美国钛业迈向新的发展里程

2010-08-15邰旃

钛工业进展 2010年6期

美国钛业迈向新的发展里程

美国既是世界上最大的钛材生产国,也是世界上最大的钛材消费国。2006年美国钛材的产量达2.8万 t,世界钛材总产量为 8.05万 t。美国还是少数几个拥有完整钛工业体系的国家之一。

1 海绵钛

世界钛工业从 1947年美国杜邦公司在世界上首次实现海绵钛的工业化生产开始(当年生产出 2 t海绵钛),到目前为止已有半个多世纪的发展历程。2008年美国海绵钛产量为 1.73万 t,主要由 TIM ET和ATI两家公司生产,但仍然不能满足国内对海绵钛的需求,50%以上的海绵钛仍需进口;主要从俄罗斯、中国、乌克兰、日本等国进口。TIM ET公司近期宣布该公司优质海绵钛厂的建设已进入设计和工程准备阶段,新建厂在内华达州,预计年产能将达到(1～2)万 t。目前,TIM ET公司的海绵钛产能为 1.26万 t/a。

ATI公司耗资 4.6亿美元对位于罗利的海绵钛厂进行改造,已于 2009年底前竣工投产,推出了优质航空级海绵钛。

2 钛材

目前,世界钛加工材的供应量主要以美、日为主,合计约占到世界钛加工材总量的 70%。作为世界上最大的钛加工材生产国,美国目前主要有三大钛材生产企业——TIM ET,RTI和ATI公司,其产量合计约占美国钛加工材总量的 90%。另有11家公司生产钛锭,30家公司生产钛锻件、轧制产品和铸件。

美国 TIM ET公司是世界钛熔制品与轧制品的主导生产商之一,同时也是美国最大的海绵钛生产商和钛残料回收商。TIM ET公司通过 1998年与波音公司签定 10年 20亿美元的供货合同,开始扩大航空钛材产量,并已成为波音公司最大的钛材供应商。此后,TIM ET公司还逐步兼并了欧洲绝大部分钛加工材企业。

RTI公司是美国第二大钛生产商,主要从事航空级钛合金板材的生产和销售,一直是波音公司的主要供应商。该公司于 1999年与欧洲空中客车签定了供货合同,2001年开始为英国宇航系统公司供应钛材,产品的应用领域包括航空航天、军工、能源和化工等。RTI公司的产品中,航空用约占 70%,随着 RTI对能源市场用钛的进一步开拓,非航空领域的市场份额可望达到 40%。

ATI公司以生产钢铁和不锈钢为主,是美国除TIM ET公司之外的仅有的第二家海绵钛生产商,也是美国第三大钛材生产商,拥有多项航空、生物医用钛产品专利。该公司于 2006年投资 2.25亿美元扩大钛材生产能力,产品主要用于航空发动机转动部件、飞机机架和其他需求旺盛的钛及钛合金产品。为了推动钛在建筑领域的应用,ATI公司根据市场需求,增加产品种类,并提供产品 100年的质量保证。

3 钛的应用

美国的钛加工材主要用于大型民航客机、军用飞机、火箭、导弹、汽车等,其典型产品为飞机结构件、钛制动机件、压气机叶片和基座、汽车发动机等。

3.1 航空航天

早在 1951年美国就将钛材用于飞机制造,美国航空工业是钛材的主要应用市场,约占钛材总消费量的 80%。美国钛工业发展主要依赖其发达的航空业,美国航空业的发展状况已成为其钛工业发展的风向标和晴雨表。

国际钛协会公布的一组数据表明:①波音客机用钛量占其总质量的 15%～17%(净质量);②F15战斗机结构用钛 5.75 t(2台喷气发动机用钛 5 t);③F22战斗机结构用钛 36 t(2台发动机用钛 5 t);④F35战斗机结构用钛 10 t(单台发动机用钛 5 t);⑤F18舰载机用钛量占其总质量的12%～13%;⑥C-17大型运输机用钛量占其总质量的 10%。

3.2 军事

全世界2004年军事用钛总量为9 526 t,2005年为 10 886 t,预计到 2014年将会达到 22 680 t。目前,美国军用宇航计划中的用钛量已占世界军事用钛量的一半。预计到 2014年,美国军事用钛需求为:军事航空领域用钛 4 536 t,非航空军事用钛9 072 t,军事用钛将超过耗钛总量的 25%。

军事用钛的范例是 F22战斗机,其机身框架和发动机用钛量分别为 39%和 40%,其他军用飞机也大量使用了钛金属。按照五角大楼计划,美国计划生产的 3002架 F35战斗机,总计需要钛合金1.4万 t,这对国际航空专用钛合金市场的影响无疑是巨大的。

地面武器用钛增加。美国陆军装备的轻型坦克包括 Stryker与 B rad ley战车和未来作战系统都采用了钛金属。美国生产的M 777轻型榴弹炮,由于使用钛合金外壳,减少3.175 t,可以使用V 22或C130机空运,大大提高了地面部队的快速机动能力。

海军用钛范围扩大。海军舰船方面用钛范围包括潜水艇球阀、热交换器、各种铸件、泵阀,深海潜艇的壳体材料、螺旋推进系统以及舰船管道系统等。