐蝕性：比不銹鋼更耐腐蝕，即使盛裝腐蝕性最強(qiáng)的“王水”（濃硫酸與濃硝酸的混合物）也毫無(wú)銹跡，長(zhǎng)時(shí)間烹煮和存放酸性和堿性的食物也不會(huì)產(chǎn)生金屬異味，還可以用來(lái)煲中藥。
其它金屬的鍋具無(wú)法做到這一點(diǎn)。
⑵高硬度：比不銹鋼的硬度高很多，耐磨、耐刮，半永久使用。
⑶重量輕：太太使用很輕松，重量只有鐵鍋的一半，使用輕便。
⑷無(wú)需保養(yǎng)：丈夫使用很放心 高溫?zé)粔模げ粔模瑹o(wú)需保養(yǎng)。
⑸抗菌性：具有天然的光觸媒抗菌效果，在自然光線下具有天然的抗菌作用，衛(wèi)生、無(wú)細(xì)菌污染。
⑹不粘效果：良好的不粘效果，和鐵鍋相當(dāng)，但不能完全不粘。
⑺節(jié)能：省時(shí)節(jié)能，傳熱速度是鐵鍋的7 倍，是復(fù)合底鋼鍋和合金鍋的數(shù)十倍，炒菜節(jié)省能源。
⑻生物親合性：是人體親和金屬長(zhǎng)時(shí)間接觸也不會(huì)過(guò)敏，醫(yī)療上已取代不銹鋼作為“人骨”植入人體內(nèi)。
⑼使用范圍：可以使用火爐和陶磁爐⑽健康性：99.75％高純度的鈦金屬制成無(wú)涂層，是最健康安全的金屬鍋具。
⑾表面不粘性：電解研磨更加全面徹底，不存在機(jī)械拋光遺留的有害粉塵顆粒，電解研磨的鈦鍋呈現(xiàn)細(xì)微的凹凸表面，可以提升傳熱速度和不粘性。
⑿眾人眼中的形象：在公眾眼中鈦是用來(lái)做航天飛機(jī)、核反應(yīng)堆、首飾、眼睛架高爾夫球棍等奢侈品。
鈦金屬擁有這樣絕佳的特性，同時(shí)鈦也是非常難以加工的金屬。對(duì)鈦加工技術(shù)和加工手段的了解和認(rèn)識(shí)制約了相關(guān)企業(yè)進(jìn)入這一領(lǐng)域，到目前，國(guó)內(nèi)鈦制餐具、炊具還是一塊處女地，正在等待有識(shí)之士的開(kāi)發(fā)。本項(xiàng)目技術(shù)生產(chǎn)的鈦制餐具、炊具克服了純鈦金屬難展現(xiàn)藝術(shù)性的難度和美感的刻板印象，并有著鮮艷的顏色， 讓科技與生活工藝完美結(jié)合。使千家萬(wàn)戶真正體會(huì)到“要健康，用鈦鍋！”
三、鈦合金建筑裝飾材料應(yīng)用介紹
金屬材料用于建筑，特別是屋頂，首先應(yīng)用的是銅，依次開(kāi)發(fā)使用的是表面處理過(guò)的鋼板、鋁、不銹鋼和鈦。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)城市建筑物的要求，特別對(duì)建筑物的美觀性要求越來(lái)越高。
近年來(lái)建筑師追求使用比傳統(tǒng)材料更高級(jí)的新型建筑材料。鈦金屬具有許多非常優(yōu)異性能，完全滿足對(duì)建筑材料的許多特殊性能要求，因而倍受建筑師和建筑業(yè)的青睞。
日本是首先將鈦應(yīng)用于建筑物的國(guó)家，也是在建筑物上應(yīng)用鈦?zhàn)疃嗟膰?guó)家。
其主要是應(yīng)用于建筑物的屋頂，以及大廈幕墻、港口、橋梁、隧道、外壁、門(mén)牌、欄桿、管道等。英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、西班牙、荷蘭、加拿大、比利時(shí)、瑞士均有建筑物使用鈦金屬作屋頂和幕墻的范例，瑞典、新加坡和埃及等國(guó)家也在一些新建筑上開(kāi)始使用鈦金屬。1997 年西班牙畢爾巴鄂市的古根海姆博物館就是采用鈦金屬板構(gòu)造出去曲面的建筑造型。阿布扎比機(jī)場(chǎng)也選用了鈦，且用量幾百噸，該機(jī)場(chǎng)是世界上第一將鈦?zhàn)鳛榻ㄖY(jié)構(gòu)材料使用的機(jī)場(chǎng)。
我國(guó)最先提出應(yīng)用鈦金屬的建筑是國(guó)家大劇院，最先應(yīng)用的是杭州大劇院。
應(yīng)用鈦金屬的建筑還有中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院大門(mén)廳、杭州臨平東來(lái)第一閣、上海馬戲雜技場(chǎng)屋頂和大連圣亞極地世界等。用于城市雕塑的有陜西省寶雞市河濱公園內(nèi)的鈦雕塑“海豚與人”、河北省邢臺(tái)市中心廣場(chǎng)的鈦雕塑“乾坤球”、陜西省寶雞市步行街的鈦雕塑“雄雞報(bào)曉”等。
我國(guó)鈦金屬生產(chǎn)技術(shù)基本成熟，生產(chǎn)設(shè)計(jì)規(guī)模很大，但銷售市場(chǎng)不大，經(jīng)濟(jì)效益不理想，主要是缺少客戶滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能好的產(chǎn)品。我國(guó)目前的建筑用鈦現(xiàn)狀如下：
1、產(chǎn)品單一：作為結(jié)構(gòu)材料，沒(méi)有足夠的品種以供使用者選擇。作為表面裝飾材料，目前我國(guó)沒(méi)有形成較大的鈦表面處理規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)，加工還停留在手工作坊生產(chǎn)方式階段，這不利于大面積使用鈦?zhàn)鳛檠b飾用材。
