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鈦具有十分優(yōu)異的性能，因而得到了廣泛應用。其應用領域主要有：航空航天、艦船制造、化工石化、交通運輸、兵器、海洋、電力、建筑、冶金、醫(yī)療、運動器械、生活用品和輕工業(yè)等。美國和俄羅斯的大部分鈦加工材是應用在航空航天領域，約占80％左右，與之相反的是，日本和中國則是將80％應用于化工、一般民用工業(yè)及民生用品領域[22]。從世界用鈦的需求來看，2005年的結構比例是：宇航占35％，軍用占12％，工業(yè)占38％，民用和其他占15％。

1.鈦在航空航天上的應用

1．1航空工業(yè) 航空工業(yè)是研制和應用鈦及鈦合金最早, 的部門，飛機和發(fā)動機如果沒有鈦，實際上就不可能制造出Ma2.7的超音速飛機。20世紀60年代以后，鈦合金在發(fā)動機上的用量逐漸增加，主要用于風扇葉片、壓氣機葉片、盤、軸和機匣。鈦合金在飛機結構中主要用于骨架、蒙皮、機身隔框、起落架、防火壁、機翼、尾翼、縱梁、艙蓋、倍加器、龍骨、速動制動閘、停機裝置、緊固件、前機輪、拱形架、襟翼滑軌、復板、路標燈和信號板等。

多年來，為了滿足高性能航空發(fā)動機的需求，各國十分重視高溫鈦合金的研發(fā)，先后研制出了在350~600℃使用的高溫鈦合金[23-25]。如，歐美有Ti64，Ti6242，Ti811，Till00，IMl679，IMl685，IMl829，IMl834等，俄羅斯有BT6，BT3-1，BT8，B39，BTl8(BTl8y)，BT25(BT25y)，BT8M．BT81，BT8M-1，BT36等，中國有TC7，TC11，ZTC3，Ti-53311S，Ti-55，Ti-60，Ti-600等。20世紀80年代以后，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穩(wěn)定在20％以上。美國F-14，F-15，F-18，F-117，B-1，B-2，F-22軍用飛機的用鈦比例分別為24％，27％，13％，25％，22％，26％，42％，其中1架F-15軍機用鈦達30 t(最終制品約5t) [26，27]。60年代中期美國研制成功的YF-12A／SR-71偵察機，用鈦量達95％，可以稱為“全鈦飛機”。

以波音和空客為代表的民用客機和大型運輸機中，也大量使用了鈦合金。一架波音747，767，777，777ER，787飛機用鈦量分別是45，50，59，68，91t。這些數字很好地詮釋了鈦作為“太空金屬”的含義[28]。波音777是波音飛機的典型代表，于90年代研制成功，廣泛采用了80年代中期以來開發(fā)的新材料，其中共用了5種鈦合金：Til023，Ti64ELI，Ti15-3，B21S和Ti-6242。鈦合金用量占飛機總重的9％。A380是空中客車公司設計生產的世界最大的客機，于2005年10月29日在德國法蘭克福順利完成全球首次機場兼容性認證測試。A380在設計時便考慮到與目前機場設施的兼容性，其起飛與降落距離均短于目前世界主要巨型客機。該機用鈦量約為60t，占總重量的10％。圖1是波音777和A380客機鈦材使用部位示意圖[29，30]。

中國政府于2007年3月做出大飛機項目立項的決定，并于2008年5月11日在上海成立了中國商用飛機有限公司。整個項目將投入500~600億元，主要用于大型運輸機、大型客機和發(fā)動機的研制和生產。大飛機確定的國產化率目標是30％，目標市場是立足國內，面向國際，在競爭力上全面超越目前市場上的主流機型空客A320和波音B737。

