一、鈦板在主要工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
1、航空航天領(lǐng)域
鈦板具有密度小、比強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，因此是一種較理想的航空結(jié)構(gòu)材料，目前鈦合金在航空航天工業(yè)中的應(yīng)用越來越受到人們的青睞。
20世紀(jì)50年代，在航空飛機(jī)中僅有后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等為數(shù)不多的非承力構(gòu)件采用鈦合金制造；自60年代起，中機(jī)身中的隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件也逐漸用鈦合金來代替結(jié)構(gòu)鋼。就目前的趨勢(shì)來看，越是先進(jìn)的新型飛機(jī)，越是寬體飛機(jī)，鈦用量越大。美國(guó)1970年開始服役的C一5鈦合金的密度為6％，之后的C一17增至l0．3％，2006年后，美國(guó)第4代戰(zhàn)斗機(jī)F22的用鈦量高達(dá)39％～41％。我國(guó)在鈦合金的研究與應(yīng)用方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。20世紀(jì)60年代投產(chǎn)的殲一7飛機(jī)的鈦零件質(zhì)量只有9kg，80年代生產(chǎn)的殲一8Ⅱ型的鈦零件質(zhì)量達(dá)到93kg。2002年設(shè)計(jì)定型的昆侖渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，鈦用量提高至15％，我國(guó)第1臺(tái)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)鈦用量提高到25％。
20世紀(jì)70年代起，民用飛機(jī)上開始大量使用鈦合金，如一架波音787用鈦量高達(dá)136t，占全機(jī)質(zhì)量的15％。除此之外，航天工業(yè)中的壓力容器、燃料貯箱、緊固件、火箭殼體等也開始使用鈦合金來制造。
2、船舶領(lǐng)域的應(yīng)用
鈦屬于化學(xué)性質(zhì)較活潑的元素，與氧的親合力大，放置于空氣中時(shí)與氧發(fā)生反應(yīng)在其表面生成一層致密的Ti0保護(hù)膜，使鈦合金免于外來介質(zhì)的腐蝕。因此，鈦合金具有良好的耐腐蝕性，可以在酸、堿及氧化性介質(zhì)中體現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕性優(yōu)于現(xiàn)有的不銹鋼及大部分有色金屬，甚至可與鉑比美。純鈦的硬度大概在HV150左右，并不算高，但加入合金元素后硬度提高非常明顯，如T A4的表面硬度大致為HR C30，超過了常規(guī)的不銹鋼及普通碳鋼材料，如果對(duì)其表面處理，則可以超過HRC60；在低溫和超低溫條件下，鈦依然保持其原有的性能，強(qiáng)度與硬度維持在較高的水平，因此鈦合金非常適合于制作艦船零部件。如以鈦合金為主制造的潛艇，可承受4500m的深度而不損壞，而一般鋼鐵潛艇的這個(gè)指標(biāo)約為300m。20世紀(jì)60年代開始，很多國(guó)家就開始著手研究將鈦合金應(yīng)用到艦船工業(yè)上，如美國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)等國(guó)。
鈦合金具有獨(dú)特的物理性能(包括磁性能)、較高的比強(qiáng)度以及抗沖擊性能優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐沖刷腐蝕性能等使其在艦船上得到了廣泛的應(yīng)用，特別是美俄等軍事強(qiáng)國(guó)，鈦合金的研究明顯領(lǐng)先于世界。如俄羅斯是世界上最早研制和使用船用鈦合金的國(guó)家，目前已構(gòu)建了系統(tǒng)的船用鈦合金系列，研制開發(fā)了不同系列強(qiáng)度級(jí)別的鈦合金產(chǎn)品，已被成功應(yīng)用于船體、船機(jī)、動(dòng)力裝置等艦船上的零部件及相應(yīng)設(shè)備中，鈦以及鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝已經(jīng)較為成熟；美國(guó)對(duì)艦船用鈦合金的研究也較多，其以航空用鈦合金為基礎(chǔ)進(jìn)行改良，在核動(dòng)力航母、導(dǎo)彈巡洋艦、導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦等不同船體上的艦船的海水冷卻系統(tǒng)、海水系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件、推進(jìn)器等，均使用了高性能鈦合金。
