鈦金屬的應用與發(fā)展

1、鈦金屬的應用與發(fā)展瀏覽次數(shù)： 171 更新時間：2008-8-26鈦 金 屬 的 應 用 與 發(fā) 展一. 鈦金屬發(fā)展概況：鈦是英國科學家格內(nèi)戈爾于1791年首先從鈦鐵礦石中發(fā)現(xiàn)的，1795年德國化學家克拉普洛特也從金紅石中發(fā)現(xiàn)了這一元素，并命名為“鈦”。由于鈦的化學活性高，在它被發(fā)現(xiàn)的120年后的1910年才首次提煉出金屬鈦，1940年用鎂還原法制得了海綿鈦，從此奠定了鈦的工業(yè)生產(chǎn)方法的基礎(chǔ)。鈦在地殼中的儲量非常豐富，它僅次于鐵、鋁、鎂，居第四位，比常用金屬銅、鎳、鉛、鋅的總和還多十幾倍。工業(yè)上用來生產(chǎn)鈦的礦石有金紅石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦。金屬鈦具有很多優(yōu)良的性能：鈦的比重為4.5g/cm3，僅

2、為普通結(jié)構(gòu)鋼的56%，而強度與普通結(jié)構(gòu)鋼相當或更高，在金屬結(jié)構(gòu)材料中，鈦的比強度是最高的。鈦的熔點為1668，比鐵、鎳的肖高，比鋁、鎂的熔點高1000以上。因此，作為輕金屬結(jié)構(gòu)材料，鈦合金具有比鋁、鎂合金好得多的熱強性，最高使用溫度以達600。鈦在氧化性氣氛中極易在表面與氧形成一層堅固的氧化物薄膜，是其在氧化性酸、堿、鹽介質(zhì)，特別是在濕氯氣和海水中，具有優(yōu)異的抗腐蝕性能。鈦具有同素異構(gòu)的結(jié)晶構(gòu)造，885以上為密排六方晶格的相，以下為體心立方晶格的相。因此，加入不同的合金元素后，鈦合金可分成-、-和+三類。鈦的同素異構(gòu)性使其在加入不同合金元素時能得到性能截然不同的合金和具有大的熱處理效應。 鈦的

3、膨脹系數(shù)為8.2106 /，較一般結(jié)構(gòu)金屬小，在急冷急熱時應力小，適于在溫度變化的環(huán)境中使用。 鈦具有好的韌性和抗疲勞性能，焊接性能也很好。鈦的低溫性能好，在-196下，也不呈現(xiàn)低溫脆性，這些性能都非常適合結(jié)構(gòu)運用。鈦的導熱系數(shù)小、無磁，某些鈦合金還具有超導性能、記憶性能和貯氫性能等功能。由于鈦所具有的一系列優(yōu)良性能，資源又很豐富，鈦的工業(yè)生產(chǎn)問世后，立即受到世界普遍高度重視。1947年美國率先實現(xiàn)海綿鈦生產(chǎn)工業(yè)化，當年生產(chǎn)噸海綿鈦，1957年就發(fā)展到15000多噸。日本1952年，前蘇聯(lián)1954年均相繼開始了海綿鈦的生產(chǎn)。中國也于1958年開始了海綿鈦的試生產(chǎn)，現(xiàn)在已形成了完整的鈦工業(yè)體系。

4、當前，世界上有鈦工業(yè)的國家主要是美國、獨聯(lián)體、日本、英國、中國和德國。鈦的應用首先是從軍工和航空工業(yè)開始的。早在1951年美國就將鈦材用于飛機上，到1961年美國用于飛機制造的鈦材達3940噸，占鈦材總用量的77%，如果加上導彈和空間技術(shù)用鈦，占鈦材用量的95%。前蘇聯(lián)、英國的鈦材也主要用在軍事和航空工業(yè)。進入70年代后，鈦的優(yōu)良性能逐步在民用工業(yè)中得到普遍認識，鈦在冶金、化工、電力等民用工業(yè)上的應用逐年增加，用量也穩(wěn)步增長。現(xiàn)在，美國非宇航用鈦已超過30%，獨聯(lián)體為50%，日本由于歷史原因，鈦材幾乎全部用于民用工業(yè)，80年代起才開始用于航空工業(yè)。鈦工業(yè)的興衰一開始就與世界政治與軍事有關(guān)，世界

5、軍備競賽一緊，鈦材用量猛增，軍備競賽一緩，鈦材用量下降，直到現(xiàn)在鈦材在民用工業(yè)上的應用得到實現(xiàn)，鈦工業(yè)才真正有了廣泛的市場基礎(chǔ)，經(jīng)受的波折越來越小，逐步走上穩(wěn)定發(fā)展的道路。中國是一個鈦資源十分豐富的國家，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已形成從鈦礦、海綿鈦、鈦冶煉和鈦材生產(chǎn)、鈦設備制造的整體工業(yè)體系。中國的鈦工業(yè)同樣是為航空而興起的，70年代到80年代初，由于航空用鈦量很少，其它行業(yè)對鈦認識不多，使得初具規(guī)模的鈦工業(yè)經(jīng)歷了一段非常艱難的歷程，直到80年代確定了大力推廣鈦材民用的方針，國家又適時地采取了扶持的政策，鈦工業(yè)才走上了穩(wěn)定發(fā)展的道路。但是，目前中國鈦工業(yè)的規(guī)模和鈦材的產(chǎn)量與世界發(fā)達國家還有很大的