根據國際大型飛機的用鈦情況，有專家預測新飛機用鈦量應在10％~15％左右。

1．2航天工業(yè) 鈦在航天工業(yè)中應用也做到了減輕發(fā)射重量、增加射程、節(jié)省費用，是航天工業(yè)的熱門材料。在火箭、導彈和航天工業(yè)中可用作壓力容器、燃料貯箱、火箭發(fā)動機殼體、火箭噴嘴套管、人造衛(wèi)星外殼、載人宇宙飛船船艙(蒙皮及結構骨架)、起落架、登月艙、推進系統等。航天用鈦除了工業(yè)純鈦、Ti64(ELI)、Ti-5A1-2.5Sn(ELI) 外，還使用了Ti-7A1-4Mo，Ti-3A1-2.5V，Ti-13V-11Cr-3A1，Ti-15V-3Cr-3Sn-3A1及Ti／B-A1復合材料[31]。成功的應用實例有：(1)貯存壓縮氣體的壓力容器。“徘徊者”衛(wèi)星和助推器共用了14個鈦容器，共減輕重量272kg。(2)貯存液體推進劑的壓力容器。“阿波羅”飛船上使用了50個左右的壓力容器，有85％是鈦制的。大力神Ⅲ過渡級發(fā)動機，改用鈦合金推進劑貯箱后重量減輕35％。(3)固體燃料火箭發(fā)動機殼體。“民兵”洲際導彈第二級火箭發(fā)動機采用了Ti64合金重量減輕30％~40％。(4)液體燃料火箭發(fā)動機殼體。“阿波羅”登月艙下降發(fā)動機燃燒室的承壓殼是由Ti64合金制成。(5)鈦合金還廣泛用于各種結構件。“水星”號宇宙飛船的壓力艙主要為鈦材，占座艙重量的80％。“雙子星座”號宇宙飛船所用鈦合金牌號有7種，使用鈦件570kg，占結構重量的84％。“阿波羅”號宇宙飛船的托架、夾具和緊固件均用鈦制成，共使用68 t鈦材[32]。

2.鈦在艦船制造上的應用

鈦及鈦合金廣泛應用于核潛艇、深潛器、原子能破冰船、水翼船、氣墊船、掃雷艇，以及螺旋槳推進器、鞭狀天線、海水管路、冷凝器、熱交換器、聲學裝置、消防設備上，主要合金有工業(yè)純鈦、Ti64，Ti64ELI，Ti-15Al-2Nb-1Ta-0.8Mo，Ti-3A1-2.5V，ΠT-3B，ΠT-7M等。

2．1 核潛艇 俄羅斯在建造鈦合金核潛艇研究和制造技術上，處于國際領先地位，也是用鈦合金最先建造耐壓殼體的國家。高峰時期，潛艇用鈦合金厚板和管材的年產量曾達萬噸，占鈦合金加工材年產量的30％～50％。從20世紀60年代起，俄羅斯研制的核潛艇已有4代，世界第一艘K162號全鈦核潛艇于1968年12月下水，己運行了30多年，到過各大洋和海域，經受了不同載荷和環(huán)境考核，從未出現過任何事故。俄羅斯于1970年建造第一艘“ALFA”級核潛艇，70~80年代又相繼造了6艘，每艘用鈦約3000t[33]，最大下潛深度914 m，即輕又快，機動性能良好。鈦在船舶上使用的典型例子是俄羅斯臺風級核潛艇(圖2)，它擁有鈦金屬制造的外殼，因軍事需要，采用雙殼結構，其雙層外殼共用鈦9000 t，使其具有了無磁性、下潛深、航速快、噪音小、維修次數少等優(yōu)點。艇長172.8m，最大寬度23.3m，高度42.7m，水上排水量23200 t，下潛排水量33800 t，潛行速度為每小時50km，最大下潛深度500m，持續(xù)潛航時間達到120d。該艇于1977年開工建造，1981年服役，在俄羅斯軍事防御工程中具有舉足輕重的地位。

