日本鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊

日本鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊

1 日本鈦產(chǎn)業(yè)概況

日本從 1952年成功制成海綿鈦至今,已擁有完整的鈦產(chǎn)業(yè)鏈,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理,技術(shù)先進(jìn),成本不斷降低;在民用鈦及鈦合金的研究方面保持著世界領(lǐng)先地位,特別是不斷開(kāi)發(fā)出多樣化的鈦制日常消費(fèi)品。

日本海綿鈦的生產(chǎn)能力約占世界的 1/4,除用于國(guó)內(nèi),高品質(zhì)的海綿鈦也出口美國(guó)。2002年日本海綿鈦出庫(kù)量曾一度名列世界首位,約占全球5.4萬(wàn) t的 43%。日本的鈦加工材以純鈦為主,近年來(lái)一直穩(wěn)定增長(zhǎng),2008年達(dá)到 4.6萬(wàn) t。日本以生產(chǎn)純鈦薄板為母材的焊接管材而著稱(chēng),其中 70%為純鈦帶材制品,大量出口美國(guó)、歐洲和中國(guó)。

日本海綿鈦企業(yè)有 2家:大阪鈦(OSAKA)和東邦鈦(Toho),已生產(chǎn)出單坨 10 t的海綿鈦坨,2011年產(chǎn)能將達(dá)到 6.74萬(wàn) t。生產(chǎn)鈦錠的企業(yè)有 4家:東邦鈦、神戶(hù)制鋼所、大阪鈦和大同特殊鋼,采用真空電弧熔煉 (VAR)、電子束熔煉 (EBR)和等離子電弧熔煉(PBR),可生產(chǎn)單錠 9 t的鈦錠,產(chǎn)能總計(jì)達(dá)到 4.32萬(wàn) t。鈦材生產(chǎn)以神戶(hù)制鋼所的種類(lèi)最為齊全,包括板、棒、管、線(xiàn)等各種鈦材制品,其次是住友金屬和新日鐵,另有大同特殊鋼、JFE、古河電氣等。

日本的鈦研究在全球起著主導(dǎo)作用,尤其是在鈦的民用領(lǐng)域。在 2003年的第 10屆世界鈦會(huì)上,日本共發(fā)表論文 77篇,僅次于東道主德國(guó) (89篇),居第二位。日本早期沒(méi)有鈦專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)團(tuán)體,鈦學(xué)術(shù)活動(dòng)在日本金屬學(xué)會(huì)和鋼鐵協(xié)會(huì)中進(jìn)行。鈦研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)以鋼鐵廠(chǎng)家為中心,此外冶煉廠(chǎng)、汽車(chē)廠(chǎng)、重工業(yè)廠(chǎng)家以及各用戶(hù)企業(yè)、大學(xué)、材料研究機(jī)構(gòu)等也具備不同程度的研發(fā)力量。1952年日本鈦協(xié)會(huì)成立,這是世界上第一個(gè)鈦協(xié)會(huì),現(xiàn)有會(huì)員 200家,已成為科研、制造、市場(chǎng)以及國(guó)際溝通的橋梁紐帶。

2 日本鈦應(yīng)用

與美國(guó) (鈦材 70%用于航空航天)不同,日本95%的鈦材用于航空之外的領(lǐng)域,如化工、電力、海水淡化、汽車(chē)、摩托車(chē)、建筑、醫(yī)療、電子、體育休閑、機(jī)械加工等。出口鈦材應(yīng)用最多的是在板式換熱器(PHE)和電力方面。為了加速拓展鈦的民用市場(chǎng),日本還開(kāi)發(fā)了一些新型鈦合金,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。(1)航空航天 近年來(lái),日本著力開(kāi)拓鈦在航空航天工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,其代表性成果為住友金屬公司研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī) (曾在 2007年日本京都舉行的第

11屆世界鈦會(huì)的展會(huì)上展出)。航空航天工業(yè)用鈦比例有所提高,但僅占全部消耗的 2%～3%。

(2)化工 用于化工的鈦材平均每年占總量的 30%, 2008年最高達(dá)到 4 605 t,占總應(yīng)用市場(chǎng)的 45%,主要用于換熱器、反應(yīng)塔、尿素合成塔、次氯酸鈉罐等化工設(shè)備。

(3)電力與海水淡化 電力和海水淡化工業(yè)用鈦約占總量的 20%。電力鈦材主要用于核電站冷凝器管,海水淡化鈦材主要用于蒸發(fā)器。

(4)汽車(chē)與摩托車(chē) 日本鈦應(yīng)用發(fā)展最快的領(lǐng)域是汽車(chē)和摩托車(chē),用鈦量從 1997年的 103 t增至 2006年的 1 500 t。主要用于以下部件:發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥、連桿和曲軸、排氣管、懸簧、消音器、車(chē)體和緊固件等,本田、雅馬哈公司生產(chǎn)的 600cc摩托車(chē)使用鈦制氣閥、彈簧、排氣管和消音器等部件后,減重、防腐蝕和提高燃燒率效果明顯。中高檔轎車(chē)和摩托車(chē)用鈦量仍在增長(zhǎng),發(fā)展勢(shì)頭依然很猛。

