美國(guó)鈦業(yè)邁向新的發(fā)展里程

美國(guó)既是世界上最大的鈦材生產(chǎn)國(guó),也是世界上最大的鈦材消費(fèi)國(guó)。2006年美國(guó)鈦材的產(chǎn)量達(dá)2.8萬 t,世界鈦材總產(chǎn)量為 8.05萬 t。美國(guó)還是少數(shù)幾個(gè)擁有完整鈦工業(yè)體系的國(guó)家之一。

1 海綿鈦

世界鈦工業(yè)從 1947年美國(guó)杜邦公司在世界上首次實(shí)現(xiàn)海綿鈦的工業(yè)化生產(chǎn)開始(當(dāng)年生產(chǎn)出 2 t海綿鈦),到目前為止已有半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程。2008年美國(guó)海綿鈦產(chǎn)量為 1.73萬 t,主要由 TIM ET和ATI兩家公司生產(chǎn),但仍然不能滿足國(guó)內(nèi)對(duì)海綿鈦的需求,50%以上的海綿鈦仍需進(jìn)口;主要從俄羅斯、中國(guó)、烏克蘭、日本等國(guó)進(jìn)口。TIM ET公司近期宣布該公司優(yōu)質(zhì)海綿鈦廠的建設(shè)已進(jìn)入設(shè)計(jì)和工程準(zhǔn)備階段,新建廠在內(nèi)華達(dá)州,預(yù)計(jì)年產(chǎn)能將達(dá)到(1～2)萬 t。目前,TIM ET公司的海綿鈦產(chǎn)能為 1.26萬 t/a。

ATI公司耗資 4.6億美元對(duì)位于羅利的海綿鈦廠進(jìn)行改造,已于 2009年底前竣工投產(chǎn),推出了優(yōu)質(zhì)航空級(jí)海綿鈦。

2 鈦材

目前,世界鈦加工材的供應(yīng)量主要以美、日為主,合計(jì)約占到世界鈦加工材總量的 70%。作為世界上最大的鈦加工材生產(chǎn)國(guó),美國(guó)目前主要有三大鈦材生產(chǎn)企業(yè)——TIM ET,RTI和ATI公司,其產(chǎn)量合計(jì)約占美國(guó)鈦加工材總量的 90%。另有11家公司生產(chǎn)鈦錠,30家公司生產(chǎn)鈦鍛件、軋制產(chǎn)品和鑄件。

美國(guó) TIM ET公司是世界鈦熔制品與軋制品的主導(dǎo)生產(chǎn)商之一,同時(shí)也是美國(guó)最大的海綿鈦生產(chǎn)商和鈦殘料回收商。TIM ET公司通過 1998年與波音公司簽定 10年 20億美元的供貨合同,開始擴(kuò)大航空鈦材產(chǎn)量,并已成為波音公司最大的鈦材供應(yīng)商。此后,TIM ET公司還逐步兼并了歐洲絕大部分鈦加工材企業(yè)。

RTI公司是美國(guó)第二大鈦生產(chǎn)商,主要從事航空級(jí)鈦合金板材的生產(chǎn)和銷售,一直是波音公司的主要供應(yīng)商。該公司于 1999年與歐洲空中客車簽定了供貨合同,2001年開始為英國(guó)宇航系統(tǒng)公司供應(yīng)鈦材,產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、軍工、能源和化工等。RTI公司的產(chǎn)品中,航空用約占 70%,隨著 RTI對(duì)能源市場(chǎng)用鈦的進(jìn)一步開拓,非航空領(lǐng)域的市場(chǎng)份額可望達(dá)到 40%。

ATI公司以生產(chǎn)鋼鐵和不銹鋼為主,是美國(guó)除TIM ET公司之外的僅有的第二家海綿鈦生產(chǎn)商,也是美國(guó)第三大鈦材生產(chǎn)商,擁有多項(xiàng)航空、生物醫(yī)用鈦產(chǎn)品專利。該公司于 2006年投資 2.25億美元擴(kuò)大鈦材生產(chǎn)能力,產(chǎn)品主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、飛機(jī)機(jī)架和其他需求旺盛的鈦及鈦合金產(chǎn)品。為了推動(dòng)鈦在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用,ATI公司根據(jù)市場(chǎng)需求,增加產(chǎn)品種類,并提供產(chǎn)品 100年的質(zhì)量保證。