2、品位低：沒(méi)有較高品質(zhì)的產(chǎn)品，更沒(méi)有鈦及相關(guān)復(fù)合材料的大量供應(yīng)，只能生產(chǎn)一些模型、城雕、工藝品等，沒(méi)有品位較高的表面裝飾材料及其生產(chǎn)手段。
3、價(jià)格高：由于沒(méi)有穩(wěn)定的高品質(zhì)的產(chǎn)品，不可能有大面積的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致使用量小、價(jià)格高，更不利于推廣使用。
4、設(shè)計(jì)者因素：我國(guó)沒(méi)有類似職業(yè)培訓(xùn)制度，新材料發(fā)明后沒(méi)有在建筑設(shè)計(jì)師思維中儲(chǔ)存下來(lái)，導(dǎo)致在建筑原創(chuàng)設(shè)計(jì)圖很少把鈦金屬設(shè)計(jì)進(jìn)去，用途就顯然少了。
近年來(lái)隨著全球海洋化的進(jìn)展以及鈦原材料價(jià)格不斷下跌，鈦在建筑、裝飾領(lǐng)域的需求量和應(yīng)用范圍正在不斷拓展，預(yù)計(jì)今后幾年在建筑、裝飾行業(yè)鈦材需求量將達(dá)5000 噸以上，海洋工程和海島建設(shè)鈦材需求量將達(dá)5000 噸以上，造船工業(yè)用鈦量將達(dá)5000 噸以上。
而我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有一家專業(yè)從事建筑裝飾用鈦材生產(chǎn)企業(yè)，只是將工業(yè)用材料簡(jiǎn)單的應(yīng)用于民用領(lǐng)域，與市場(chǎng)和行業(yè)需求差距較大，急需建立專業(yè)化生產(chǎn)線，滿足這一領(lǐng)域的各項(xiàng)專業(yè)化需求。
鈦是目前能大量生產(chǎn)的、價(jià)格最低的、幾乎完全不被海水腐蝕的金屬。作為建筑材料，鈦材的反射率較小，并呈現(xiàn)淡銀灰色，擁有迷人的金屬自然光澤。
寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院將生產(chǎn)建筑裝飾用鈦材，主要是應(yīng)用于建筑物的屋頂，其次是大廈的幕墻、港灣設(shè)施、橋梁、海底隧道、外壁、裝飾物、小配件類、立柱裝飾、外裝、紀(jì)念碑、標(biāo)牌、門(mén)牌、欄桿、管道、防蝕被覆等。項(xiàng)目利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有鈦板、鈦卷帶為原料，采用整形拋光、壓花技術(shù)，使板材表面光亮，色澤一致并具有金屬花紋；采用大面積板材陽(yáng)極氧化著色技術(shù)，為板材表面著色，形成多彩顏色，滿足建筑、裝飾類材料的需求。
四、航空用鈦合金研究進(jìn)展
鈦元素分布比較廣泛，其含量超過(guò)地殼質(zhì)量的0.4%，全球探明儲(chǔ)量約34 億噸，在所有元素中含量居第10 位（氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦）。
美國(guó)科學(xué)家在1910 年采用“鈉法”（鈉還原TiCl4）最早獲得金屬鈦，但是鈦工業(yè)并沒(méi)有隨著鈦的發(fā)現(xiàn)立即得以發(fā)展。
直到第二次世界大戰(zhàn)后的1948 年，盧森堡科學(xué)家發(fā)明的“鎂法”（鎂還原TiCl4）在美國(guó)用于生產(chǎn)之后鈦工業(yè)才開(kāi)始起步。
鈦比鋼密度小40%，而鈦的強(qiáng)度和鋼的相當(dāng)，這可以提高結(jié)構(gòu)效率。同時(shí)，鈦的耐熱性、耐蝕性、彈性、抗彈性和成形加工性良好。由于鈦具備上述特性，從一出現(xiàn)鈦合金就應(yīng)用于航空工業(yè)。1953 年，美國(guó)道格拉斯公司出產(chǎn)的DC-T 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)防火壁和短艙上首次使用鈦材，開(kāi)始鈦合金應(yīng)用于航空的歷史。
航天飛機(jī)是最主要的、應(yīng)用范圍最廣的航空器。鈦是飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，也是航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇、壓氣機(jī)輪盤(pán)和葉片等重要構(gòu)件的首選材料，被譽(yù)為“太空金屬”。飛機(jī)越先進(jìn)，鈦用量越多，如美國(guó) F22 第四代機(jī)用鈦含量為41%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其F119 發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦含量為39%，是目前用鈦含量最高的飛機(jī)。鈦合金研究起源于航空，航空工業(yè)的發(fā)展也促進(jìn)了鈦合金的發(fā)展。航空用鈦合金的研究一直是鈦合金領(lǐng)域中最重要、最活躍的一個(gè)分支，但其發(fā)展也極其艱辛，如人們花費(fèi)十幾年的精力克服航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦合金的“熱障”問(wèn)題。