(5)建筑 日本開(kāi)發(fā)建筑用鈦已有 28年的歷史,目前已有上百座建筑物使用了鈦材。由于日本是一個(gè)太平洋島國(guó),其建筑多在海洋大氣的環(huán)境中,因此,日本許多建筑中都采用了鈦這種耐腐蝕材料。如日本東京有明國(guó)際展覽館和日本島根縣立美術(shù)館使用了大量鈦材料,一些橋梁、寺廟等也使用了鈦材。日本專(zhuān)家認(rèn)為,使用鈦材從長(zhǎng)期來(lái)看,費(fèi)用比不銹鋼和鋁還廉價(jià),而且鈦材還具有漂亮的金屬質(zhì)感,能烘托出現(xiàn)代、時(shí)尚的氣氛。

(6)體育休閑 鈦在高爾夫球頭、眼鏡方面的應(yīng)用。日本神戶(hù)制鋼所用 Ti-15M o-3A l這種鈦合金,通過(guò)改進(jìn)薄板制造時(shí)的熱處理?xiàng)l件,研制出一種新型的高爾夫球頭,其耐撞擊強(qiáng)度、易撓曲特性和反彈系數(shù)均優(yōu)于以往產(chǎn)品。日本豐田中央研究所開(kāi)發(fā)了一種新型多功能鈦合金,被稱(chēng)為橡膠金屬,比普通金屬高2.5%的彈性變形,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,目前這種新型多功能鈦合金多用于眼鏡架。

(7)計(jì)算機(jī) 2003年以后,日本在電腦內(nèi)部設(shè)備材料中大幅度增加鈦的應(yīng)用。一些日本的超級(jí)技術(shù)企業(yè)在新材料采用方面,已經(jīng)領(lǐng)先于歐美企業(yè)。松下公司將鈦制零件用于高速DVD光驅(qū)和DVD刻錄機(jī)中,機(jī)器的耐磨、減震作用明顯,精確度提高,壽命延長(zhǎng)。

(8)醫(yī)療 在醫(yī)用鈦合金方面,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的延伸率為 20%,強(qiáng)度為600M Pa,不含有害成分,可用于醫(yī)用植入材料及牙科治療。

(9)其它 據(jù)稱(chēng),日本已開(kāi)展鈦表面氧化處理研究,以制造光觸媒。此類(lèi)光觸媒具有除污、除臭、抗菌及空氣凈化的作用,在業(yè)界受到相當(dāng)大的關(guān)注。此外,日本還發(fā)明了鈦金屬牙刷,無(wú)需牙膏就可去除齒菌斑。鈦在欄桿、照相機(jī)、保溫瓶、廚房用具,家具等中的應(yīng)用也日漸擴(kuò)大。

日本鈦產(chǎn)品在近兩屆中國(guó)舉辦的鈦展會(huì)(TiEXPO)上得到了集中展示,主要有鈦工藝品、首飾、建材、運(yùn)動(dòng)器材、戶(hù)外用品、廚房用品等。產(chǎn)品做工精細(xì),技術(shù)含量高,備受關(guān)注。

3 鈦鋼共生是日本鈦工業(yè)成功之路

日本沒(méi)有獨(dú)立的鈦加工廠(chǎng),其鈦加工都在鋼廠(chǎng)中進(jìn)行,鋼廠(chǎng)兼生產(chǎn)鈦材,這是日本鈦業(yè)發(fā)展的成功之路。當(dāng)前世界鈦業(yè)發(fā)展的最大共性難題是降低成本,日本采用的鈦鋼共生法正是降低成本、提高效益的有效途徑。鈦的加工非常接近不銹鋼的加工,利用鋼廠(chǎng)現(xiàn)成的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行鈦加工,既節(jié)約資金,又能保證鈦加工設(shè)備的先進(jìn)性,使設(shè)備得到充分的利用,從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

日本鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。日本在鈦熔煉和制造方面有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,且民用鈦具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),在海洋溫度差發(fā)電、燃料電池、汽車(chē)摩托車(chē)等方面的用鈦處于新的發(fā)展中。隨著新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)新市場(chǎng)的繼續(xù)開(kāi)拓,成本的進(jìn)一步降低,以應(yīng)用為立業(yè)之本的日本鈦產(chǎn)業(yè)前途將更加輝煌。

(邰旃供稿)