2．2全鈦船 1985年，日本東邦鈦公司與藤新造船所共同建造了“摩利支天II號”全鈦制快艇，一段時間內在美國很暢銷。1997年，日生工業(yè)公司制造的“泰坦快速號”快艇下水就航，船長約12m，船體形狀是漂亮的三次元曲線，可最大減少航行阻力。江藤造船所分別于1998年和1999年制造了“第二朝日丸”和“昭丸”號兩艘全鈦船，優(yōu)點是質量輕、速度快、發(fā)動機小、燃料費用少、二氧化碳排量少、不需要表面涂層、附著物易清理等，缺點是材料成本高、加工制造技術難度大、保護要求嚴。試船的結果顯示船速穩(wěn)定性振動和噪聲等性能都很好。

2．3深潛器、救援艇，及其他艦船 美國、日本、法國先后都建造深潛器，采用鈦和鈦合金制造耐壓殼體。其中，Ti-6A1-2Nb-1Ta-0.8Mo合金用于制造美國Aivin號、Sea—Cliff號深潛器的殼體；Ti-6A1-4V ELI合金用于法國SM97號、美國Aivin號的浮力球、日本“深海2000”號、美國海軍深海救援艇(DSRV)的殼體、浮力球等[34]。

其他應用還有：俄羅斯原子動力破冰船上使用的鈦制蒸汽發(fā)動機、熱交換器，比不銹鋼制品的使用壽命延長數十倍。鈦合金聲納導流罩應用于庫爾斯克號核潛艇、“明斯克”航母、“基輔”號航母，以及我國購置的K877艇、K636艇、956艦上。各種艦船上鈦合金螺旋槳的使用壽命超過銅合金槳的5倍以上。鈦合金制各種泵、閥、管的使用壽命遠遠大于銅或不銹鋼制品[35]。

3．鈦在化學工業(yè)上的應用

鈦材在化學和石化工業(yè)中應用，有電解槽(電極)、反應器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、吸收塔、連接配管、配件(法蘭盤、螺栓、螺母)墊圈、泵、閥等。化學工業(yè)用鈦量最大行業(yè)是氯堿制造，占總用鈦量的50％，從其次是純堿占20％，塑料占17％，有機化工占10％，無機化工占3％。在用鈦的各種化工設備中換熱器最多，占鈦材用量的52％，其次為陽極占24％、容器、管和泵閥占19％，其他占有5％。下面以熱交換器、鈦金屬陽極、濕氯氣冷卻器為例，說明鈦制設備的優(yōu)點[32]。

熱交換器：傳熱效率高，重量輕，使用周期長，結疤速度慢，清洗時間短，壽命長，可使用25年。鈦陽極：使用壽命延長20倍以上，生產能力增加1倍，提高燒堿質量和氯氣純度，可以節(jié)電15％，節(jié)汽5％，減少維修工作量和改善勞動條件。濕氯氣冷卻器：鈦在高溫濕氯氣的環(huán)境下極耐腐蝕，腐蝕率為0．0025 mm·a-1。使用鈦冷卻器，能縮短冷卻和干燥工藝過程，降低氯氣損失，減少環(huán)境污染，并為壓縮氣體穩(wěn)定操作和達到高度干燥創(chuàng)造了條件。

湖南省湘澧鹽礦將鈦材應用于罐體、換熱器、蒸發(fā)器、管道、泵、葉輪等方面，實現了“三個降低、三個提高”，即單位產品能耗下降79％，設備維修費用減少90％，維修時間減少75％；產品的質量、產量和企業(yè)效益大幅度提高[32]。

4.鈦在運輸車輛上的應用

4．1 汽車 鈦在汽車上應用很廣泛(圖3)，主要有：連桿、曲軸、擋圈、氣門、進氣閥、排氣閥、制動壓力管道密封圈、輪圈螺桿、轉向齒條和小齒輪、彈簧、消音器、排氣裝置、車輪的襯套及軸承、各種半軸、緊固件等。汽車產品采用鈦合金制造零部件的最突出的優(yōu)點是：減輕質量、延長使用壽命、提高可靠性、節(jié)省燃油、不含鉛鈷等有害金屬、耐腐蝕、抗高溫能力大大提高[36,37]。