6、差距，在民用工業(yè)上鈦的用量也還較小，其原因是鈦金屬材料的優(yōu)越性還沒有被廣泛認識，再加上鈦材料的價格較貴，中國工業(yè)基礎(chǔ)還較薄弱，昂貴的價格使很多企業(yè)不能承受，直接影響了鈦材料的推廣使用。要使中國的鈦工業(yè)得到高速發(fā)展，必須大力宣傳和推廣使用鈦金屬材料，使鈦金屬材料的優(yōu)越性和使用鈦材料可帶來的經(jīng)濟和社會效益廣為人知; 而且還得大力發(fā)展中國工業(yè)設備的制造水平，更多的使用象鈦金屬這樣的新型材料，使中國工業(yè)設備的制造水平接近和趕上世界先進國家。本網(wǎng)站希望作的事情就是向廣大民眾宣傳鈦金屬新型材料的知識，使人們能夠方便的查閱到鈦材料的有關(guān)性能數(shù)據(jù)，更全面了解鈦材的優(yōu)良性，對鈦材料可應用的領(lǐng)域和使用鈦設備帶來的

7、經(jīng)濟效益有一個初步了解，也方便人們咨詢有關(guān)鈦的問題，為鈦金屬這種新型材料的推廣應用出一點綿薄之力。二. 鈦金屬材料應用：. 鈦在航空航天工業(yè)的應用：在航空工業(yè)中，為減輕飛機重量，提高飛機的推重比以提高飛機的性能，自1949年鈦用于飛機構(gòu)件以來，其用量與日俱增。例如，1947年美國設計的第一代B52轟炸機，用鈦量為660磅，占結(jié)構(gòu)重量的0.8%，而1956年設計制造的B52轟炸機，則用了近2000磅鈦，超過結(jié)構(gòu)重量的2%。時至今日，鈦在軍用飛機F15戰(zhàn)斗機上的用量已達結(jié)構(gòu)重量的35%，在改進的新型戰(zhàn)斗機 F22上，鈦的用量占33%。鈦在民用飛機上的用量也有明顯地增長，如在最新設計的波音777飛機

8、上，鈦的用量達到結(jié)構(gòu)重量的10%。鈦在航空工業(yè)，作為結(jié)構(gòu)材料主要用于飛機上的發(fā)動機和骨架。在發(fā)動機上，鈦合金用量以達25%左右，其中大部分用于風扇、壓氣機盤和葉片以及導管和機殼。在飛機骨架上，用鈦代替其它材料主要是鈦的密度小，強度高，能大量減輕重量?，F(xiàn)在，民用飛機用鈦量約占構(gòu)架重量的2025%，其它還包括飛機的艙壁、防水設備和空調(diào)管，軍用飛機的整流裝置、龍骨和機身等。在航天工業(yè)中，鈦也得到廣泛應用。其中主要有戰(zhàn)略火箭發(fā)動機的部分零件，衛(wèi)星天線等。. 鈦在艦船方面的應用：I. 海底資源勘探用鈦： 根據(jù)國外最新公布的數(shù)據(jù)，在海洋中，除石油資源外，還蘊藏著黃金70億噸，白銀133億噸，鈾40億噸，這

9、些極其寶貴的資源，正等待著人類用現(xiàn)代技術(shù)去探測和開發(fā)。目前，美、日、法等國家都已研制出各種先進的鈦深潛器、潛艇、海底實驗室裝置來進行海底資源調(diào)查研究。 1974年，美國用鈦合金制造了“Alvin”號深潛器耐壓殼體和浮力球，使深潛器下潛深度達3600米。1979年，美國又用相同的鈦材料制造了第二艘深潛器，他們還計劃用底氧級的鈦合金制造下潛深度為6100米的DSSV號調(diào)查深潛器。日本在“深海2000”號調(diào)查船上選用了鈦合金的耐壓殼體?！吧詈?500”號的建造計劃已完成，其耐壓殼體仍將采用鈦合金。日本聲稱，“深海6500”號一旦下水，則日本近海所有大陸架都可以探測。法國建造了一艘6000m級的“SM

10、97”號潛水調(diào)查船，其耐壓殼體也是用鈦合金制造的。1981年，法國還用鈦合金建造了一個直徑2.10米的半球形海底實驗室，用鈦量達5.5噸，價值100多萬法國法郎。該實驗室的工作深度為6000米。中國也在1987年成功地研制出世界上第一套鈦制盔甲式常壓潛水器，用于近海資源開發(fā)及海軍軍事工程。II. 鈦在海軍裝備上的應用：核動力潛艇：前蘇聯(lián)從1970年開始建造ALFA級核動力潛艇，至今已有四艘服役。該潛艇的耐壓殼體均用鈦合金制造，每艘潛艇用鈦量為3500噸，下潛深度為900米，水面航速16節(jié)，水下航速42節(jié)，潛艇尺寸為79.3107.6m。水翼艇：水翼艇的殼體、水翼和支柱以及聯(lián)動機構(gòu)和傳動臂使用了

