日本鈦合金的應用現(xiàn)狀

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1、產(chǎn)業(yè)評析專欄日本鈦合金的應用現(xiàn)狀金屬中心產(chǎn)業(yè)資訊組侯貫智一、前言日本鈦產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀產(chǎn)生緩慢的變化，過去日本加工材生產(chǎn)偏重於純鈦為主，最近幾年受到發(fā)展中國家的低成本競爭及日本經(jīng)濟開始復甦，開始研發(fā)許多新型的鈦合金，應用範圍不斷擴大。同時，在鈦加工材的市場需求上也出現(xiàn)轉變，國內(nèi)市場需求大幅超過於出口量，隨著鈦應用的擴大，日本鈦已成為與人們生活緊密的金屬材料。然而價格高是日本鈦合金進入民用領域最大的障礙，如何低成本化開發(fā)新合金及新技術以成為今後未來的研究發(fā)展方向。二、發(fā)展現(xiàn)狀日本鈦工業(yè)的發(fā)展上具備世界的領導地位，尤其在民用鈦及鈦合金的研究更保持強烈的優(yōu)勢，近年來，隨著加工技術不斷進步

2、，其鈦材的應用領域不斷擴大，日本為了加速拓展鈦的民用市場，開發(fā)一些新型鈦合金，如高溫鈦合金、高強度鈦合金、耐蝕鈦合金及低成本鈦合金。鈦在高爾夫球頭應用上，日本神戶製鋼所研發(fā)了一種新型高爾夫球頭用鈦合金Ti-15Mo-3Al，該反彈係數(shù)優(yōu)於以往產(chǎn)品。高爾夫球桿頭用鈦合金必須具有耐高爾夫球強烈撞擊的強度，同時還必須具有易撓曲的特性。神戶製鋼所為提高易撓曲特性，改進薄板製造時的熱處理條件，開發(fā)出相對於該強度具有較高撓度的產(chǎn)品。另外，由於成形時的熱處理會導致打擊面性能下降，還開發(fā)了無熱處理成形技術，與以往高爾夫球桿頭產(chǎn)品相比新產(chǎn)品可使球的飛躍距離提高10碼左右。住友鈦獨自開發(fā)出β型

3、鈦合金SSAT-2041，耐撞擊性比以前β型鈦合金優(yōu)，由於重量輕，目前多使用於滑雪仗。日本大同特殊鋼開發(fā)的新型鈦合金(Ti-6Al-1Fe)經(jīng)濟部產(chǎn)業(yè)技術資訊服務推廣計劃(IndustrialTechnologyIntelligenceServices)-4產(chǎn)業(yè)評析專欄並不含有釩，主成份為6%Al及1%Fe，抗拉強度達1,000MPa，延伸率18%，與Ti-6Al-4V相當。由於釩的價格節(jié)節(jié)上升，為降低成本起見，才會有新合金的開發(fā)。新合金將應用於汽車引擎閥門。新日本製鐵公司獨自開發(fā)低成本鈦材料，汽車領域中使用範圍最廣泛的鈦材料為Ti-6Al-4V合金，新日本製鐵公司採用Fe

4、代替價格昂貴的V，開發(fā)出牽引強度能夠達到800-1000Mpa的”Super-TIX”系列材料。Super-TIX具備與世隔絕Ti-6Al-4V合金完全相同的性能，因此，可期待著今後將其使用於連桿、堅固器件、眼鏡架等方面。另外，日本的神戶製鋼發(fā)表了新鈦合金材料，開發(fā)成功汽車排氣管用新型鈦合金，此為世界第一個應用例。該材料擁有與純鈦同等級的成形性，但卻擁有比純鈦高的高溫強度及耐高溫氧化性的合金。新開發(fā)合金分為機車用的「KSTi-1.5Al」及汽車用的「KSTi-1.2SNEX」兩種，前者使用溫度約700℃，後者約800℃，而一般純鈦只能用於650℃左右。應用在因高溫氧化而無法

5、使用純鈦的汽車消音器上，比不鏽鋼消音器的重量還輕40%。在醫(yī)用鈦合金上，豐橋技術科學大學教授開發(fā)的生物用低彈性高強度β型鈦合金Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr，該合金延伸率為20%，強度為600MPa，不含有害成分。目前已經(jīng)開發(fā)用於醫(yī)學及牙科方面，可有效促進骨損壞的癒合及再生。日本豐田中央研究所成功開發(fā)一種新型多功能鈦合金，被稱為橡膠金屬(gummetal)，新合金同時具備一般認為無法達成的低彈性模數(shù)及高強度金屬特性，比普通金屬高2.5%的彈性變形，而且由於不會產(chǎn)生冷加工硬化，可進行斷面收縮達99.9%的冷加工木，目前多使用於眼鏡的鏡架。目前日本也正針對鈦表面進行氧化處

6、理以製造光觸媒的應用技術開發(fā)研究，由於此類光觸媒具有除污、除臭、抗菌及空氣淨化的效果，在業(yè)界受到相當大的關注。三、應用現(xiàn)狀經(jīng)濟部產(chǎn)業(yè)技術資訊服務推廣計劃(IndustrialTechnologyIntelligenceServices)-4產(chǎn)業(yè)評析專欄日本在鈦合金的開發(fā)應用方面，仍以民用為主。從近幾年來日本鈦加工材內(nèi)需市場的應用比例來看，化學工業(yè)用鈦為最大的消費產(chǎn)品，2005年鈦金屬使用量已高達為3,323公噸，約佔日本鈦加工材應用市場總量的33%?；び免佒饕墙宓统杀净嫫渌牧霞伴_發(fā)低成本高耐蝕性鈦合金以擴大應用。而成長最快的應屬於汽車相關零組件，2005年使用量為

7、1,382公噸，汽車用鈦從1999年開始呈大幅攀升趨勢，至2005年複合成長率達27.8%。目前鈦合金在汽車的應用主要在於連桿、進排氣閥、閥彈簧及避震彈簧等。1995年開始，日本受民用航空興旺的影響，對於鈦材的需求明顯上升，2005年鈦金屬使用量為603公噸，創(chuàng)下歷史新高點。體育用品及民用消費品的鈦需求市場上，主要以高爾夫球頭與眼鏡架為應用市場大宗，相較2004年成長9.1%，呈穩(wěn)定需求成長。日本鈦加工材的出口市場方面，主要以電力與板式熱交換器為前2大出口加工材，出口量分別為2,390公噸及1,642公噸。有關日本