我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始加強(qiáng)了對(duì)船用鈦合金的研究。幾十年來，船用鈦合金的研究及應(yīng)用水平取得了顯著的成果，已經(jīng)形成了較完整的船用鈦合金系列，基本滿足了海軍艦艇、潛艇以及深潛器等對(duì)不同強(qiáng)度鈦合金的要求。如屈服強(qiáng)度在490MPa以下的低強(qiáng)鈦合金，具有優(yōu)異的塑性，Ti31等用于制造熱交換器、冷凝器等；490～790MPa之間的中強(qiáng)鈦合金，如ZTi60用于制造各種耐壓系統(tǒng)鑄件；高于790MPa的高強(qiáng)鈦合金，也已應(yīng)用于螺旋槳、高壓容器、彈射裝置等船舶動(dòng)力工程中的耐熱耐蝕部件。
近年來，為進(jìn)一步提高我國(guó)海軍裝備水平，我國(guó)非常重視艦船領(lǐng)域的新材料研究與開發(fā)，鈦合金的特殊性能使其在艦船領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
3、化工領(lǐng)域
鈦具有良好的耐腐蝕，是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)等腐蝕介質(zhì)作用條件下所使用設(shè)備中重要的結(jié)構(gòu)材料之一。采用鈦合金代替不銹鋼、鎳基合金和其他稀有金屬等，可有效降低運(yùn)營(yíng)成本、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能降耗等方面都有十分重要的意義。
近年來，我國(guó)化工領(lǐng)域的鈦合金材料主要用于蒸餾塔、反應(yīng)器、壓力容器、熱交換器、過濾器、測(cè)量?jī)x器、汽輪機(jī)葉片、泵、閥、管道、氯堿生產(chǎn)電極、合成塔內(nèi)襯及其他耐酸設(shè)備內(nèi)襯等。
(1)氯堿工業(yè)中的應(yīng)用
由于氯堿工業(yè)中是用電解飽和氯化~N(Na c1)溶液的方法來制取氫氧化鈉(NaOH)等，并進(jìn)一步生產(chǎn)系列化工產(chǎn)品的工藝過程，因此其對(duì)防止腐蝕的要求是很高的，因此對(duì)鈦板、鈦管等鈦合金材料在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用需求還是非常大的。目前氯堿工業(yè)中，已經(jīng)采用鈦合金材料制備的設(shè)備有濕氯冷卻器、陽極電解槽、脫氯塔加熱管、真空脫氯用泵等。如食鹽電解生產(chǎn)燒堿的工藝過程中產(chǎn)生大量溫度為75-95℃的高溫濕氯氣，嚴(yán)重污染環(huán)境，使用了鈦合金制作的濕氯氣冷卻器代替石墨冷卻器，取得良好的效果，有的使用壽命超過20年。
(2)鈦合金材料在純堿工業(yè)中也取得廣泛的應(yīng)用
純堿是最基本的化工原料之一，其生產(chǎn)工藝主要是合成堿法，包括氨堿法和聯(lián)堿法等。無論哪種工藝方法，多以氨氣(NH)和二氧化碳(C0)為氣體介質(zhì)，液體介質(zhì)則多為氯離子(Cl一)濃度較高的溶液。以前制作碳化塔管、冷卻器、結(jié)晶外冷器等主體設(shè)備大都使用碳鋼、鑄鐵材料，反應(yīng)塔腐蝕嚴(yán)重，泄漏現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。而采用鈦合金材料后發(fā)生了很大的變化，如大連化學(xué)工業(yè)股份有限公司堿廠購(gòu)置了寶雞有色金屬加工廠的TA2管代替氨冷凝器內(nèi)鑄鐵管，投產(chǎn)使用14年未現(xiàn)腐蝕泄露現(xiàn)象，延長(zhǎng)了使用壽命。