11、鈦合金。艦艇螺旋漿：用鈦合金制造船用螺旋漿，解決了海水沖刷腐蝕和空泡腐蝕等問題，因此艦艇螺旋漿大量使用鈦合金制造。III. 鈦在民用船舶上的應用： 在民用船舶上，鈦金屬主要用來制造（主發(fā)動機透平）凝汽器、鈦板式換熱器、海水淡化裝置和管式天線等?，F(xiàn)在，美國、日本一些先進國家試用鈦板制造高級游艇的船體及其它部件，一些高級賽艇也大量采用鈦金屬制造。. 鈦在海洋工程方面的應用：I. 鈦在凝汽器上的應用：海水的綜合利用是海洋工程中的重要項目之一，沿海發(fā)電站凝汽器是利用海水量較大的設備。70年代以前，電站凝汽器主要用不銹鋼和銅來制造，但是這兩種材料耐海水的腐蝕性能較差，常常導致凝汽器泄漏，迫使電站停機。鈦

12、在海水中具有良好的耐蝕性，耐海水的高速沖刷腐蝕性尤為突出。60年代國外開始用鈦制造電站凝汽器，解決了凝汽器腐蝕泄漏問題，70年代后實現(xiàn)了工業(yè)化應用。中國于1978年開始研究電站凝汽器用鈦，1983年實現(xiàn)全鈦凝汽器的工業(yè)化應用。目前沿海電廠已大量采用鈦制凝汽器，每臺凝汽器用鈦量約130多噸。沿海電站采用鈦制凝汽器的優(yōu)越性在于： 1. 充分利用海水資源; 2. 省去除鹽及陰極保護裝置; 3. 延長凝汽器使用壽命; 4. 增大電站安全工作系數(shù); 5. 提高凝汽器換熱效率。II. 鈦在海洋石油開采中的應用：世界石油資源的極限儲量是10000億噸，可采量約3000億噸，其中海底儲量約1300億噸。因此許

13、多國家都在加緊研制海上石油開采設備。海上采油設備主要包括采油平臺和附屬設備，附屬設備有原油冷卻器、升油管、泵、閥、接頭和夾具等。這些設備均與海水及原油中的硫化物、氨、氯等介質(zhì)接觸。鋼及銅合金在這些介質(zhì)中的腐蝕情況都比較嚴重。由于鈦在海水及原油中的耐腐蝕性優(yōu)異，所以美國在70初年代就在北海Ekofish油田用鈦制造了近海石油平臺支柱，同時用鈦制造了列管式與板式換熱器。列管式換熱器利用海水作冷卻介質(zhì)，把從油井里剛抽出來的高溫油汽混合物冷卻。板式換熱器也利用海水作冷卻介質(zhì)，把碳鋼換熱器內(nèi)冷卻原油的淡水冷卻下來。目前，美國在這一海域的鉆井平臺上大約使用了100多臺鈦換熱器。海上采油平臺上的石油提升管路

14、系統(tǒng)，也大量采用鈦合金制造。還有鈦泵、鈦閥、鈦緊固件也大量采用。海上石油勘探測井儀器外殼也已大量使用了鈦合金，測井深度超過6000米。III. 鈦在海水淡化裝置中的應用：當前，隨著世界工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，淡水用量逐年增加。世界上陸地河流、地下水資源已遠遠滿足不了工業(yè)發(fā)展的需要，人類面臨著淡水資源缺乏的問題。海水淡化是將來人類解決淡水的有效的辦法。海水淡化主要是通過閃蒸法、電滲析法及反滲透法來實現(xiàn)的。早期的淡化裝置使用銅合金、碳素鋼合金材料，因不耐海水腐蝕，生產(chǎn)效率低，很快就被耐海水腐蝕性能優(yōu)異的鈦所代替。世界上最大的沙特阿拉伯海水淡化一期工程于1975年開始建設，共有六座日產(chǎn)2.3萬噸淡水的淡化

15、廠，其海水蒸發(fā)器全部用鈦管及鈦板制造，用鈦總量1500噸。1983年，海水淡化二期工程在沙特阿拉伯的吉達港開始建設，共有10座日產(chǎn)3萬噸淡水的淡化廠，蒸發(fā)器用鈦管和鈦板為3200多噸。截止目前，全世界已建立海水淡化裝置近300座，日產(chǎn)淡水能力約800萬噸。中國在沿海地區(qū)、島嶼也使用了許多海水淡化裝置。IV. 鈦在海洋工程中的其它應用：海洋化工生產(chǎn)裝置：如利用海水制取氯化鎂，用鈦合金制造加熱室等裝置;海水養(yǎng)殖業(yè)：例如，沿海人工養(yǎng)殖石斑魚，用鈦制造養(yǎng)殖網(wǎng)箱，帶來極好的效益。日本人用海水養(yǎng)殖獅魚、比目魚、鰻魚等，采用大量鈦金屬網(wǎng)，并用鈦管熱交換器維持一定的海水溫度。此外，鈦金屬還可以用來做海中航標架

