1、關于海綿鈦情況的調研報告：海綿鈦是制作鈦鑄錠乃至鈦材不可或缺的基礎環節和中間產品，提煉海綿鈦，熔鑄鈦錠的成本較高，制約了鈦工業的發展，影響了鈦的廣泛應用。我國海綿鈦產地主要集中在貴州、遼寧、河南河北、四川和山西等地。國標規定海綿鈦按硬度分為6個等級，海綿鈦是疏松的多孔海綿狀，表面積很大，比較活潑，極易氧化。海綿鈦不易長期儲存。我國海綿鈦產地主要集中在貴州、遼寧、河南河北、四川和山西等地。2008年產能達到7萬噸左右。主要生產企業有：遵義鈦業，撫順鈦業，朝陽百盛鋯業有限公司，錦州華神鈦業有限公司，朝陽金達鈦業有限公司，唐山天赫鈦業有限公司，洛陽雙瑞萬基鈦業有限公司。寶雞鈦業有限公司對華神進行了控

2、股，華神的董事長由寶鈦的副總經理擔任。按照GB/T2524-2002海綿鈦的規定，海綿鈦分0級-5級共六個等級，其牌號為MHT-100至MHT-200共六個牌號（100指的是海綿鈦的布氏硬度值不大于100），純度（%質量）一般為99.199.7,雜質元素（%質量）總量為0.30.9,雜質元素氧（%質量）為0.060.30，硬度（HB）為100200。二、海綿鈦的性質：鈦是一種耐腐蝕的金屬，但是絕對不氧化，不腐蝕的物質是不存在的。鈦并不是不氧化，特別是在高溫狀態下，極易與氧結合，只是其氧化物極為致密，可以防止氧進一步的侵蝕。海綿鈦是疏松的多孔海綿狀，表面積很大，比較活潑。表面積越大，與空氣的接觸

3、面越大，活性越高，易與氣體、水發生反應，極易氧化。而氧在鈦中是一種雜質元素，氧含量超標，海綿鈦就不能使用，只能報廢。鈦粉的極細粉末在受熱，遇明火或接觸氧化劑時會引起火災，也能在二氧化碳或氮氣中燃燒。只有氬氣和氦氣才可以控制鈦粉的燃燒，根據燃燒學我們知，在加工和處理金屬粉末時，通常會產生粉塵云，如果粉塵云與空氣混合后比例適當，達到了爆炸極限范圍之內，遇外界明火，打火，靜電放火，即可引燃金屬粉塵。三、海綿鈦的包裝：國家標準規定：海綿鈦按每桶（件）凈重為70kg250kg分裝，包裝桶為鍍鋅鐵桶，桶內襯有聚氯乙烯薄膜袋，用揭蓋密封，桶蓋與桶身結合處應有可識別包裝是否完好的標識。一般現在都是200kg一

4、桶。產品包裝后，桶內進行抽空、充氬。產品應存放于干燥倉庫內，不得露天堆放或與酸、堿等腐蝕性物品混放。產品運輸時應小心輕放，嚴防受潮和密封處碰撞損壞。三、海綿鈦的儲存：依據現有的資料，海綿鈦尚沒有長期儲存的經驗。根據海綿鈦的性質及各個鈦加工廠的使用經驗，海綿鈦必須隨到隨用，儲存期最長不能超過一年。我們儲備系統曾經儲存過海綿鈦。在70年代由于我們對海綿鈦的性質不了解，曾經接收了一批海綿鈦，當時是100kg桶，粒度也較現在的大。此批海綿鈦接收不到半年就有專家指出，海綿鈦不宜長期儲存，國家局很快就將海綿鈦出庫，由廠方加工為鈦錠儲存了，前后的儲存期不到一年。因此就我們來說，長期儲存海綿鈦也是沒有經驗的。

5、鑒于以上原因，我們儲備系統仍然不宜儲存海綿鈦。第一、海綿鈦的性質決定了其不能長期儲存。海綿鈦極易氧化，由于其表面積很大，吸附的氧也很多，而且與煉鋼不同，被氧化了的海綿鈦在熔鑄鈦錠時是不可能去除氧元素的，而只能報廢。第二、長期儲存海綿鈦風險過高。海綿鈦生產廠提出在聚氯乙烯薄膜袋中填充氬氣后可以儲存三年，但是，此說法一是各個鈦加工廠不予認可，經與生產鈦錠的廠方交談，他們講，海綿鈦儲存期超過一年的，廠方都不會使用，廠方也沒有使用過儲存三年以上海綿鈦的經歷；二是直至現在尚沒有儲存三年而海綿鈦質量沒有變化的先例，我們不宜冒險長期儲存，況且聚氯乙烯薄膜袋與海綿鈦和鐵桶接觸很容易破裂，惰性氣體很容易揮發。第

