鈦加工工藝方法綜述

1、鈦軋制工藝綜述摘要：介紹了目前國內外鈦帶卷的加工工藝、生產技術條件及國內鈦帶卷的生產現(xiàn)狀及工藝流程。同時總結分析了國際目前鈦加工的最新工藝及方法。分析認為，國內鈦帶卷生產中存在的主要問題是生產技術掌握不完全，設備不配套，軋制工藝自控程度低；制約國內鈦帶卷工業(yè)化發(fā)展的主要因素是生產工藝相對落后及一次性投資過大。隨著鈦帶卷加工技術的重大突破及各領域鈦帶用量需求不斷增加，國內幾條鈦帶卷生產線相繼開工建設，將大力帶動國內鈦帶卷工業(yè)的發(fā)展。關鍵詞：鈦加工軋制工藝生產技術1前言：1.1鈦的用途鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非

2、常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差，生 產工藝復雜。鈦的工業(yè)化生產是1948年開始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約8%的增長速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸，鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6AI-4V（TC4）,Ti-5AI-2.5Sn（TA7）和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）。鈦合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。 60年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝 器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材

3、料和形狀記憶合金等。中國于1956年開始鈦和鈦合金研究；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產并研制成TB2合金。鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比強度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結構鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。 鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數小于 2.5的

4、飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71高空高速偵察機（飛行馬赫數為3,飛行高度26212米），鈦占飛機結構重量的 93%，號稱“全鈦”飛機。當航空發(fā)動機 的推重比從46提高到810,壓氣機出口溫度相應地從200300° C增加到500600 ° C時，原來用鋁制造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動機中的用量一般占結構總重量的20%30%，主要用于制造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦 壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，

5、耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、 登月艙、載人飛船和航天飛機也都使用鈦合金板材焊接件。1.2國內外鈦業(yè)發(fā)展趨勢及展望海外鈦行業(yè)復蘇勢頭強勁。TIMET 一季度超預期的業(yè)績報告，顯示了全球航鈦需求強勁 復蘇。TIMET公司70%勺鈦材銷售和航空業(yè)相關，一季度鈦材出貨量同比回升16%,環(huán)比回升30%公司CEO稱,強于預期的需求是公司盈利增長主要原因，受用鈦量大的新機型（如波音787）漸入投產期，全球航空業(yè)去庫存化接近尾聲，以及全球經濟回暖復蘇，預計2010年鈦材銷量同比顯著回升。海外鈦原料價格（廢鈦和鈦鐵）持續(xù)回升，以及TIMET股價

6、強勁表現(xiàn)，均反 映海外對鈦行業(yè)持續(xù)復蘇的預期。國內鈦行業(yè)呈現(xiàn)復蘇跡象。 遵義鈦業(yè)五一期間再次上調海綿鈦售價，顯露國內鈦行業(yè)呈現(xiàn)復蘇跡象。今年 2月份,遵義鈦業(yè)稱因成本與售價倒掛曾上調海綿鈦價格10%,3月份其他海綿鈦廠商也相繼上調價格,4月份以寶鈦為首的下游加工廠商開始上調鈦材售價。本次遵 義鈦業(yè)再次上調海綿鈦售價 ，預期未來1-2個月下游鈦材廠商也會上調售價。整個產業(yè)鏈從 海綿鈦到鈦材售價相繼上調 ，顯示國內鈦行業(yè)復蘇進程已經啟動。1.3國內目前鈦加工存在的困難：當前，鈦材廣泛地應用于諸多生產領域，特別是尖端科技方面。我國是世界鈦資源最豐富的國家，鈦儲量居世界第一，占世界總儲量的38.8%。