16、、海濱浴場安全浮標、海上運動賽艇、沖浪板、海底電纜、海底挖掘機等。4. 鈦在軍工方面的應用：鈦在軍事工業(yè)方面用途很廣。目前已應用和試驗應用的有：迫擊炮身管，反坦克導彈，導彈發(fā)射器，坦克防護板，防彈背心等方面。5. 鈦在化學工業(yè)的應用：I. 概況：由于鈦具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、力學性能和工藝性能，被廣泛應用于國民經(jīng)濟許多部門。特別是在化工生產(chǎn)中，用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長設備使用壽命，減少消耗，降低能耗，降低成本，防止污染，改善勞動條件和提高勞動生產(chǎn)率等方面都有十分重要的意義。鈦金屬已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一，并在化工裝置中已確

17、立了他的耐腐蝕地位。作為化工設備中的理想材料，鈦也愈來愈引起工程技術(shù)人員的重視。經(jīng)過多年的推廣，鈦及其合金已作為一種優(yōu)異的耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料在化工生產(chǎn)中得到了廣泛應用。目前鈦設備的應用已從最初的“純堿與燒堿工業(yè)”擴展到氯酸鹽、氯化銨、尿素、有機合成、染料、無機鹽、農(nóng)藥、合成纖維、化肥、和精細化工等行業(yè)，設備種類已從小型、單一化發(fā)展到大型、多樣化。具化工部門預計，化工行業(yè)的用鈦量將超過1500噸。目前，國產(chǎn)化工鈦設備中，數(shù)量最多的是換熱器，其次是鈦陽極和容器。調(diào)查結(jié)果表明鈦換熱器占56.66%，鈦陽極占20.41%，鈦容器占16.28%，其它占6.65%。鈦在化工中用的最早、用量最大的是氯堿工業(yè)，目

18、前全國有大中小氯堿廠近200家，其中大部分采用鈦陽極槽和離子膜電槽生產(chǎn)燒堿，因此設備用鈦量較大。純堿又稱碳酸鈉，是基本化工原料之一。生產(chǎn)純堿的方法主要有天然堿法和以鹽為原料的氨堿法和聯(lián)堿法。無論采用那種工藝生產(chǎn)，設備都會受到氯化鈉和氯化銨等介質(zhì)的強烈腐蝕。國外在純堿工業(yè)中已廣泛使用了鈦設備，中國自1965年以來，大連氯堿工業(yè)研究所、上海浦東化肥廠、大化公司堿分廠、天津堿廠、鴻鶴化工廠、湖北化工廠、青島堿廠、以及新建三大堿廠都先后使用了鈦材、鈦設備。 化工行業(yè)中的無機化工、無機化合物、有機化工以及化肥、農(nóng)藥、染料、精細化工、化學試劑等也都廣泛使用了鈦材。. 鈦在制鹽工業(yè)的應用：真空制鹽是以礦井區(qū)

19、的巖鹵為原料，利用蒸發(fā)設備將巖鹵液蒸發(fā)濃縮直接制取純度較高的NaCI。60-70年代以前，真空制鹽的蒸發(fā)設備及附屬設備大多采用碳鋼、不銹鋼和銅材設備，由于鹽鹵含大量的氯化鈉、氯化鎂、氯化鉀、硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鎂等強腐蝕介質(zhì)；在氨蒸發(fā)過程中，還存在氨氣、氨水介質(zhì)，因此制鹽設備都遭受到嚴重的腐蝕。整個制鹽行業(yè)都在“跑、冒、滴、漏”環(huán)境中維持生產(chǎn)。這就造成真空制鹽產(chǎn)量低，質(zhì)量差。設備腐蝕嚴重到有些設備只能用幾個月，最多的不過一二年。據(jù)統(tǒng)計，一個年產(chǎn)30萬噸鹽的企業(yè)，每年因腐蝕損失的鋼材就達100多噸。70-80年代以后，真空制鹽企業(yè)逐步開始采用鈦金屬材料制造設備，結(jié)果設備腐蝕情況大大改觀。原來腐蝕

20、嚴重的鋼制設備改成鈦金屬設備以后，使用3-5年設備仍完好如初，使用鈦管道、鈦閥門以后，“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象也基本杜絕，真空制鹽的產(chǎn)量、質(zhì)量都得到大幅度提高，因此鈦設備很快在全國各真空制鹽企業(yè)得到推廣應用。A. 真空制鹽及芒硝工業(yè)用鈦設備一覽表：應用部門鈦 設 備 名 稱化 學 介 質(zhì)溫 度 精鹽鈦予熱器鹵水60一效加熱室 二效加熱室三效加熱室四效加熱室鹵水140 1008060泵、閥件、管道鹵水60-100芒硝鈦氨蒸發(fā)器管內(nèi)：鹵水；管間：液氨、氨氣12-2鈦予冷器鹵水35-14泵、閥件、管道鹵水、液氨2-20. 鈦在石油工業(yè)的應用：I. 鈦在石油精煉中的應用： 在石油精煉過程中，石油加工產(chǎn)品

