钛材加工工艺发展现状及趋势研究.docx

钛材加工工艺发展现状及趋势研究 郝腾飞张玺岩朱雪瑞 摘要：目前钛材加工产业呈现结构性过剩的竞争格局。一方面，我国多数钛材生产企业均处在中低端产品定位上，产品趋同，行业集中度低，竞争激烈，同时中低端钛材产品毛利率很低。另一方面，高端钛材应用领域，在航空航天、船舶和医疗等高端产品的研发及生产上，我国钛材生产企业尚不能满足国内的发展需求，产能不足。中低端钛材领域，钛材加工企业经营情况两级分化大型钛材加工企业产能较大，存在规模效应，具备一定优势，在成本控制、原材料议价能力、融资能力等方面具有显著优势，或在上游原材料上有所布局，抗风险能力较强。因此研究钛材加工工艺能够提升我国工业发展的效率。关键词：钛材加工;工艺;发展现状引言：中小钛材加工企业自身实力有限，未来将面临较高的经营和财务风险。目前钛材产量在 4000 吨以上的企业主要有宝鸡钛业股份有限公司、 攀钢集团四川长城特殊钢有限责任公司、 该院下属的西部材料和湖南湘投金天科技集团责任有限公司。高端钛材领域，钛材加工企业技术实力支撑其未来发展高端钛材领域，行业竞争则主要体现在技术实力上，具备较强研发实力的企业长期盈利能力较好。军工领域来看，目前国内仅宝钛股份、西北院及下属西部超导和西部材料、金天科技等为数不多的钛加工企业获得完备军工钛材资质。 同时，这些企业也是国内航空航天用钛合金材料的主要供应商。一、钛材加工工艺发展现状及问题钛材塑性加工工业是一个高能耗的产业，热轧、退火和热处理等作业都需要较高的能耗。降低钛加工生产中的能耗，有利于降低成本和节约能源。解决钛工业生产能耗过高问题的途径主要是依靠科技进步，改进工艺技术，发展高效节能工艺，发展自动化控制技术，开发钛加工节能技术。钛塑性加工生产技术实现大型化和连续化，生产过程实现机械化和自动化，各工序作业采用计算机控制，以提高劳动生产率。国外大型钛合金整体锻件的锻造采用45kt或75kt水压机压制。钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大、常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具黏结、加热时又易吸附有害气体等特点。钛材塑性加工较钛、铜困难。钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。钛和钛合金采用塑性加工，加工尺寸不受限制，又能够大批量生产。塑性加工是钛材加工中占主导地位的方法，大多数钛材产品是采用这种方法生产的。目前，钛材加工的传统方法主要有塑性加工、铸造和粉末冶金三种方法。钛塑性加工的工艺方法是将海绵钛熔铸成锭，再加工成钛材。塑性加工方法包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压、旋压等，通过这些塑性加工方法可将钛锭加工成各种形状和尺寸的板、带、条、箔、管、棒、型、线、锻件和冲压件等制品。二、钛材加工的作用1、节能降耗从钛及钛合金锭到制成品零部件，其成品率仅10%-20%，因此，残钛及其合金的回收利用就成了降低成本、扩大应用的关键。废钛和残钛的来源很广，钛铸锭产生的废钛（切头、切边和扒皮屑）约占5%;加工成材产生的残钛（边角余料和屑）约占40%60%;由钛材加工成钛制品产生的残钛（料头、边角屑）约占50%75%;废旧钛制品也是一个来源。由于废残钛量很大，综合利用大有可为。因此，有的国家建立了专门的废旧金属回收公司，专营废残钛的综合利用，采用专用设备和技术，大规模、高自动化地从事废残钛的回收处理。2、残废钛处理在废残钛的回收利用中，特别要加强对废残钛的管理，不要让不同氧化程度的废残钛混合。这样便于根据不同类别的废残钛按下列4种情况分别进行处理：（1）未被污染的残钛，包括加工后的边角余料和钛屑，量大质好，应尽量作为熔炼钛锭的添加料，掺人海绵钛挤压成钛块使用，可降低加工成本;（2）块状的废海绵钛和废钛头、钛的边角料，按其纯度和成分的不同，可分别作为钛铁工业中的合金添加剂，或作制取钛粉的原料;（3）钛粉和等外钛粉，宜作为烟火工业中的爆燃剂，也可作为制取铝加工工业中的添加剂和粉末冶金钛制品的原料;（4）混料或杂质多的钛屑及废钛块可加工成高钛铁，如70钛铁（含钛70%）。随着钛铁产业添加剂对高钛铁合金需求量的增加，以废钛为主要生产原料的高钛铁合金，备受市场欢迎。目前以废钛为原料生产的高钛铁全世界年产量已达万吨以上。三、发展趋势全球钛加工材产品市场在商业航空领域主要来自发动机组件，如光盘叶片、叶片、引擎箱体和机身零部件如机尾部分、舱壁、机翼支撑、紧固件、起落架。钛通常用于飞机紧固件零件中。钛有利于生产燃气涡轮发动机，也用于其他部分如外壳、压缩机叶片、热保护层、引擎整流罩。钛在商业航空市场的使用可以归因于几个因素，如碳纤维增强塑料成分增加到新飞机的设计中。参考文献：1李永林，刘彦昌，陈胜川.钛铌合金的热处理工艺研究J/OL.热加工工艺，2020（14）：125-128+1312020-07-08.https：/doi.org/10.14158/ki.1001-3814.20200700.2方劲，刘芳，第文琦，许光丽，崔权.冷轧工艺参数对商业纯钛力学性能和腐蚀性能的影响J.塑性工程学报，2019，26（06）：98-105.3沈春豫，樊科社，李莹，梁珊珊.热处理工艺对爆炸焊接TA1/Q345R复合板残余应力分布影响J.金属热处理，2019，44（08）：205-209.4刘全军，郭初阳，齐江江.钛合金材料的热处理工艺及控制研究J.新技术新工艺，2016（07）：69-73+93.作者簡介：第一作者，郝腾飞（1991.01.18-），男，大专，研究方向：钛材加工工艺。第二作者：张玺岩（1993.05.10-），男，本科，研究方向：钛材加工工艺。第三作者：朱雪瑞（1993.04.14-），男，本科，研究方向：钛材加工工艺。 -全文完-