鈦在汽車上的應用始于20世紀50年代，即鈦工業(yè)剛剛誕生不久。1956年，美國通用汽車公司裝配了展覽用“火鳥Ⅱ號”全鈦車身，從此拉開了汽車用鈦的序幕。日本從60年代開始在日產汽車R382使用鈦部件。1992年，在第29屆國際汽車展覽會(東京)上展出了日本制造的鈦制車身和發(fā)動機。1996年，根據美國Timet公司開發(fā)的鈦汽車排氣系統，克萊斯勒和通用公司制造出了鈦排氣系統樣機。近年來，隨著汽車節(jié)能與環(huán)保標準的提高，鈦在汽車上的應用逐漸成為材料界與汽車界共同關注的話題，這也是近年來鈦的應用增長最快的領域[38]。

近年來，美國、歐洲、日本都已制定了未來汽車的發(fā)展規(guī)劃。美國自1993年開始制定并實施“PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)計劃”，美國眾多名牌大學、科研機構乃至用于軍事、航天的若干實驗部門匯同美國的三大汽車公司(克萊勒斯、福特、通用)結成聯盟，大力加強新一代汽車的研究。計劃對未來汽車在燃料利用率、承載能力、維修性和再利用性等方面提出了新的, 要求，明確提出了在未來20年內，家用汽車要減重40％的減重目標[39]。類似的計劃還有歐洲的“明日汽車計劃”、日本的“高效清潔能源汽車開發(fā)計劃”，中國政府也有相應的汽車行業(yè)振興規(guī)劃。毫無疑問，鈦將作為實現新型汽車計劃最重要的候選材料走人人們的視野。

4．2摩托車 鈦在摩托車上主要用于排氣管、消音器、套筒、懸掛彈簧、鏈輪、傳動鏈條及螺釘等。日本本田公司的摩托車用鈦零件研究始于1955年賽車發(fā)動機使用的Ti-4A1-4Mn吸排氣閥。1962年對RCll2賽車用鈦制連桿、閥彈簧護筒、挺桿、凸輪傳動件等進行了已經，但一部分沒有達到實用。1987年Ti-15A1-4V發(fā)動機連桿最先用于VFR750R型普通二輪摩托車上。1997年鈦制消音器首次出現在售后服務市場上，此后各種鈦制零部件就被廣泛的應用到摩托車上[40]，見圖4。普通摩托車車體部件的排氣管和消音器是車體的大型構件，材料使用量多，與發(fā)動機零件相比，更要求低成本化。據《中國有色金屬報》報道，2008年，美國推出一款名為Ecosse的摩托車，是世界首臺采用全鈦車架的摩托車，車身僅重440磅。這輛豪華摩托車的售價為27.5萬美元。

4．3 自行車 鈦最早于80年代中期開始在自行車上應用，車架主要由工業(yè)純鈦、Ti-6Al-4V、Ti-3A1-2.5V合金管材加工而成。美國Litespeed公司生產鈦車架平均重量為1.5 kg。意大利Campagnolo公司利用鈦及鈦合金制造競賽用自行車的多種零部件，包括：封裝變速機用銷、左旋螺母、無銷曲柄軸、前后輪轂軸、左右腳蹬軸等。圖5是日本Panasonic公司生產的鈦自行車。近年來，鈦自行車在我國取得了很快的發(fā)展。2004年“捷安特杯”全國自行車BMX冠軍賽上所使用的鈦合金自行車，可以承受從幾米高的地方摔下的沖力。我國是一個自行車的王國，年產量為5000萬輛。隨著鈦技術的進步和鈦材成本的降低，鈦在自行車上的應用將有廣闊的市場。

5.鈦在建筑上的應用

5．1建筑裝飾 建筑用鈦有近40年的歷史，在幾百例建筑中得以應用。目前，日本、美國、中國、英國、蘇格蘭、法國、德國、西班牙、荷蘭、比利時、瑞士、瑞典、加拿大、秘魯、新加坡和埃及等均有建筑物使用了鈦。鈦作為裝飾材料主要有以下幾個特點：(1)輕量、強度好且不易生銹；(2)可根據需要調整和控制色彩；(3)與其他材料極易相配，重點使用可提高附加值[41]。