21、與冷卻水中的硫化物、氯化物和其他腐蝕劑，對煉油裝置特別是低溫輕油部位的常減壓塔頂冷凝設備的腐蝕根嚴重，所以設備的腐蝕問題成為煉油工業(yè)的突出問題一。原油中含鹽和硫的成分是該設備的腐蝕根本原因。原油中所含無機鹽氯化鎂、氯化鈣、氯化鈉等在加工中會發(fā)生水解，生成氯化氫，在蒸餾過程中隨同原油中的輕組分以及水分一起揮發(fā)，一起冷凝。因此在輕油活動區(qū)的氣相、液相，尤其是氣液二相轉(zhuǎn)變部位即所謂“露點”部位，產(chǎn)生嚴重腐蝕。具體腐蝕部位在常壓裝置的初餾塔、常壓塔塔頂部及塔頂冷凝器。大慶及923原油的含硫量分別為0.15及1左右，含鹽量為1.0gL及20-40gL，與國外中東地區(qū)原油相比含硫量較低。影響設備的腐蝕主要

22、因素是鹽，而不是硫，因此國內(nèi)各煉油廠的常壓蒸餾裝置的腐蝕問題很嚴重。國外在塔頂冷卻系統(tǒng)的塔體襯里、塔盤等部件及塔頂冷凝管束等一般采用蒙乃爾合金及海軍黃銅等作耐蝕材料，但亦不能完全解決這個部位腐蝕。近年來美國、日本等國已采用鈦材作為上述部位的耐蝕材料，取得了很好的效果，解決了上述部位的腐蝕問題。國內(nèi)煉油廠一般均采用碳素鋼材，因此腐蝕更為嚴重，開工周期短，每年在這些部位的維修要消耗數(shù)百噸鋼材。目前以工藝上采取“一脫四注”防腐蝕方法(原油脫鹽和注堿、塔頂注氨和緩沖劑、塔頂揮發(fā)線注水)來減輕系統(tǒng)腐蝕及延長開工周期，但不能完全解決腐蝕問題。因此我國煉油廠采用鈦材解決設備的腐蝕問題，延長開工周期，提高質(zhì)量

23、和產(chǎn)量是設備技術(shù)革新的一個重要項目。 8.鈦在冶金工業(yè)的應用： 鋼 鐵工業(yè)軋 鋼酸洗工序的輸送管道、排風機、處理不銹鋼的酸洗槽、閥、泵、鍍槽、噴淋嘴、漂白粉處理工序設備。煉 鐵高爐爐體周圍的冷卻裝置如風口、穩(wěn)定冷卻器、熱閥卻 器、熱電偶套管。鐵合金泵、閥、管路、風機其 他添加劑煉 焦 工 業(yè)焦化廠使用了鈦吸濾器、結(jié)晶器、泵、管道、氨分凝器；收塵工序使用了飽和池、離心機、鼓泡器、循環(huán)池、管道，中和池釜、砒碇堿冷凝器；脫酚洗滌塔蛇管、熄焦塔除塵裝置；喹啉、酚計量槽液面計導向管。有色金屬加工工業(yè)酸洗設備、酸洗工具、夾具、凈化裝置、廢酸、廢液的處理裝置、電解槽、電解液加熱器、廢乳劑容器、離心機、風機、

24、管道、泵、閥。半 導 體 工 業(yè)生產(chǎn)鎵的通風管道、風機、水解槽、離子交換柱、還原裝置、精餾裝置；硅和鍺生產(chǎn)的螺旋水滴捕集器、水封槽、洗滌塔、砷生產(chǎn)的風機通風管道、洗滌塔；污水處理和消毒用接收容器、處理容器、壓濾機、切線混料筒稀有金屬冶煉工業(yè)鋯二氧化鋯和氯化鋯生產(chǎn)的真空過濾器箱、濃縮機的攪拌器、硫酸的漏嘴、泵、風機。鋯冶煉的反應器、萃取器、除塵器、氯化物裝料箱、冷凝器、槽、管狀過濾器。廢氣凈化的空氣管道、三通、節(jié)流閥、風機、精餾塔釜的加熱器。酸洗工序冷凝器貯槽、洗滌塔。泵、通風設備。稀 土冶煉廠的萃取器、反應器、吸濾器、管道、泵、閥、電極棒。 稀有金屬冶煉工業(yè)鎢鉬鎢酸生產(chǎn)蒸發(fā)鍋、管道、離心除塵風

25、機。 分解鎢礦的攪拌機的鼓泡管軸。鉬生產(chǎn)的連續(xù)沉積Mo2O3的反應器、空氣單輥干燥機。管式過濾器、離心機、風機、料槽、高壓釜。貴金屬冶煉工業(yè)黃金加工陰極、真空泵、萃取器、再萃取器、容器、風機、通風管道。硫酸和鹽酸硫脲樹脂交換離子柱、離子交換裝置換熱器、濃縮槽、析出金的陰極、管道、閥。電解泵、閥、陰極母板。金剛石加工黃金氰化浸出容器、再生離子交換樹脂柱、反應糟。其他貴金屬二次生產(chǎn)的反應槽、真空泵、離心機、風機、蒸發(fā)盤、容器、沖擊洗滌器。 金精礦氯化焙燒沖擊洗滌器噴頭、濕式靜電收塵器陰極、離心機、風機葉輪。鋁冶煉工業(yè)冰晶石輸送硫酸的泵、槽、管道。氧化鋁輸送硫酸的管道、閥。 電解工序廢氣凈化系統(tǒng)的液