從合金基體相組成角度對(duì)鈦合金進(jìn)行歸類。以飛機(jī)為航空器的代表，著重介紹鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)機(jī)身、航空緊固件等方面的應(yīng)用研究情況。
【二】鈦合金市場(chǎng)現(xiàn)狀分析
鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬，近年來(lái)，我國(guó)頻頻發(fā)布政策鼓勵(lì)鈦合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。在全球市場(chǎng)中，鈦合金材料主要應(yīng)用于航空工業(yè)、國(guó)防軍工以及其他工業(yè)。其中，在航空工業(yè)的應(yīng)用需求最大，約占50%，主要是用于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。在我國(guó)鈦材的需求結(jié)構(gòu)中，鈦加工材料主要應(yīng)用于化工領(lǐng)域，而國(guó)內(nèi)航空航天用鈦材的比例僅為20%，說(shuō)明我國(guó)航空用鈦材市場(chǎng)還存在較大潛力。目前，在高端鈦合金領(lǐng)域，我國(guó)能夠批量生產(chǎn)軍用航空鈦合金棒絲材的企業(yè)較少，呈“雙寡頭”的競(jìng)爭(zhēng)格局。
1、政策鼓勵(lì)鈦合金材料的發(fā)展
鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)也頻頻發(fā)布政策鼓勵(lì)鈦合金材料的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用。2019年，據(jù)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019征求意見(jiàn)稿)》披露的信息顯示，將高性能超細(xì)、超粗、復(fù)合結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金材料及深加工產(chǎn)品、低模量鈦合金材料、耐蝕鈦合金材料、航空航天用鈦合金緊固件等列為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整鼓勵(lì)類項(xiàng)目。
2016-2020年我國(guó)鈦合金材料相關(guān)鼓勵(lì)政策
2、鈦合金材料主要應(yīng)用于航天、軍工領(lǐng)域
在全球市場(chǎng)中，鈦合金材料主要應(yīng)用于航空工業(yè)、國(guó)防軍工以及其他工業(yè)。其中，在航空工業(yè)的應(yīng)用需求最大，約占50%，主要是用于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。
2019年全球鈦合金材料市場(chǎng)需求結(jié)構(gòu)(單位：%)在我國(guó)鈦材的需求結(jié)構(gòu)中，鈦加工材料主要應(yīng)用于化工領(lǐng)域，與全球相比最主要的差別在航空領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)航空用鈦材始終占據(jù)鈦材總需求的53%左右，而國(guó)內(nèi)航空航天用鈦材的比例僅為20%，說(shuō)明我國(guó)航空用鈦材市場(chǎng)還存在較大潛力。
2019年中國(guó)鈦加工材的應(yīng)用需求結(jié)構(gòu)(單位：%)3、國(guó)內(nèi)高端鈦合金市場(chǎng)呈“雙寡頭”競(jìng)爭(zhēng)格局在國(guó)內(nèi)鈦合金市場(chǎng)中，目前能夠批量生產(chǎn)軍用航空鈦合金棒絲材的企業(yè)主要是：西部超導(dǎo)、寶鈦股份和湖南金天鈦業(yè)科技有限公司。其中，西部超導(dǎo)和寶鈦股份是業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)，兩家公司的相關(guān)分析如下：
中國(guó)鈦合金行業(yè)龍頭企業(yè)對(duì)比分析
4、航空航天用鈦材需求前景廣闊
2009-2017年，中國(guó)航空航天用鈦材銷量的年復(fù)合增長(zhǎng)率為16%，同時(shí)考慮到國(guó)內(nèi)目前航空航天用鈦材占比遠(yuǎn)低于全球范圍內(nèi)航空航天用鈦材占鈦材總需求的50%的比例，假設(shè)未來(lái)幾年年的復(fù)合增長(zhǎng)率保持不變，至2025年，我國(guó)航空工業(yè)鈦材需求量將達(dá)2.5萬(wàn)噸。