日本于1973年建筑了世界首例鈦屋頂(Hayasuihime神廟)，其后在日本真光明教堂神殿屋頂上用鈦量達90～120t[42]。1986~2003年，在583個項目上用鈦總量為2163t(其中298項為屋頂，用鈦1413.6t；127項為幕墻，用鈦627.8 t) [43]。目前，日本國內建材用鈦每年約200 t左右。新日鐵公司以其卓越的冷軋、表面處理技術為基礎，生產質量高、設計別具匠心的鈦建材。

美國Timet為了推動鈦在建筑領域應用的進程，不僅能提供各種各樣的產品，而且還提出了100年的質量保證。Timet于1997年10月為西班牙畢爾巴鄂·古根海姆(Bilbao Guggenheim)博物館的外壁提供外裝飾鈦板80t，成為歐美建筑用鈦的先驅。法國阿布扎比機場屋頂選用了鈦，結構用鈦量將達800t，該機場是世界上第一個機場用鈦作為建筑物結構材料的應用范例。紐約Conde Nasta公司大樓的咖啡館的內裝也使用了5 t左右的鈦材。

中國的杭州大劇院坐落在錢江新城南端，總占地面積10萬m2，后屋蓋金屬幕墻采用了鈦金屬板，使用工業(yè)純鈦板6000余塊，重160 t，成為國內第一家大型建筑用鈦最多的工程。國家大劇院總建筑面積21.75萬m2，中心建筑為獨特的殼體造型，殼體表面由18398塊鈦金屬板和1226塊超白玻璃巧妙拼接而成(圖6)。鈦包層總面積為36000 m[2]，使用鈦材60 t。這兩個工程的建成大大推動了鈦在我國建筑業(yè)的應用[32]。

5．2海洋建筑海洋建筑面臨的主要問題是海水腐蝕，鈦材由于具有優(yōu)越的耐腐蝕性能成為海洋建筑的首選材料，日本在海洋用鈦方面成績顯著。東京灣橫跨道路橋的12座橋樁采用了鈦包覆鋼板，是最早利用鈦進行防腐蝕處理的應用實例，用鈦量達80 t。該工程于1993年完工，13年后的2006年對橋樁的腐蝕情況進行了檢查，發(fā)現和竣工時幾乎沒有變化，充分說明了鈦在海洋建筑中防腐效果非常優(yōu)異，見圖7[3]。鈦在海洋建筑中的使用實例還有：日本夢舞大橋浮橋、神戶機場聯絡橋、廣島高速公路猿猴川橋梁等，用鈦量分別為36，30，22 t。

6.鈦在其他方面的應用

如今，鈦已被廣泛應用于生活的方方面面，并將在很大程度上改變我們的生活[44-49]。

兵器工業(yè)中，鈦被應用于：坦克、戰(zhàn)車、導彈、大小炮體、機槍、噴火器、頭盔、防彈衣、防爆手套等。

冶金工業(yè)中，鈦被應用于：耐腐蝕容器、電解槽、反應器、濃縮器、分離器、熱交換器、冷卻器、各種泵和閥、渦輪葉片、連接配管、配件等。

海洋工程中，鈦被用于：海水淡化、海洋石油鉆探、海洋熱能轉換電站。

運動器械方面，鈦被用于：高爾夫球桿、球頭、網球拍、擊劍保護面罩、寶劍、短跑鞋釘、登山工具、滑雪板、滑雪鞋、滑雪杖、冰刀、潛水衣、釣具、帳篷桿等。

生活用品方面，鈦被用于：眼鏡架、手表、電腦、照相機、游戲機、手機、天線、樂器、廚房用具、工藝品等。

醫(yī)療器械方面，鈦被用于：頭顱骨、心臟盒、起搏器、人工關節(jié)、牙弓絲、血管支架、假肢、骨髓針、醫(yī)療工具、光催化劑等。