6、三、短期儲存海綿鈦成本過高。如果儲存海綿鈦就必須要求海綿鈦生產廠定期予以輪換，一般應該是一年一輪換，這樣儲存海綿鈦的成本就會很高，就是按照廠方說的三年輪換一次成本也過高，而且很難制約廠方定期輪換。第四、儲存海綿鈦有一定的危險性。按照現有國家標準的規定，海綿鈦的粒度大大小于70年代，而且規定允許有5%的粉末，這樣在加工和處理海綿鈦時，如果形成粉塵云，遇到明火或靜電起火，很容易引起燃燒，這樣的例子在鈦廠時有發生。當然，這種危險性在我們倉庫比較小，但是，我們儲存也應當考慮這方面的因素。綜上所述，海綿鈦不適于長期儲存。由于鈦鑄錠是制造鈦材的必經環節，而鈦鑄錠屬于致密狀態的，又便于裝卸搬運，因此，無論從

7、安全性，經濟性，還是便利性來說，儲存鈦鑄錠都是很適宜的。況且儲存鈦鑄錠即可幫助海綿鈦廠，也可扶持鈦加工廠，一舉二得。合金元素根據它們對相變溫度的影響可分為三類：穩定a相、提高相轉變溫度的元素為a穩定元素,有鋁、碳、氧和氮等。其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對提高合金的常溫和高溫強度、降低比重、增加彈性模量有明顯效果。穩定卩相、降低相變溫度的元素為卩穩定元素，又可分同晶型和共析型二種應用了鈦合金的產品前者有鉬、鈮、釩等；后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等。對相變溫度影響不大的元素為中性元素，有鋯、錫等。氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質。氧和氮在a相中有較大的溶解度，對鈦合金有顯著強化效果，但卻使塑性下降。

8、通常規定鈦中氧和氮的含量分別在0.150.2%和0.040.05%以下。氫在a相中溶解度很小，鈦合金中溶解過多的氫會產生氫化物，使合金變脆。通常鈦合金中氫含量控制在0.015以下。氫在鈦中的溶解是可逆的，可以用真空退火除去。鈦合金的分類：鈦是同素異構體，熔點為1720C,在低于882時呈密排六方晶格結構，稱為a鈦；在882C以上呈體心立方品格結構，稱為卩鈦。利用鈦的上述兩種結構的不同特點，添加適當的合金元素，使其相變溫度及相分含量逐漸改變而得到不同組織的鈦合金(titaniumalloys)。室溫下，鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：a合金,(a+卩)合金和卩合金。中國分別以TA、

9、另：按照合金在平衡和亞穩定狀態的相組成，鈦合金可分為a、近a、a+B、近氏B等五類；但習慣上將鈦合金分為a、a+B和B三大類。若按照使用性能特點，則可分為結構鈦合金、耐熱(熱強)鈦合金和抗鈦合金等類。我國鈦合金國標牌號中，TA系列代表a型鈦合金；TB系列代表B型鈦合金；TC系列代表a+B型鈦合金。我國工業純鈦按GB/T32601994鈦及鈦合金牌號和化學成份的規定共分為TAO、TA1、TA2、TA3四級。美國ASTM定為G門、Gr2、Gr3、Gr4四級，日本JIS標準分為1種、2種、3種、4種四級。鈦合金制品：TC、TB表示。a鈦合金：它是a相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高

10、的實際應用溫度下，均是a相，組織穩定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強。在500C600C的溫度下，仍保持其強度和抗蠕變性能，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。卩鈦合金：它是卩相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強度，淬火、時效后合金得到進鈦合金的性能：鈦是一種新型金屬，鈦的性能與所含碳、氮、氫、氧等雜質含量有關，最純的碘化鈦雜質含量不超過0.1%，但其強度低、塑性高。99.5%工業純鈦的性能為：密度p=4.5g/cm3，熔點為172。矽鈦合金耐磨地坪：5C，導熱系數九=15.24W/(m.K),抗拉強度ob=539MPa,伸長率5=25%，斷面收縮率中=25%,彈性模量E=1.078x

