3D打印技術(shù)造出新型鈦合金 2023鈦合金國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用需求巨大

• 黃江 2023年6月6日 來(lái)源：新浪 944 59
• 繁體

新鈦合金由兩種鈦晶體的混合物組成，稱(chēng)為α-鈦相和β-鈦相，每種鈦晶體對(duì)應(yīng)于特定的原子排列。氧氣和鐵是α-鈦相和β-鈦相的兩種最強(qiáng)大的穩(wěn)定劑和強(qiáng)化劑，它們豐富而廉價(jià)。

鈦合金的硬度人于350 HBS或300 HBS都難進(jìn)行切削加工，但困難的原因不在于硬度方面，而在于鈦合金本身的力學(xué)、化學(xué)、物理性能問(wèn)的綜合，切削加工特點(diǎn)表現(xiàn)為：變形系數(shù)小;切削溫度高;主切削力小而背向力大;切屑呈擠裂狀，加工表面易生成硬脆變質(zhì)層;粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重。所以鈦合金加工設(shè)備需要克服以上問(wèn)題，并且具有高剛性、高穩(wěn)定性，高精度保持性，主軸熱平衡性，高效率、重切削等特點(diǎn)功能。

鈦合金需求方面，我國(guó)鈦材使用以化工領(lǐng)域?yàn)橹鳎娇蘸教祛I(lǐng)域鈦材需求量快速增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)的統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在化工領(lǐng)域的銷(xiāo)量占總銷(xiāo)量比例為50%左右。在航空航天領(lǐng)域，鈦材銷(xiāo)量保持快速增長(zhǎng)。

3D打印技術(shù)造出新型鈦合金

包括澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)、悉尼大學(xué)在內(nèi)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)將合金和3D打印工藝結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種新的鈦合金，這種合金在拉伸下堅(jiān)固而不脆。這項(xiàng)發(fā)表在最新一期《自然》雜志上的突破，為在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)工程、空間和能源技術(shù)中應(yīng)用的新一類(lèi)更可持續(xù)的高性能鈦合金的研制帶來(lái)了希望。

新鈦合金由兩種鈦晶體的混合物組成，稱(chēng)為α-鈦相和β-鈦相，每種鈦晶體對(duì)應(yīng)于特定的原子排列。氧氣和鐵是α-鈦相和β-鈦相的兩種最強(qiáng)大的穩(wěn)定劑和強(qiáng)化劑，它們豐富而廉價(jià)。

但研究人員發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)挑戰(zhàn)阻礙了通過(guò)傳統(tǒng)制造工藝開(kāi)發(fā)堅(jiān)韌的α-β鈦氧鐵合金。一個(gè)挑戰(zhàn)是氧氣會(huì)使鈦?zhàn)兇?另一個(gè)挑戰(zhàn)是加入鐵可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的冶金缺陷，形成大塊β鈦。

該團(tuán)隊(duì)使用了激光定向能沉積從金屬粉末打印出他們的合金，這是一種適用于制造大型復(fù)雜零件的3D打印工藝。他們將合金設(shè)計(jì)理念與3D打印工藝設(shè)計(jì)結(jié)合，確定了一系列堅(jiān)固、延展性好、易于打印的合金。

關(guān)鍵的推動(dòng)因素是氧和鐵原子在α-鈦相和β-鈦相內(nèi)部和二者之間的獨(dú)特分布。研究人員在α-鈦相中設(shè)計(jì)了一種納米級(jí)的氧梯度，具有堅(jiān)固的高氧段和延展性的低氧段，從而能夠?qū)植吭渔I施加控制，降低了潛在脆化的可能性。

2023鈦合金國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用需求巨大

高端鈦材應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求巨大，同時(shí)，高端鈦材涵蓋的行業(yè)既包括“一帶一路”戰(zhàn)略重點(diǎn)支持的“走出去”行業(yè)，也屬于“中國(guó)制造2025”大力推動(dòng)的重點(diǎn)領(lǐng)域，將獲得國(guó)家政策的大力支持?！笆奈濉逼陂g，新能源基建和新能源汽車(chē)的發(fā)展將是重頭戲，未來(lái)再?lài)?guó)家政策的推動(dòng)下，市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)提升。

在超萬(wàn)億的龐大國(guó)防開(kāi)支下，我國(guó)鈦合金加工設(shè)備行業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)繼續(xù)保持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。在國(guó)家戰(zhàn)略背景下，中國(guó)鈦合金加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)的國(guó)家模式不斷擴(kuò)大，鈦合金加工設(shè)備企業(yè)總資產(chǎn)和收入不斷增加。近年來(lái)鈦合金加工設(shè)備總收入增長(zhǎng)率明顯強(qiáng)于同期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率。除了資產(chǎn)和收入的穩(wěn)步增長(zhǎng)，鈦合金加工設(shè)備企業(yè)的盈利水平也在逐年提高。預(yù)計(jì)“十四五”時(shí)期中國(guó)鈦合金加工設(shè)備行業(yè)整體利潤(rùn)水平較強(qiáng)，業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)明顯擴(kuò)大。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年鈦合金加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研與前景分析預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

