鈦被推到了“太空金屬”的前沿

鈦是地殼中分布最廣的元素之一，占地殼重量的0.61%，列居第9位。鈦資源僅次于鐵、鋁、鎂列居第4位。根據USGS 2017年的數據，全球鈦礦（鈦鐵礦和金紅石）儲量約8.3億噸，其中鈦鐵礦占89%。我國鈦礦儲量約2.2億噸，占全球總儲量的26.4%，位居世界第一。澳大利亞的鈦礦儲量占世界儲量的21.2%，居世界第二。 據中國化工制造網的數據顯示，全球90%的鈦被用來生產鈦白粉，只有4%用在生產海綿鈦，6%用于其他方面。我國是世界上四個擁有從礦石處理到鈦材生產完整工業(yè)體系的國家之一，也是鈦鐵礦儲量最多的國家，但是產量最高的國家是澳大利亞。

鈦工業(yè)的流程較為簡單，可分為兩條路徑：一是以鈦鐵礦或金紅石為原料加工生產出高純度的四氯化鈦，再用鎂作為還原劑將四氯化鈦中的鈦還原出來，即可得到海綿鈦；二是將原料直接加工獲得鈦白粉。全球目前僅有中國、日本、美國、俄羅斯、哈薩克斯坦和烏克蘭6個國家生產海綿鈦， 且生產工藝全部采用Mg還原法。中國海綿鈦生產能力位居第一，占全球產能的49%，其次是日本19%和俄羅斯14%，哈薩克斯坦約占8%，美國約7%，烏克蘭3%。2014年以來海綿鈦行業(yè)陷入全行業(yè)虧損的困境，企業(yè)總體開工率持續(xù)降低。中國近幾年行業(yè)平均開工率一直保持在50～60%的低位，遠低于國外80%左右的水平。

人類社會在進步，飛機也在快速發(fā)展，采用既輕又堅固的材料，即比強度、比剛度制造飛機也成為研究的方向?？梢哉f材料的發(fā)展推動了飛機的發(fā)展，在飛機的發(fā)展中鈦隨著時間空間的輪換被推到了“太空金屬”的前沿。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍，于是鈦的優(yōu)勢慢慢在航空航天領域得以展現。鈦上世紀40年代研制成功，50年代初期全面進入工業(yè)生產，恰好那時飛機達到超音速。當超音速飛機飛行時，它的機翼的溫度可以達到500℃。如用比較耐熱的鋁合金制造機翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金，鈦恰好此時“破土而出”能夠滿足這些要求。如美國研制的飛機隨著鈦合金用量的比例增加，促使飛機性能趨向更好，如50年代研制的F－4E鬼怪戰(zhàn)斗機，鈦合金只占飛機質量的6％，稍后的F－14A戰(zhàn)斗機鈦占到25％。60年代后研制的SR－71偵察機，飛行高度達24000米，航程達4800千米，要飛那么高、飛那么快，飛那么遠，用鋁和鋼那就不行了，于是，鈦展現了自己獨特的魅力，“英雄鈦”找到了自己的“用武之地”，這種飛機用鈦占到了93％，號稱“全鈦飛機”。如今，有的超音速遠程截擊機用鈦作為主要結構材料，鈦的使用量幾乎占到整個機體結構總重量的95％，所以，如果沒有鈦合金就很難發(fā)展目前的超音速飛機?，F在，鈦，已經成為宇宙航行的重要角色。在航天事業(yè)中，鈦可制成飛船的“外衣”，防高溫的侵襲。目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達1000噸以上。極細的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽為宇宙金屬，空間金屬。C919國產大飛機總裝在即，將推進我國鈦工業(yè)的發(fā)展。