11、105MPa,硬度HB195。(1)強度高鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的60%，純鈦的強度才接近普通鋼的強度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結構材料，見表7-1，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。(2)熱強度高使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度，可在450500C的溫度下長期工作這兩類鈦合金在150C500C范圍內仍有很高的比強度，而鋁合金在150C時比強度明顯下降。鈦合金的工作溫度可達500C,鋁合金則在200C以下。(

12、3)抗蝕性好鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中工作，其抗蝕性遠優于不銹鋼；對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強；對堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。(4)低溫性能好鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。低溫性能好，間隙元素極低的鈦合金，如TA7,在-253C下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。(5)化學活性大鈦的化學活性大，與大氣中O、N、H、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大于0.2%時，會在鈦合金中形成硬質TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質表層；在600C以上時，鈦

13、吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.10.15mm，硬化程度為20%30%。鈦的化學親和性也大，易與摩擦表面產生粘附現象。(6)導熱系數小、彈性模量小鈦的導熱系數九=15.24W/(m.K)鈦合金的用途：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。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約8%的增長速度發展。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

14、是Ti-6Al-4V(TC4)，Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，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中應用，用于制作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。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化生產并研制成TB2合金。鈦合金是航空航天工業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異的抗海水腐蝕性能和

15、超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰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。當航空發動機的推重比從46提高到810,壓氣機出口溫度相應地從200300

16、C增加到500600C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，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。鈦合金的熱處理：常用的熱處理方法有退火、固溶和時效處理。退火是為了消除內應力、提高塑性和組織穩定性，以獲得較好的綜合性能。通

17、常a合金和（a+卩）合金退火溫度選在（a+卩）一一卩相轉變點以下120200C；固溶和時效處理是從高溫區快冷，以得到馬氏體a相和亞穩定的卩相，然后在中溫區保溫使這些亞穩定相分解，得到a相或化合物等細小彌散的第二相質點，達到使合金強化的目的。通常（a+卩）合金的淬火在（a+卩）一卩相轉變點以下40100C進行，亞穩定卩合金淬火在（a+卩）一卩相轉變點以上4080C進行。時效處理溫度一般為450550C。總結，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：（1）消除應力退火：目的是為消除或減少加工過程中產生的殘余應力。防止在一些腐蝕環境中的化學侵蝕和減少變形。（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，

18、有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩定性。（3）固溶處理和時效：目的是為了提高其強度，a鈦合金和穩定的卩鈦合金不能進行強化熱處理，在生產中只進行退火。a+卩鈦合金和含有少量a相的亞穩卩鈦合金可以通過固溶處理和時效使合金進一步強化。此外，為了滿足工件的特殊要求，工業上還采用雙重退火、等溫退火、卩熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。注意事項：在切削鈦合金的過程中，應注意的事項有：（1）由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會降低工件的加工精度；工件安裝時夾緊力不宜過大，必要時可增加輔助支承。（2）如果使用含氯的切削液，切削過程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆；也可能

19、引起鈦合金高溫應力腐蝕開裂。（3）切削液中的氯化物使用時還可能分解或揮發有毒氣體，使用時宜采取安全防護措施，否則不應使用；切削后應及時用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物。（4）禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸，銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。（5）與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈；經清洗過的鈦合金零件，要防止油脂或指印污染，否則以后可能造成鹽（氯化鈉）的應力腐蝕。（6）一般情況下切削加工鈦合金時，沒有發火危險，只有在微量切削時，切下的細小切屑才有發火燃燒現象。為了避免火災，除大量澆注切削液之外，還應防止切屑在機床上堆積，刀具用鈍后立即進行更換，或降低切削速度，加大進給量以加大切屑厚度。若一旦著火，應采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進行撲滅，嚴禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器，也不能澆水，因為水能加速燃燒，甚至導致氫爆炸。鈦合金特點：鈦金屬的密度較小，為4.5g/cm3，僅為鐵的60%，通常與鋁、鎂等被稱為輕金屬，其相應的鈦合金、鋁合金、鎂合金則稱為輕合金。世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對鈦合金材料進行研究開發，并且得到了實際應用。鈦是二十世紀五十年代發展起來的一種重要的結構金屬，鈦合金因具有比強度高、耐蝕性好、耐熱性高、易焊接等特點而被廣泛用于各個領域，尤其