鈦和鈦合金大量應(yīng)用于航空工業(yè)，有“空間金屬”之稱(chēng)。此外，在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、通信器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)主要分為鈦礦采選、鈦白粉生產(chǎn)、海綿鈦—鈦材生產(chǎn)三大板塊。

鈦產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展補(bǔ)短板

《2022年中國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，2022年，我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)相關(guān)主體在海綿鈦冶煉、鈦材加工環(huán)節(jié)，不斷探索節(jié)能降耗新工藝，積極響應(yīng)國(guó)家推進(jìn)綠色低碳發(fā)展的有關(guān)要求。

2022年，行業(yè)制定了新的《海綿鈦和鈦錠能源消耗限額》，大幅提升了節(jié)能減排要求，有效促進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型。為此，部分企業(yè)準(zhǔn)備建設(shè)分布式光伏電站，提高水電、風(fēng)電、光電的使用比例。

2022年，在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展方面，多家企業(yè)取得技術(shù)突破。寶鈦集團(tuán)航空用鈦合金薄壁型材加工技術(shù)取得突破，順利通過(guò)裝機(jī)評(píng)審，同時(shí)成功研制出高強(qiáng)高韌鈦合金板材。攀鋼集團(tuán)全力推進(jìn)高爐渣提鈦產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，全年電爐可開(kāi)動(dòng)率提高15.93%、立磨襯板壽命提高50%、定修周期延長(zhǎng)5天，同時(shí)，成功突破寬幅鈦箔材軋制技術(shù)并生產(chǎn)出“手撕”鈦箔材產(chǎn)品。西北有色金屬研究院控股的西安賽特新材料科技股份有限公司打通了鈦合金、高溫合金葉片和人工關(guān)節(jié)精鍛件的全流程制備加工技術(shù)。洛陽(yáng)雙瑞萬(wàn)基鈦業(yè)有限公司開(kāi)展高純凈性、高均勻性、高一致性、低成本海綿鈦技術(shù)攻關(guān)，10噸爐航空級(jí)小顆粒海綿鈦得料率達(dá)到80%，開(kāi)展沸騰氯化高鈦渣的應(yīng)用，進(jìn)行高鈦渣替代進(jìn)口金紅石規(guī)?；a(chǎn)高品質(zhì)海綿鈦應(yīng)用技術(shù)研究。

要實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展目標(biāo)，鈦產(chǎn)業(yè)仍需加大科技攻關(guān)力度，久久為功。中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈦鋯鉿分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)安仲生認(rèn)為，海綿鈦生產(chǎn)過(guò)程中能耗過(guò)高的問(wèn)題需要得到進(jìn)一步解決。通過(guò)技術(shù)提升，降低海綿鈦的能耗問(wèn)題，也可以降低生產(chǎn)成本，更有利于擴(kuò)大應(yīng)用。目前最前沿的電解鈦工藝技術(shù)可能會(huì)為鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)革命性突破，鈦鋯鉿分會(huì)也在持續(xù)關(guān)注各高校院所在電解鈦工藝方面的進(jìn)展與突破，為該工藝早日進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段提供助力。

從政策環(huán)境看，我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展補(bǔ)短板迎來(lái)利好。2022年11月，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部三部委聯(lián)合印發(fā)《有色金屬行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案》。該方案明確提出，“十四五”期間，有色金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、用能結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，低碳工藝研發(fā)應(yīng)用取得重要進(jìn)展，重點(diǎn)品種單位產(chǎn)品能耗、碳排放強(qiáng)度進(jìn)一步降低，再生金屬供應(yīng)占比達(dá)到24%以上。“十五五”期間，有色金屬行業(yè)用能結(jié)構(gòu)大幅改善，電解鋁使用可再生能源比例達(dá)到30%以上，綠色低碳、循環(huán)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系基本建立。確保2030年前有色金屬行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。

據(jù)了解，國(guó)外鈦金屬的回收利用率在30%以上，而我國(guó)只有不到10%，我國(guó)對(duì)鈦的回收再利用相關(guān)環(huán)節(jié)存在堵點(diǎn)難點(diǎn)。該《方案》的出臺(tái)，對(duì)提高我國(guó)鈦回收再利用水平將起到助推作用。

加強(qiáng)科普宣傳對(duì)于鈦產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展也很重要。近幾年，我國(guó)鈦產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量得到提升，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)更加明顯。但在一些鈦材應(yīng)用較少的領(lǐng)域，對(duì)鈦的認(rèn)知還停留在過(guò)去的高性能、高成本。

《2023-2028年鈦合金加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研與前景分析預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華研究院撰寫(xiě)，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

• 相關(guān)深度報(bào)告REPORTS

  

  2023-2028年鈦合金加工設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研與前景分析預(yù)測(cè)報(bào)告

  鈦合金的硬度人于350 HBS或300 HBS都難進(jìn)行切削加工，但困難的原因不在于硬度方面，而在于鈦合金本身的力學(xué)、化學(xué)、物理性能問(wèn)的綜合，切削加工特點(diǎn)表現(xiàn)為：變形系數(shù)?。磺邢鳒囟雀?；主切削力...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