3 鈦的應(yīng)用

美國(guó)的鈦加工材主要用于大型民航客機(jī)、軍用飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、汽車等,其典型產(chǎn)品為飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、鈦制動(dòng)機(jī)件、壓氣機(jī)葉片和基座、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。

3.1 航空航天

早在 1951年美國(guó)就將鈦材用于飛機(jī)制造,美國(guó)航空工業(yè)是鈦材的主要應(yīng)用市場(chǎng),約占鈦材總消費(fèi)量的 80%。美國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展主要依賴其發(fā)達(dá)的航空業(yè),美國(guó)航空業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已成為其鈦工業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)和晴雨表。

國(guó)際鈦協(xié)會(huì)公布的一組數(shù)據(jù)表明:①波音客機(jī)用鈦量占其總質(zhì)量的 15%～17%(凈質(zhì)量);②F15戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦 5.75 t(2臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦 5 t);③F22戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦 36 t(2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦 5 t);④F35戰(zhàn)斗機(jī)結(jié)構(gòu)用鈦 10 t(單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦 5 t);⑤F18艦載機(jī)用鈦量占其總質(zhì)量的12%～13%;⑥C-17大型運(yùn)輸機(jī)用鈦量占其總質(zhì)量的 10%。

3.2 軍事

全世界2004年軍事用鈦總量為9 526 t,2005年為 10 886 t,預(yù)計(jì)到 2014年將會(huì)達(dá)到 22 680 t。目前,美國(guó)軍用宇航計(jì)劃中的用鈦量已占世界軍事用鈦量的一半。預(yù)計(jì)到 2014年,美國(guó)軍事用鈦需求為:軍事航空領(lǐng)域用鈦 4 536 t,非航空軍事用鈦9 072 t,軍事用鈦將超過耗鈦總量的 25%。

軍事用鈦的范例是 F22戰(zhàn)斗機(jī),其機(jī)身框架和發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦量分別為 39%和 40%,其他軍用飛機(jī)也大量使用了鈦金屬。按照五角大樓計(jì)劃,美國(guó)計(jì)劃生產(chǎn)的 3002架 F35戰(zhàn)斗機(jī),總計(jì)需要鈦合金1.4萬 t,這對(duì)國(guó)際航空專用鈦合金市場(chǎng)的影響無疑是巨大的。

地面武器用鈦增加。美國(guó)陸軍裝備的輕型坦克包括 Stryker與 B rad ley戰(zhàn)車和未來作戰(zhàn)系統(tǒng)都采用了鈦金屬。美國(guó)生產(chǎn)的M 777輕型榴彈炮,由于使用鈦合金外殼,減少3.175 t,可以使用V 22或C130機(jī)空運(yùn),大大提高了地面部隊(duì)的快速機(jī)動(dòng)能力。

海軍用鈦范圍擴(kuò)大。海軍艦船方面用鈦范圍包括潛水艇球閥、熱交換器、各種鑄件、泵閥,深海潛艇的殼體材料、螺旋推進(jìn)系統(tǒng)以及艦船管道系統(tǒng)等。

3.3 汽車

汽車用鈦市場(chǎng)一直被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng),一旦鈦在汽車工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用,其用量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前美國(guó)航天航空工業(yè)的用量。

汽車用鈦因 1956年美國(guó)通用汽車公司裝配“火鳥Ⅱ號(hào)”全鈦車身而拉開帷幕。近年來,隨著汽車節(jié)能與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,鈦在汽車上的應(yīng)用將得到明顯加強(qiáng)與擴(kuò)大,汽車用鈦將為世人矚目并成為重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著國(guó)際鈦價(jià)格的回升,經(jīng)濟(jì)狀況的進(jìn)一步改善,美國(guó)鈦業(yè)正在走出谷底,邁向新的發(fā)展里程。

(邰旃供稿)