美國鈦業(yè)邁向新的發(fā)展里程

美國鈦業(yè)邁向新的發(fā)展里程

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

1 海綿鈦

世界鈦工業(yè)從 1947年美國杜邦公司在世界上首次實現(xiàn)海綿鈦的工業(yè)化生產(chǎn)開始(當年生產(chǎn)出 2 t海綿鈦),到目前為止已有半個多世紀的發(fā)展歷程。2008年美國海綿鈦產(chǎn)量為 1.73萬 t,主要由 TIM ET和ATI兩家公司生產(chǎn),但仍然不能滿足國內(nèi)對海綿鈦的需求,50%以上的海綿鈦仍需進口;主要從俄羅斯、中國、烏克蘭、日本等國進口。TIM ET公司近期宣布該公司優(yōu)質(zhì)海綿鈦廠的建設(shè)已進入設(shè)計和工程準備階段,新建廠在內(nèi)華達州,預計年產(chǎn)能將達到(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 4.6億美元對位于羅利的海綿鈦廠進行改造,已于 2009年底前竣工投產(chǎn),推出了優(yōu)質(zhì)航空級海綿鈦。

2 鈦材

目前,世界鈦加工材的供應量主要以美、日為主,合計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,美國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)量合計約占美國鈦加工材總量的 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 TIM ET公司是世界鈦熔制品與軋制品的主導生產(chǎn)商之一,同時也是美國最大的海綿鈦生產(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,開始擴大航空鈦材產(chǎn)量,并已成為波音公司最大的鈦材供應商。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公司是美國第二大鈦生產(chǎn)商,主要從事航空級鈦合金板材的生產(chǎn)和銷售,一直是波音公司的主要供應商。該公司于 1999年與歐洲空中客車簽定了供貨合同,2001年開始為英國宇航系統(tǒng)公司供應鈦材,產(chǎn)品的應用領(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對能源市場用鈦的進一步開拓,非航空領(lǐng)域的市場份額可望達到 40%。

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

3 鈦的應用

美國的鈦加工材主要用于大型民航客機、軍用飛機、火箭、導彈、汽車等,其典型產(chǎn)品為飛機結(jié)構(gòu)件、鈦制動機件、壓氣機葉片和基座、汽車發(fā)動機等。

3.1 航空航天

早在 1951年美國就將鈦材用于飛機制造,美國航空工業(yè)是鈦材的主要應用市場,約占鈦材總消費量的 80%。美國鈦工業(yè)發(fā)展主要依賴其發(fā)達的航空業(yè),美國航空業(yè)的發(fā)展狀況已成為其鈦工業(yè)發(fā)展的風向標和晴雨表。

國際鈦協(xié)會公布的一組數(shù)據(jù)表明:①波音客機用鈦量占其總質(zhì)量的 15%～17%(凈質(zhì)量);②F15戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)用鈦 5.75 t(2臺噴氣發(fā)動機用鈦 5 t);③F22戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)用鈦 36 t(2臺發(fā)動機用鈦 5 t);④F35戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)用鈦 10 t(單臺發(fā)動機用鈦 5 t);⑤F18艦載機用鈦量占其總質(zhì)量的12%～13%;⑥C-17大型運輸機用鈦量占其總質(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,預計到 2014年將會達到 22 680 t。目前,美國軍用宇航計劃中的用鈦量已占世界軍事用鈦量的一半。預計到 2014年,美國軍事用鈦需求為: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,其機身框架和發(fā)動機用鈦量分別為 39%和 40%,其他軍用飛機也大量使用了鈦金屬。按照五角大樓計劃,美國計劃生產(chǎn)的 3002架 F35戰(zhàn)斗機,總計需要鈦合金1.4萬 t,這對國際航空專用鈦合金市場的影響無疑是巨大的。

地面武器用鈦增加。美國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機空運,大大提高了地面部隊的快速機動能力。

海軍用鈦范圍擴大。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、螺旋推進系統(tǒng)以及艦船管道系統(tǒng)等。

3.3 汽車

汽車用鈦市場一直被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?一旦鈦在汽車工業(yè)中得到廣泛的應用,其用量將遠遠超過目前美國航天航空工業(yè)的用量。

汽車用鈦因 1956年美國通用汽車公司裝配“火鳥Ⅱ號”全鈦車身而拉開帷幕。近年來,隨著汽車節(jié)能與環(huán)保標準的提高,鈦在汽車上的應用將得到明顯加強與擴大,汽車用鈦將為世人矚目并成為重點應用領(lǐng)域。

隨著國際鈦價格的回升,經(jīng)濟狀況的進一步改善,美國鈦業(yè)正在走出谷底,邁向新的發(fā)展里程。

(邰旃供稿)