26、滴捕集器、風機。鋁生產(chǎn)過濾器、泵、閥。銅冶煉工業(yè)銅冶煉壓煮器、透平充氣氧化器。 葉輪、攪拌器、湍動冷卻塔。銅電解電解槽、電解液供應槽、泵、洗滌浴、陰極母板、陽極輥筒、換熱器、過濾器、管道、閥。硫酸鹽真空蒸發(fā)裝置、結(jié)晶器、換熱器。電解泥攪拌器、泵、槽。硫酸生產(chǎn)洗滌塔、水淋冷卻器、濕電濾器、風機、浸出離子交換柱、吸塵器、貯酸槽、隔離箱、泵、閥、通風管道。.鈦在電力工業(yè)的應用：I. 國產(chǎn)冷軋無縫薄壁純鈦管在濱海電站凝汽器上的應用 60年代以前，國內(nèi)外發(fā)電廠凝汽器管材，均采用銅合金管。銅合金的致命弱點是耐腐蝕性差。尤其是濱海電廠采用海水作冷卻水，海水中氯離子含量高，海水受到污染后含有硫化物，海水中存在

27、大量的海洋生物和泥砂。所有這些使凝汽器分別遭到不同程度的酸性腐蝕、潰蝕和砂蝕。 由于這些腐蝕現(xiàn)象的存在，使凝汽器發(fā)生腐蝕泄漏，導致發(fā)生停電和鍋爐爆管事故，給國民經(jīng)濟和人民生活帶來了嚴重的影響。因此，銅合金管不能適應濱海電廠冷卻水質(zhì)的要求，迫切需要尋找一種耐海水和污染海水腐蝕的材料。 鈦具有優(yōu)異的物理機械性能，密度小，比強度高，耐腐蝕，尤其能耐海水及污染海水的腐蝕，鈦對于海洋生物、堆積物都有很強的抗蝕性能。鈦對于凝汽器的空抽區(qū)的氨腐蝕有優(yōu)異的抗蝕性。II. 國內(nèi)外電站鈦凝汽器應用概況 早在50年代末到60年代初，國外就開始對電站凝汽器用鈦進行了試驗研究，開始比較早的國家有美國、法國、日本等國。到

28、70年代初，鈦在電站凝汽器上實現(xiàn)了工業(yè)化應用。截至1987年，全世界電站裝機容量約20億kW，其中火力發(fā)電站500多座，裝機容量約為17億kW，采用鈦凝汽器的約占30以上。目前在核電站上使用鈦凝汽器較多的國家有，美國38座、法國21座，日本17座、瑞典12座。 國外特別重視在核電站上使用鈦凝汽器，主要是因為核電站對凝汽器安全運行的可靠性和壽命要求更高，鈦是比較合適的材料。美國、英國，法國，日本等國家凝汽器上都采用焊接鈦管，主要規(guī)格有190.5Lmm; 250.5-0.7Lmm。 我國于70年代后期才開始進行濱海電站凝汽器用鈦的試驗研究。經(jīng)過插管試驗，模擬臺試驗，到1983年9月，我國采用國產(chǎn)鈦

29、材自行設計，制造的第一臺12.5萬kW發(fā)電機組全鈦凝汽器，在浙江臺州電廠投入運行。 到目前為止，我國濱海電站已有9個電廠采用18臺全鈦凝汽器，還有6臺是部分用鈦的凝汽器，共用鈦材近700t。表5-4-1給出了我國濱海電站選用鈦凝汽器的情況。III. 表5-4-1廠 名單機容量(Mw)全鉆凝汽器(臺)部分用鈦的凝汽器（臺）用鈦量 （t）管板上海金山熱電廠50416.8臺州發(fā)電廠12559035118鎮(zhèn)海發(fā)電廠125236141520026O20寶鋼發(fā)電廠35028036黃島發(fā)電廠20013010龍口發(fā)電廠20013010沙角發(fā)電廠20026020石洞口發(fā)電廠30014015秦山核電廠300190

30、2410. 鈦及鈦合金在醫(yī)學上的應用: 在人體內(nèi)使用金屬制品已有400余年歷史，最早是英國菲托尼烏斯(Fetronnius)用金板等純金屬修補顱骨及鑲牙用，其后用銀、銅以及價值便宜的鐵片、鐵絲等金屬固定骨折及穩(wěn)定關(guān)節(jié)，直到l9世紀30年代才開始應用鑄態(tài)CoCrMo合金，到了第二次世界大戰(zhàn)期間采用AISI316不銹鋼。隨著醫(yī)學的發(fā)展，一些塑料制品、合成織物也被采用，但都具有一定的缺點，例如耐磨性和抗腐蝕性能差。隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，美國、英國、日本等國家已采用鑄態(tài)和加工態(tài)的金，不銹鋼、Zr、Nb、Fe、Ti及其合金也逐漸為醫(yī)學上所采用。目前美國每年所采用的金屬植入件達200萬件以上，單純臀部植入件

