日本鈦合金的應(yīng)用現(xiàn)狀

《日本鈦合金的應(yīng)用現(xiàn)狀》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。

1、日本鈦合金的應(yīng)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(guò)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(guó)家的低成本競(jìng)爭(zhēng)及日本經(jīng)濟(jì)開(kāi)始復(fù)甦，開(kāi)始研發(fā)許多新型的鈦合金，應(yīng)用範(fàn)圍不斷擴(kuò)大。同時(shí)，在鈦加工材的市場(chǎng)需求上也出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求大幅超過(guò)於出口量，隨著鈦應(yīng)用的擴(kuò)大，日本鈦已成為與人們生活緊密的金屬材料。然而價(jià)格高是日本鈦合金進(jìn)入民用領(lǐng)域最大的障礙，如何低成本化開(kāi)發(fā)新合金及新技術(shù)以成為今後未來(lái)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(lǐng)導(dǎo)地位，尤其在民用鈦及鈦合金的研究更保持強(qiáng)烈的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，隨著加工

2、技術(shù)不斷進(jìn)步，其鈦材的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，日本為了加速拓展鈦的民用市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)一些新型鈦合金，如高溫鈦合金、高強(qiáng)度鈦合金、耐蝕鈦合金及低成本鈦合金。鈦在高爾夫球頭應(yīng)用上，日本神戶(hù)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(qiáng)烈撞擊的強(qiáng)度，同時(shí)還必須具有易撓曲的特性。神戶(hù)製鋼所為提高易撓曲特性，改進(jìn)薄板製造時(shí)的熱處理?xiàng)l件，開(kāi)發(fā)出相對(duì)於該強(qiáng)度具有較高撓度的產(chǎn)品。另外，由於成形時(shí)的熱處理會(huì)導(dǎo)致打擊面性能下降，還開(kāi)發(fā)了無(wú)熱處理成形技術(shù)，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

3、提高10碼左右。住友鈦獨(dú)自開(kāi)發(fā)出β型鈦合金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(kāi)發(fā)的新型鈦合金(Ti-6Al-1Fe)並不含有釩，主成份為6%Al及1%Fe，抗拉強(qiáng)度達(dá)1,000MPa，延伸率18%，與Ti-6Al-4V相當(dāng)。由於釩的價(jià)格節(jié)節(jié)上升，為降低成本起見(jiàn)，才會(huì)有新合金的開(kāi)發(fā)。新合金將應(yīng)用於汽車(chē)引擎閥門(mén)。新日本製鐵公司獨(dú)自開(kāi)發(fā)低成本鈦材料，汽車(chē)領(lǐng)域中使用範(fàn)圍最廣泛的鈦材料為T(mén)i-6Al-4V合金，新日本製鐵公司採(cǎi)用Fe代替價(jià)格昂貴的V，開(kāi)發(fā)出牽引強(qiáng)度能夠達(dá)到800-1000Mpa的”Su

4、per-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(jiān)固器件、眼鏡架等方面。另外，日本的神戶(hù)製鋼發(fā)表了新鈦合金材料，開(kāi)發(fā)成功汽車(chē)排氣管用新型鈦合金，此為世界第一個(gè)應(yīng)用例。該材料擁有與純鈦同等級(jí)的成形性，但卻擁有比純鈦高的高溫強(qiáng)度及耐高溫氧化性的合金。新開(kāi)發(fā)合金分為機(jī)車(chē)用的「KSTi-1.5Al」及汽車(chē)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(yīng)用在因高溫氧化而無(wú)法使用純鈦的汽車(chē)消音器上，比不鏽鋼消音器的重量還

5、輕40%。在醫(yī)用鈦合金上，豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)教授開(kāi)發(fā)的生物用低彈性高強(qiáng)度β型鈦合金Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr，該合金延伸率為20%，強(qiáng)度為600MPa，不含有害成分。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)用於醫(yī)學(xué)及牙科方面，可有效促進(jìn)骨損壞的癒合及再生。日本豐田中央研究所成功開(kāi)發(fā)一種新型多功能鈦合金，被稱(chēng)為橡膠金屬(gummetal)，新合金同時(shí)具備一般認(rèn)為無(wú)法達(dá)成的低彈性模數(shù)及高強(qiáng)度金屬特性，比普通金屬高2.5%的彈性變形，而且由於不會(huì)產(chǎn)生冷加工硬化，可進(jìn)行斷面收縮達(dá)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(duì)鈦表面進(jìn)行氧化處理以製造光觸媒的應(yīng)用技

6、術(shù)開(kāi)發(fā)研究，由於此類(lèi)光觸媒具有除污、除臭、抗菌及空氣淨(jìng)化的效果，在業(yè)界受到相當(dāng)大的關(guān)注。三、應(yīng)用現(xiàn)狀日本在鈦合金的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面，仍以民用為主。從近幾年來(lái)日本鈦加工材內(nèi)需市場(chǎng)的應(yīng)用比例來(lái)看，化學(xué)工業(yè)用鈦為最大的消費(fèi)產(chǎn)品，2005年鈦金屬使用量已高達(dá)為3,323公噸，約佔(zhàn)日本鈦加工材應(yīng)用市場(chǎng)總量的33%。化工用鈦主要是藉低成本化代替其他材料及開(kāi)發(fā)低成本高耐蝕性鈦合金以擴(kuò)大應(yīng)用。而成長(zhǎng)最快的應(yīng)屬於汽車(chē)相關(guān)零組件，2005年使用量為1,382公噸，汽車(chē)用鈦從1999年開(kāi)始呈大幅攀升趨勢(shì)，至2005年複合成長(zhǎng)率達(dá)27.8%。目前鈦合金在汽車(chē)的應(yīng)用主要在於連桿、

7、進(jìn)排氣閥、閥彈簧及避震彈簧等。1995年開(kāi)始，日本受民用航空興旺的影響，對(duì)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(diǎn)。體育用品及民用消費(fèi)品的鈦需求市場(chǎng)上，主要以高爾夫球頭與眼鏡架為應(yīng)用市場(chǎng)大宗，相較2004年成長(zhǎng)9.1%，呈穩(wěn)定需求成長(zhǎng)。日本鈦加工材的出口市場(chǎng)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(guān)日本鈦加工材生產(chǎn)、消費(fèi)及出口市場(chǎng)狀況，如表一所示。四、結(jié)論近年來(lái)日本鈦合金的發(fā)展應(yīng)用，除了繼續(xù)開(kāi)拓航太工業(yè)外，仍以民用領(lǐng)域?yàn)橹鳎掷m(xù)開(kāi)發(fā)新型鈦合金，如高溫鈦合金、高強(qiáng)度

8、鈦合金、耐蝕鈦合金及低成本鈦合金。為了加速拓展鈦的民用市場(chǎng)，日本鈦合金未來(lái)的研究方向仍朝向新產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)、新