一、鈦板在主要工業(yè)領域的應用

　　1、航空航天領域

　　鈦板具有密度小、比強度高等優(yōu)異性能，因此是一種較理想的航空結構材料，目前鈦合金在航空航天工業(yè)中的應用越來越受到人們的青睞。

　　20世紀50年代，在航空飛機中僅有后機身隔熱板、導風罩、機尾罩等為數(shù)不多的非承力構件采用鈦合金制造；自60年代起，中機身中的隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件也逐漸用鈦合金來代替結構鋼。就目前的趨勢來看，越是先進的新型飛機，越是寬體飛機，鈦用量越大。美國1970年開始服役的C一5鈦合金的密度為6％，之后的C一17增至l0．3％，2006年后，美國第4代戰(zhàn)斗機F22的用鈦量高達39％～41％。我國在鈦合金的研究與應用方面也取得了長足的進步。20世紀60年代投產的殲一7飛機的鈦零件質量只有9kg，80年代生產的殲一8Ⅱ型的鈦零件質量達到93kg。2002年設計定型的昆侖渦噴發(fā)動機，鈦用量提高至15％，我國第1臺渦扇發(fā)動機鈦用量提高到25％。

　　20世紀70年代起，民用飛機上開始大量使用鈦合金，如一架波音787用鈦量高達136t，占全機質量的15％。除此之外，航天工業(yè)中的壓力容器、燃料貯箱、緊固件、火箭殼體等也開始使用鈦合金來制造。

　　2、船舶領域的應用

　　鈦屬于化學性質較活潑的元素，與氧的親合力大，放置于空氣中時與氧發(fā)生反應在其表面生成一層致密的Ti0保護膜，使鈦合金免于外來介質的腐蝕。因此，鈦合金具有良好的耐腐蝕性，可以在酸、堿及氧化性介質中體現(xiàn)出良好的化學穩(wěn)定性，耐腐蝕性優(yōu)于現(xiàn)有的不銹鋼及大部分有色金屬，甚至可與鉑比美。純鈦的硬度大概在HV150左右，并不算高，但加入合金元素后硬度提高非常明顯，如T A4的表面硬度大致為HR C30，超過了常規(guī)的不銹鋼及普通碳鋼材料，如果對其表面處理，則可以超過HRC60；在低溫和超低溫條件下，鈦依然保持其原有的性能，強度與硬度維持在較高的水平，因此鈦合金非常適合于制作艦船零部件。如以鈦合金為主制造的潛艇，可承受4500m的深度而不損壞，而一般鋼鐵潛艇的這個指標約為300m。20世紀60年代開始，很多國家就開始著手研究將鈦合金應用到艦船工業(yè)上，如美國、俄羅斯、日本、中國、英國、法國和德國等國。

　　鈦合金具有獨特的物理性能(包括磁性能)、較高的比強度以及抗沖擊性能優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐沖刷腐蝕性能等使其在艦船上得到了廣泛的應用，特別是美俄等軍事強國，鈦合金的研究明顯領先于世界。如俄羅斯是世界上最早研制和使用船用鈦合金的國家，目前已構建了系統(tǒng)的船用鈦合金系列，研制開發(fā)了不同系列強度級別的鈦合金產品，已被成功應用于船體、船機、動力裝置等艦船上的零部件及相應設備中，鈦以及鈦合金產品的生產工藝已經較為成熟；美國對艦船用鈦合金的研究也較多，其以航空用鈦合金為基礎進行改良，在核動力航母、導彈巡洋艦、導彈護衛(wèi)艦等不同船體上的艦船的海水冷卻系統(tǒng)、海水系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)、結構件、推進器等，均使用了高性能鈦合金。

　　我國從20世紀60年代開始加強了對船用鈦合金的研究。幾十年來，船用鈦合金的研究及應用水平取得了顯著的成果，已經形成了較完整的船用鈦合金系列，基本滿足了海軍艦艇、潛艇以及深潛器等對不同強度鈦合金的要求。如屈服強度在490MPa以下的低強鈦合金，具有優(yōu)異的塑性，Ti31等用于制造熱交換器、冷凝器等；490～790MPa之間的中強鈦合金，如ZTi60用于制造各種耐壓系統(tǒng)鑄件；高于790MPa的高強鈦合金，也已應用于螺旋槳、高壓容器、彈射裝置等船舶動力工程中的耐熱耐蝕部件。