31、：骨盆、關(guān)節(jié)、股骨等亦達5萬件以上。 我國自1968年開始用牙托粉和不銹鋼制成人造股骨頭應用于臨床，取得一定的效果，但發(fā)現(xiàn)它們在組織結(jié)合處有斷裂現(xiàn)象，且在人體內(nèi)受氣離子作用，發(fā)現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。自1972年國內(nèi)開始從事研制鈦及其合金在醫(yī)學上特別是在矯形外科方面的應用，取得了很大成果。一、選材和實驗室研究 研究各種金屬及其合金的性能，來滿足醫(yī)學的需要，將金屬植入于人體內(nèi)，在結(jié)構(gòu)上要有嚴密的生物學要求，從醫(yī)學觀點考慮，植入人體內(nèi)的金屬必須具備以下條件： (1)對人體組織無刺激、無毒性、無炎性反應及過敏反應，亦無異物巨細胞反應。 (2)植入人體內(nèi)的金屬應表現(xiàn)為惰性物，不被體液所改變，耐腐蝕性強。 (3)

32、具有較好的強度、韌性、耐疲勞、耐磨等機械性能，能承受人體產(chǎn)生的各種機械作用力。 (4)對人體組織適應性好(即生理上的互溶性)。 (5)便于消毒滅菌。 (6)容易加工制作，價格便宜，利于推廣。 一般認為制作人造股骨頭的金屬材料強度不應低于539.37MPa，其余關(guān)節(jié)部位可略低些。工業(yè)純鈦的強度為343.23539.37MPa，適用于制造人造股骨頭以外的任何接骨材料。各種鈦合金的強度比較高，均超過539.37MPa。結(jié)合人體體液(模擬)介質(zhì)中腐蝕試驗以及物理性能的測定，均證明鈦及其合金適合醫(yī)用條件。根據(jù)人體細胞內(nèi)液和細胞外液(包括血漿和間質(zhì)液)離子成分的不同，應用三種模擬人體體液進行腐蝕試驗見表5

33、6一l。11. 鈦在醫(yī)藥工業(yè)的應用： 我國是一個醫(yī)藥大國，醫(yī)藥工業(yè)在我國可分為制藥，制藥機械，醫(yī)療器械和植入物四類，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。由于這十多年來鈦材在醫(yī)藥行業(yè)的應用推廣，使制藥機械得以改進，藥品質(zhì)量逐年提高，手術(shù)器械趨于更新?lián)Q代，植入物正在取得新的進展，這些無不歸功于鈦所做出的貢獻。一. 鈦在制藥行業(yè)的應用: 在制藥行業(yè)中，東北制藥廠于1977年便開始采用鈦材設備。在氯霉素、黃連素、VB1、酸法葡萄糖和Vc等產(chǎn)品的生產(chǎn)中，設備腐蝕相當嚴重，先后采用的不銹鋼；搪瓷、硅膠和石墨設備、均不能滿足要求，造成大量人力、物力及財力的浪費，生產(chǎn)環(huán)境惡劣、影響正常生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量。1977年開始，該

34、廠先后投資300萬元用鈦制蒸發(fā)蒸餾設備16臺，換熱器6臺，分離過濾設備9臺, 干燥設備1臺，反應儲罐5臺，通風設備3臺和管道320m，初步解決了氯霉素、咖啡因、VB1、Vc等產(chǎn)品的生產(chǎn)設備腐蝕問題，由于應用了鈦設備，近年增創(chuàng)效益近600萬元，降低了成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約了能源，改善了勞動條件。 山東新華制藥廠1982年開始將鈦材用于阿斯匹林、安乃近、咖啡因等產(chǎn)品的生產(chǎn)中，主要用作與醋酸介質(zhì)接觸的設備，并已取得明顯的防腐效果。 杭州民生藥廠1986年采用鈦材熱交換器，巳使用6年仍完好無損，比原用紫銅制造的熱交換器使用壽命延長十幾倍。南京制藥廠在生產(chǎn)鹽酸、二甲苯、對硝基苯甲酸混合物時離心機腐蝕

35、嚴重，1987年把離心機的轉(zhuǎn)鼓及殼體改用鈦材制造現(xiàn)已使用5年，設備完好無損，此項改進，光設備費用就節(jié)約3.8萬元。上海第六制藥廠在糖精次氯酸鈉冷卻和潘生丁回收丙酮中使用3臺鈦排管冷卻器和2臺鈦換熱器，從1984年至今設備運轉(zhuǎn)正常，原來腐蝕嚴重的情況均末發(fā)生。二. 鈦材在醫(yī)藥化工設備中的應用: 武漢制藥廠是生產(chǎn)化學合成藥為主的綜合性工廠，主要生產(chǎn)氯霉素、甲硝唑、安乃近西藥原料及針、片劑達200余種，所用酸類有鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸等，在溴縮、還原、硝化、水解等一些關(guān)鍵工藝上的設備腐蝕快、故障多、跑冒滴漏嚴重，影響產(chǎn)品實收率，造成環(huán)境污染，不安全因素潛伏甚多，嚴重地影響了正常生產(chǎn)，長期以來是該廠急