7、據有關專家分析，我國國內短期受益于火電、核電、濱海電力、海水淡化等的拉動，中期將受益于基礎化工行業(yè)需求的恢復，遠期將直接受益于大飛機項目的投產?？梢?，隨著經濟的飛速發(fā)展， 我國即將成為僅次于美國的世界第二大鈦材消費國。長期以來，由于缺乏熱軋鈦帶卷技術，我國的鈦帶卷基本依賴進口。特別是近年來，隨著我國戰(zhàn)略產業(yè)發(fā)展， 鈦帶卷和鈦焊管的進口量不斷增加，而美國、日本等鈦產品出口大國又通過封鎖核心技術來控制產品價格和供應量，大大抑制了我國相關戰(zhàn)略產業(yè)發(fā)展。因此，加大對鈦材精深加工技術的研發(fā)及產業(yè)化，已成為我國國民經濟發(fā)展和國防建設的重大課題。2鈦的軋制軋制工藝2.1鈦常用的軋制工藝方法和流程2.1.1熱

8、軋厚板鈦厚板是以初軋或鍛造的板坯為原料”經加熱一一軋制熱矯一一熱處理一一中斷矯形一一除鱗一一酸洗等基本生產過程”然后再根據對表面的要求進行處理”如需要打磨的”則用砂布帶打磨”最終制得厚板成品。2.1.2熱軋帶卷熱軋帶卷是采用與厚板同樣的板坯作為原材料#由于板坯加熱時產生的氧擴散層會導致冷軋時板材產生缺陷”冷軋前需要除去；因此，從成材率、表面質量考慮、該擴散層的厚度越 薄越好。為此，熱軋帶卷加熱溫度的設定應在保證穩(wěn)定軋制并可卷制成帶的情況下，盡可能低近年來，熱軋帶卷的技術進步主要是探討了最適宜的加熱條件（溫度、時間、空氣比等）以減薄氧擴散層；固定部件（導軌等）的改造，以防止鈦帶與固定部位（導軌等

9、）的擦傷。今后還應進行作為鈦熱軋專用設備的改造，以更進一步抑制氧擴散層生長”更有效地防止擦傷"提高帶材質量。2.1.3冷軋板冷軋板是采用熱軋帶卷 （厚度為3mm6mm寬度為600mm1600mm單卷質量在10t以下） 為原材料。一般的生產流程是大氣退火 一除磷一去除表面缺陷 一*冷軋一 清洗 真空退火一平整軋制一矯形精整（分條、板剪切等）?？Ｕ咭源髿馔嘶鸪状嬉陨舷磧粢豢胀嘶鸸ば?。近年冷軋板的技術進步主要表現(xiàn)在4個方面； 除鱗去傷；冷軋工藝；退火工藝；平整軋制和精整技術。目前冷軋板的退火方式有如下3種方式：（1）真空退火。（2）大氣退火。（3）真空氣氛連續(xù)退火。2.1.4 棒線材鈦

10、棒線材的軋制也是采用鋼鐵軋制的設備， 與其它鈦加工材一樣， 鈦棒線材熱軋時要防 止滑動接觸，以免熱粘引起的表面?zhèn)?要設定最優(yōu)化孔型及道次加工程序， 要保證鈦在適宜 溫度下軋制，防止溫度下降。（a）立式軋環(huán)機；（b）臥式軋環(huán)機3目前全球鈦工業(yè)的技術創(chuàng)新3.1阿姆斯特朗工藝技術國際鈦粉公司（International Tianannium powder）簡稱ITP正在對阿姆斯特朗工藝技術（Armstrong process）進一步完善，并對這一技術的商業(yè)化進行工業(yè)試驗！這一技術采用把TICI4蒸氣噴射到流動鈉流中去，通過反應生成相當純的鈦金屬”混合的氯化物蒸氣也可以用來反應生成鈦合金粉末，對于采用這種工藝技術生產的鈦粉分析展示出來這種鈦粉超過了 ASTM CP 1級鈦粉的化學和力學性能的技 ，術規(guī)范要求，公司正在利用這一 技術生產鈦粉。3.2利用氫化海綿鈦生產加工鈦粉的工藝技術人們對于大幅度降低成本和增加產量頗感興趣，并且通過鈦粉沫加工生產產品，最近的新技術是利用氫化鈦粉末改善成形和脫氫后的性能。AG材料公司報道了正在開發(fā)的氫化海綿鈦來生產所需鈦材料的新技術，該工藝技術利用控制狀態(tài)下的氫和海綿鈦的“自擴展高溫合成” 反應來生產鈦粉末， 所生產粉末