　　近年來，為進一步提高我國海軍裝備水平，我國非常重視艦船領域的新材料研究與開發(fā)，鈦合金的特殊性能使其在艦船領域具有非常廣闊的應用前景。

　　3、化工領域

　　鈦具有良好的耐腐蝕，是化學工業(yè)生產等腐蝕介質作用條件下所使用設備中重要的結構材料之一。采用鈦合金代替不銹鋼、鎳基合金和其他稀有金屬等，可有效降低運營成本、延長設備使用壽命等，對提高產品質量、節(jié)能降耗等方面都有十分重要的意義。

　　近年來，我國化工領域的鈦合金材料主要用于蒸餾塔、反應器、壓力容器、熱交換器、過濾器、測量儀器、汽輪機葉片、泵、閥、管道、氯堿生產電極、合成塔內襯及其他耐酸設備內襯等。

　　(1)氯堿工業(yè)中的應用

　　由于氯堿工業(yè)中是用電解飽和氯化~N(Na c1)溶液的方法來制取氫氧化鈉(NaOH)等，并進一步生產系列化工產品的工藝過程，因此其對防止腐蝕的要求是很高的，因此對鈦板、鈦管等鈦合金材料在氯堿工業(yè)中的應用需求還是非常大的。目前氯堿工業(yè)中，已經采用鈦合金材料制備的設備有濕氯冷卻器、陽極電解槽、脫氯塔加熱管、真空脫氯用泵等。如食鹽電解生產燒堿的工藝過程中產生大量溫度為75-95℃的高溫濕氯氣，嚴重污染環(huán)境，使用了鈦合金制作的濕氯氣冷卻器代替石墨冷卻器，取得良好的效果，有的使用壽命超過20年。

　　(2)鈦合金材料在純堿工業(yè)中也取得廣泛的應用

　　純堿是最基本的化工原料之一，其生產工藝主要是合成堿法，包括氨堿法和聯(lián)堿法等。無論哪種工藝方法，多以氨氣(NH)和二氧化碳(C0)為氣體介質，液體介質則多為氯離子(Cl一)濃度較高的溶液。以前制作碳化塔管、冷卻器、結晶外冷器等主體設備大都使用碳鋼、鑄鐵材料，反應塔腐蝕嚴重，泄漏現(xiàn)象時常發(fā)生。而采用鈦合金材料后發(fā)生了很大的變化，如大連化學工業(yè)股份有限公司堿廠購置了寶雞有色金屬加工廠的TA2管代替氨冷凝器內鑄鐵管，投產使用14年未現(xiàn)腐蝕泄露現(xiàn)象，延長了使用壽命。

　　4、高端油井管領域的應用

　　自埃德溫·德雷克1859年在賓州泰特斯維爾鉆出第一口油井后，石油工業(yè)迅猛發(fā)展，目前石油天然氣已取代煤炭成為人類使用比例最大的能源。管材是油氣鉆采中消耗最大的物資，不僅用量大、花錢多，更重要的是其質量對石油工業(yè)關系重大，直接影響到油氣井的單井壽命，進而影響到石油工業(yè)的整體效益。

　　隨著現(xiàn)代鉆采技術的發(fā)展，我國石油鉆探開始向更深、條件更苛刻的油氣井發(fā)展。普通材質油井管已無法滿足需求，隨著開采深度的進一步加深，油井管服役環(huán)境擴展至高溫高壓、高CO、硫化氫(H：s)、Cl一等腐蝕介質共存的極端苛刻條件。