36、待解決的一大問題。使用鈦制熱交換器代替鉛管熱交換器后，縮短了反應時間，減少了因泄漏造成的損失，每年可多創(chuàng)產(chǎn)值83萬元，純利潤1萬元，同時藥品質(zhì)量也有提高?，F(xiàn)在該廠鈦投資總額達22.1748萬元，用鈦量為2.285t。每年可創(chuàng)產(chǎn)值219.3萬元，純利潤55.5萬元。若加上原不銹鋼設備因故障造成的跑料浪費及平時安裝維修費用按已使用年限來累計，其效益更為可觀。三. 制藥工業(yè)應用鈦設備取得新進展 制藥工業(yè)應用鈦設備，巳在東北制藥總廠和武漢制藥廠等地取得成功；最近，上海制藥二廠在維生素C生產(chǎn)中應用鈦設備，又一次顯示了鈦材的優(yōu)異耐蝕性能。上海制藥二廣從維生素C發(fā)酵液中。提取古龍酸在蒸發(fā)濃縮過程，1983年

37、起試用高效的鈦制離心薄膜蒸發(fā)器。這種蒸發(fā)器與原有的單效真空蒸發(fā)器比較，蒸發(fā)強度提高了6倍，用電量下降了45，用水量和用汽量都大大減少。它的結(jié)構(gòu)確實是省能高產(chǎn)型的。但是，其主要部件-錐形盤是不銹鋼制的，在與古龍酸接觸后，被嚴重腐蝕，工作個月就報廢。因此，這種新型設備試用未成功。廈門化工醫(yī)藥機械廠為了復活這臺設備，決定采用鈦材。他們在有色金屬研究院指導下，掌握了鈦襯的旋壓成形和焊接技術(shù)，成功地加工出鈦制錐形盤，將其安裝于上海制藥二廠的那臺離心薄膜蒸發(fā)器中，在維生素C生產(chǎn)中工作了一個月，沒有發(fā)觀腐蝕跡象。用鈦作為結(jié)構(gòu)材料終于使問題得到圓滿解決。 上海制藥二廠處理的維生素C發(fā)酵液(古龍酸)pH為1.5

38、-l.7，溫度100以上。鈦制離心薄膜蒸發(fā)器應用成功，將使該廠有可能以這種先進的高效節(jié)能設備取代老式的單效真空蒸發(fā)器。為此國家醫(yī)藥局曾召集有關(guān)單位在上海召開審定會，同行們認為，這種鈦制離心薄膜蒸發(fā)器生產(chǎn)能力大、傳熱效率高、設備體積小，濃縮比高、能耗低、使用壽命長。由于物料在機內(nèi)停留時間短，它特別適用于像古龍酸這樣的強腐蝕性的熱敏性物料，預計在制藥工業(yè)及食品工業(yè)中會得到廣泛的應用。 四. 鈦在制藥設備中的應用：由于鈦的優(yōu)異強度和耐蝕性能，使鈦在航空工業(yè)和一般工業(yè)中的應用越來越廣泛，而近年來，隨著人們物質(zhì)生活的提高和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，醫(yī)療、制藥、飲料等行業(yè)也逐漸開始使用鈦。有色金屬加工廠用其得天

39、獨厚的條件，在藥液過濾設備上進行了這種有益的嘗試。 早在70年代中期，該廠就利用所在單位的鈦優(yōu)勢制作了一臺全鈦濾器，用于藥掖的過濾，近年來則大量用于輸液脫碳的固液分離。實踐證明，鈦濾器是一種性能穩(wěn)定。截留率高、速度快、耐蝕、耐壓、耐高溫的新型高效分離器。而且，操作簡單，使用方便。鈦濾器的核心部件是微孔鈦濾棒。它是由微孔鈦板經(jīng)卷制、焊接而成。在其一端焊有一個帶螺紋的鈦管接頭，鈦濾棒就是靠這個管接頭鈦制螺母固定在濾棒固定板上。濾棒固定是由純鈦板經(jīng)機械加工制成的。這臺全鈦濾器的總重量約10kg。這臺微孔鈦濾器的工作壓差為3kgcm2，濾棒的最大孔徑為30m，可透過的最大粒子直徑為6m，透水性為0.30.6Lmin.kg.cm2，微粒截留率為98。泡2472h的腐蝕試驗表明，該裝置耐蝕性好，沒有產(chǎn)生任何污染；于室溫下酪酸溶液中浸泡15天，也未發(fā)現(xiàn)什么變化。至今，這臺設備巳使用了10年，仍完好無損。 由于采用了這臺全鈦濾器，使所濾藥液的數(shù)量和質(zhì)量不斷提高。產(chǎn)品合格率從1984年的82提高到1987年的96.5，而且質(zhì)量完全符合中國藥典的規(guī)定。與砂濾棒和垂熔玻璃濾棒相比，鈦濾棒的過濾