钛合金知识.docVIP

目 录 钛 工 业 发 展 史 2 钛 矿 资 源 3 钛的原子结构 5 钛的物理性质 5 钛的化学性质 5 钛的腐蚀数据 8 钛的三大功能 10 钛的十大性能 11 钛的存在 13 钛的冶炼 13 钛及钛合金的特性、用途 14 钛的化合物及用途 15 钛的表面处理技术 16 金属管道腐蚀防护基础知识 20  钛 工 业 发 展 史 　　　　 1791年英国牧师W．格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。1795年德国化学家M．H．克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素，并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M．A．亨特(Hunter)首次用钠还原TiCI：制取了纯钛。1940年卢森堡科学家W．J．克劳尔(kroll)用镁还原TiCl：制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛，从此达到了工业生产规模。随后，英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产，其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。 　　钛是一种新金属，由于它具有一系列优异特性，被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中，它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落，这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来，钛发展的速度是很快的，它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出：海绵钛生产规模60年代为60kt/a，70年代为1l0kt/a，80年代为130kt/a，到1992年已达140kt/a。实际产量1990年达到历史最高水平，为105kt/a。目前，世界海绵钛生产厂家和生产能力列于表1—1。 　　进入90年代后，由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛，使前几年市场疲软。1995年钛的市场开始回升，主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加， 1996年钛的需求量达到一个新的高点。专家预测今后几年内钛的 需求量将继续较大幅度增长。目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料，随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、 扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本， 必然会开拓出更广泛的钛市场。 表1—1　世界海绵钛生产厂家和生产能力 国　家 公司名称 方法 公称生产能力/h·a-1 实际生产能力/kt·a-1 备　注 美　国 钛冶金公司(Timet)俄勒冈冶金公司(Oremet)活性金属公司 MDMHMD 12．76．8(11．0) 106 生产中2001年停产1992年关闭 日　本 住友钛公司东邦钛公司昭和钛公司 MDMDMD 18．012．03．0 1510．83．0 原大阪钛公司（生产中）生产中关闭 乌克兰 第聂伯镁钛联合企业 MD ? 15．O 生产中 俄罗斯 阿维斯玛镁钛联合企业 MD 35．0 35．0 生产中 哈萨克斯坦 马斯季卡缅诺戈尔斯克镁钛联合企业 MD 40．O 40．0 生产中 英　国 迪赛德钛公司 SL 5．0 3．0 1993年关闭 中　国 两个工厂 D - - 生产中 合　　计 - 155．5 137．8 　 - 钛 矿 资 源 钛在地球上储量十分丰富，在地壳中含钛矿物有140多种，但现具有开采价值的仅十余种。已开采的钛矿物矿床可分为岩矿床和砂矿床两大类，岩矿床为火成岩矿，具有矿床集中、贮量大的特点，FeO（相对于Fe2O3）含量高，脉石含量多，结构致密，且多是共生矿，这类矿床的主要矿物有钛铁矿、钛磁铁矿等，矿石选矿分离较为困难，产出的钛精矿TiO2含量一般不超过50％。 砂钛矿床是次生矿床，由岩矿床经风化剥离再经水流冲刷富集而成，主要集中在海岸、河滩、稻田等地，矿物有金红石、砂状钛铁矿、板钛矿、白钛矿等，该矿物的特点是：Fe2O3（相对于FeO）含量较高、结构疏松、杂质易分离，选出的大部分精矿含TiO2达５０％以上。（见表１）。 表１　世界各地钛铁矿精矿的化学组成（％） 国别及地区 矿床类型 TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 Al2O3 P2O5 佛吉尼亚(美) 岩矿 44.3 35.9 13.8 2.00 1.21 1.01 阿拉德(加) 岩矿 34.30 27.50 25.20 4.30 3.50 0.015 挪威 岩矿 43.90 36.00 11.10 3.28 0.85 0.03 乌拉尔(俄) 岩矿 48.07 12.21 24.59 1.54 4.65 0.1