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收藏词条   编辑词条 钛材生产工艺

创建时间:2008-08-02

钛材生产工艺

目前,金属钛生产的工业方法是可劳尔法,产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭,再加工而成钛材。按此,从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为:

钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石,则不必经过富集,可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外,熔铸作业应属冶金工艺,但有时也归入加工工艺。

上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品,也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。

钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大;常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点,塑性加工较钢、铜困难。

故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。

钛采用塑性加工,加土尺寸不受限制,又能够大批量生产,但成材率低,加工过程中产生大量废屑残料。

针对钛塑性加工的上述缺点,近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同,只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件,特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理,成材率高,既可充分利用钛废料作原料,又可以降低生产成本,但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)->筛分->混合->压制成形->烧结->辅助加工->钛制品。

钛材生产的原则流程

钛材除了纯钛外,目前世界上已经生产出近30种牌号的钛合金。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V,Ti-5Al—2.5Sn等

附:钛的发展史

1791年英国牧师W.格雷戈尔(Gregor)在黑磁铁矿中发现了一种新的金属元素。1795年德国化学家M.H.克拉普鲁斯(Klaproth)在研究金红石时也发现了该元素,并以希腊神Titans命名之。1910年美国科学家M.A.亨特(Hunter)首次用钠还原TiCI:制取了纯钛。1940年卢森堡科学家W.J.克劳尔(kroll)用镁还原TiCl:制得了纯钛。从此,镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2t海绵钛,从此达到了工业生产规模。随后,英国、日本、前苏联和中国也相继进入工业化生产,其中主要的产钛大国为前苏联、日本和美国。

钛是一种新金属,由于它具有一系列优异特性,被广泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、轻工、电力、海水淡化、舰艇和日常生活器具等工业生产中,它被誉为现代金属。金属钛生产从1948年至今才有半个世纪的历史,它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新兴工业。它的发展经受了数次大起大落,这是因为钛与飞机制造业有关的缘故。但总的说来,钛发展的速度是很快的,它超过了任何一种其他有色金属的发展速度。这从全世界海绵钛工业发展情况可以看出:海绵钛生产规模60年代为60kt/a,70年代为1lOkt/a,80年代为130kt/a,到1992年已达140kt/a。实际产量1990年达到历史最高水平,为105kt/a。

进入90年代后,由于军用钛量减少和俄罗斯等一些国家抛售库存海绵钛,使前几年市场疲软。1995年钛的市场开始回升,主要由于B777等民用飞机和高尔夫球杆等民用钛量大幅度增加,1996年钛的需求量达到一个新的高点。专家预测今后几年内钛的需求量将继续较大幅度增长。目前妨碍钛应用的主要原因是价格贵。可以预料,随着科学技术的进步和钛生产工艺的不断完善、扩大企业的生产能力和提高管理水平、进一步降低钛制品的成本,必然会开拓出更广泛的钛市场。

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