　　傳統(tǒng)高端抗腐蝕油井管的原材料普遍采用鎳基合金，但是近兩年，鎳基合金的局限f生逐漸顯現(xiàn)，價格昂貴且重，在某些苛刻環(huán)境下，比如抗硫磺腐蝕，它就無法抵抗。而鈦合金輕，且抗腐蝕性更好。天津鋼管集團通過大量實驗，以鈦為基體，添加一些合金元素保證抗腐蝕性的同時提高強度、韌性，另外通過改進機加工技術，設計出符合鈦合金特性的特殊螺紋絲扣，保證油管連接的密封性，鋼管集團研發(fā)生產的鈦合金油管所應用的下井深度超過6300m，成為全球首家開發(fā)鈦合金油管并應用于超深高含硫油氣田的生產企業(yè)。

　　二、鈦板在醫(yī)療民用領域的應用

　　鈦及鈦合金不僅是航空航天工業(yè)中不可缺少的結構材料，在造船、化工、石油開采等方面也獲得了廣泛的應用。目前正逐步開發(fā)應用于生物醫(yī)療、眼鏡、首飾、手機、電腦等民用行業(yè)，每年均以一定的速度不斷地增長。

　　1、生物醫(yī)療領域

　　鈦是理想的醫(yī)用金屬材料，具有良好的生物相容性。美國早在20世紀80年代中期便開始研制不含鋁、釩等元素、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術。當前鈦合金材料主要用于制造植入人體內的醫(yī)療器件、假體或人工器官以及輔助治療設備的鈦合金。

　　從20世紀70年代起，我國對生物醫(yī)療用鈦及鈦合金的研究取得了顯著成效，目前已可以用鈦合金材料制造醫(yī)療器械，人造髖關節(jié)、膝關節(jié)、肩關節(jié)、脅關節(jié)、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。

　　如鈦合金烤瓷牙，其強度高、價格低，是目前國內使用較為普遍的一種烤瓷牙。鈦合金烤瓷牙，外形美觀，色澤穩(wěn)定，能很好地恢復牙體形態(tài)和功能，尤其適合于對鎳離子敏感的人群，可以避免牙齦出血和黑色牙齦現(xiàn)象的發(fā)生，此外它的耐腐蝕性也很強，不容易變黑。此種材料生物相容性優(yōu)于非貴金屬烤瓷牙，使用壽命可長達10年。

　　2、眼鏡行業(yè)中的應用

　　鈦金屬日漸成為一種新型的眼鏡架材料。用鈦合金制造的眼鏡架，硬度高，且柔韌性好，符合人體工程學、彈性好、長期使用不變形、不褪色、觸感溫潤柔滑，沒有其它金屬眼鏡架的嚴寒感，鈦材對人體無毒，無任何輻射。另外，鈦可以與鎳生成“記憶合金”，即記憶鈦合金，這種眼鏡架發(fā)生變形后，在特定的溫度下用水進行清洗，即可恢復原狀。

　　鈦金屬鏡架的生產工藝要求很高，不僅加工工序多，而且需要專用的加工設備以及特殊的焊接技術和電鍍工藝，所以相對其他金屬、板材或塑料眼鏡架來說鈦金屬鏡架價格較高。但隨著人們生活水平的提高，鈦金屬鏡架的需求也越來越大，需要廣大科技工作者不斷研究與開發(fā)各種新的工藝技術，改進生產加工工藝，使其為更多人所接受。

　　3、首飾行業(yè)中的應用

　　比起黃金、鉑金等貴金屬，鈦作為新型首飾用材不僅價格上占有絕對優(yōu)勢，其他方面的優(yōu)勢也不可小覷。①輕，鈦合金的密度為黃金的27％，在制作耳墜、項鏈等首飾時優(yōu)勢明顯，可設計加工一些體積大且造型獨特的特殊飾品。②鈦的耐腐蝕性較好，鈦表面所生成的氧化膜極其完整致密，局部遭到破壞后，瞬間會自行修復，不影響其外觀。③良好的生物相容性，人長期接觸后不會造成過敏，尤其對金屬過敏的人可放心佩帶。④鈦能著色，可通過改變氧化膜的厚薄程度來改變顏色，無需外加元素。現(xiàn)在可做的顏色有金、黑、藍、褐、花等，色彩時尚。⑤鈦硬度高，不易變形，不象普通金銀首飾佩帶一段時間后需要重新整形。