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- 航空航天領域用鈦大國集中在西方國家,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域 。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右 。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發(fā)展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長 。從全球角度來看,航空業(yè)對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業(yè)大的周期輪回都和航空業(yè)的冷暖密切相關 。
- 2011年,全球鈦材產(chǎn)量達到14.8萬噸,其中商用航空用鈦材約6.4萬噸,未來全球經(jīng)濟增長對航空運輸?shù)男枨罅恳廊痪薮?,預計未來20年新增飛機需求約在3萬架左右,同時,新型飛機對鈦的需求量高于老式飛機,預計20年內(nèi)商用飛機對鈦材的平均需求量將達到40噸/架;據(jù)此推算,未來20年全球商用航空領域新增鈦材需求約120萬噸,年復合增長率約17%,平均每年新增6萬噸鈦材需求,民用航空用鈦材領域?qū)⒊尸F(xiàn)快速增長 。軍用航空領域也將出現(xiàn)新的機會;由于全球地緣政治形勢緊張,全球各國軍費開支增加,軍用航空領域也有望出現(xiàn)新的需求 。
- 民用客機
- 鈦合金在飛機的主要用途如下:
- (1)減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率:先進的戰(zhàn)技性能(如超音速飛機)要求飛機具有比較低的結(jié)構(gòu)重量系數(shù)(即:機體結(jié)構(gòu)重量/飛機正常起飛重量),而鈦合金具有強度接近中強鋼但密度小的特點,代替結(jié)構(gòu)鋼和高溫合金,能大幅度減輕結(jié)構(gòu)重量,同時也能節(jié)省費用;以發(fā)動機為例,有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,飛機發(fā)動機的質(zhì)量每降低一公斤,使用費用可降低約220-440美元 。
- (2)符合高溫部位的使用要求:鈦合金具有耐熱性好的特點,如常用的Ti-6Al-4V能在350℃下長期工作,因此在飛機的高溫部位(如后機身等)可取代因高溫使用性能不能滿足要求的鋁合金;TC11能在500℃下長期工作,在發(fā)動機的壓氣機部位可取代高溫合金和不銹鋼 。
- (3)符合與復合材料結(jié)構(gòu)相匹配的要求:為減輕結(jié)構(gòu)重量和滿足隱身要求,先進飛機大量使用復合材料,鈦合金與復合材料的強度、剛度匹配較好,能獲得很好的減重效果 。同時,由于二者電位比較接近,不易產(chǎn)生電偶腐蝕,因此相應部位的結(jié)構(gòu)件和緊固件宜采用鈦合金 。
- (4)符合高抗蝕性和長壽命的要求:鈦合金具有較高的疲勞壽命和優(yōu)良的耐腐蝕性能,可以提高結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力和壽命,滿足先進飛機、發(fā)動機高可靠性和長壽命的要求 。
- 軍事飛機
- 軍用武器的開發(fā)與采購不斷向著輕便、靈活方向發(fā)展,為了滿足戰(zhàn)斗機對戰(zhàn)斗性能要求,除了采用先進的設計技術外,還必須采用額性能優(yōu)良的材料以及先進的工藝制造技術 。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一 。自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰(zhàn)斗機和轟炸機中鈦合金用量已經(jīng)穩(wěn)定在20%以上,并且新機型的用鈦量占比正在大幅提升 。
- 降低燃油消耗、減少有害廢棄物(CO2、NOX 等)排放已經(jīng)成為汽車行業(yè)技術進步的主要動力和方向之一 。研究表明,輕量化是實現(xiàn)節(jié)省燃料、減少污染的有效措施 。汽車的質(zhì)量每降低10%,燃料消耗可節(jié)省8%-10%,廢氣排放可減少10% 。在駕駛方面,汽車輕量化后加速性能提高,車輛控制穩(wěn)定性、噪音、振動方面也都有改善 。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化后,碰撞時慣性小,制動距離減少 。
- 汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質(zhì)材料,如鋁
、鎂、鈦等替代傳統(tǒng)的汽車材料(鋼鐵) 。2009年全球汽車用鈦量已達3000噸 。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車用鈦還在快速增加 。
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