随着科研实力的不断提高，我国已经掌握了钛合金技术。钛合金属于一种金属材质，是发展各项产业中必不可少的物质。钛合金技术要比铝合金技术还要难掌握，虽然一路走来十分艰辛，也有很多困难，但这些都没能阻止我国前进的步伐。现在我国的钛合金技术已经成熟，并且运用在航天领域、3D打印、潜水设备、医用领域当中。

目前，我国的钛合金技术已经远超欧美国家，也打造出不少新式的产品。小编也想好好地给大家聊一聊钛合金技术的前世今生，以及钛资源储量，分布情况和钛矿产量。

钛合金有多难掌握

钛是一种金属物质，而钛合金就是由多种钛加工组合在一起的合金金属。我国钛储量也是世界第一。钛合金的密度小、耐高温、抗腐蚀性强，是一种新型的很有发展潜力的结构材料。钛合金不仅强度高，硬度也高，其次就是弹性模量低，还可以在高温下保持良好的机械性能。它的耐热性要比铝合金、铜合金还要更甚一筹。钛只有在500℃的高温下才会产生变化，它的表面会出现一层薄薄的氧化钛膜，这层膜可以很好地保护钛合金不受腐蚀。

由于钛合金强度高，硬度大，所以在进行加工的时候，使用的加工设备也必须拥有很高的硬度，可以采用切削、磨削、挤压、锻压、铸造等工艺手段。钛合金的加工也十分复杂，以切削加工为例，在切削的时候，会先切削成小块钛合金，因为每块钛合金中的热量都不容易消散，而且这些热量会聚集在切削刃周围，大量的聚集让切削的温度升高，因此钛合金切削的温度要比其他金属物质的切削温度还要高。由于钛合金含有特殊的化学性质，在高温中很难进行切削，因为很容易受到空气中的其他不明元素的影响，会让钛合金表面变得很硬，还会损坏切削材料，严重的情况还会导致切削刀刃破裂。

钛合金需要极其复杂的加工工艺才可以完成，特别是成块的钛合金更是少之又少。焊接钛合金就是一项艰难的小任务，钛合金在焊接的时候特别容易产生熔点高的氧化膜，这种氧化膜的还具有吸附能力，能够吸附大量的水分。而且，在焊接的过程中也很容易产生渣块，还会出现气孔或者熔合不成功的事情。就像我国的奋斗者号这样大型的机器设备，也是采用了钛合金材料，因此将它们焊接在一起就需要花费大量的时间。此外，还得考虑到焊接过程中会与空气中的其他气体发生反应，从而出现裂纹，气孔等，所以制造钛合金是一项充满挑战的事情。

不过，目前我国的钛合金技术已经成熟，在航空航天建设中的作用十分突出，就连制造火箭、制造导弹中都会有钛合金。钛合金的强硬度已经远远超越了铝合金、铜合金等其他合金金属物质。因为钛合金耐高温，所以在飞机的发动机里也使用了钛合金材质，有了钛合金的出现，就算发动机产生较大的热量也不会出现机器事故，因为钛合金可以在500°的高温下保持正常运作，因此钛合金正好适用于飞行器上面。

许多金属材质都会接受浸泡的考验，但往往禁不住长时间的考验，时间一长都会出现生锈的现象。但钛合金就完全没有这样的情况发生。用钛合金制造的深潜器，就可以在水下完成工作任务。其抗蚀性远胜于不锈钢的材料，我的奋斗者号潜水艇就采用了这种钛合金。

钛的发现及产业发展历程

【钛的发现】

格雷戈尔（ Reverend William Gregor，1762—1817）：1791年，钛以含钛矿物的形式在英格兰的康沃尔郡被发现，发现者是英格兰业余矿物学家格雷戈尔（Reverend William Gregor），当时正业为负责康沃尔郡的克里特（Creed）教区的牧师。他在邻近的马纳坎（Manaccan）教区中小溪旁找到了一些黑沙，后来他发现了那些沙会被磁铁吸引，他意识到这种矿物（钛铁矿）包含着一种新的元素。经过分析，发现沙里面有两种金属氧化物：氧化铁（沙受磁铁吸引的原因）及一种他无法辨识的白色金属氧化物。意识到这种未被辨识的氧化物含有一种未被发现的金属，格雷戈尔对康沃尔郡皇家地质学会及德国的《化学年刊》发表了这次的发现。大约就在同时，米勒•冯•赖兴斯泰因（Franz-Joseph Müller von Reichenstein）也制造出类似的物质，但却无法辨识它。

克拉普罗特 (Martin Heinrich Klaproth ，1743—1817）：1795年德国化学家克拉普罗特在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种氧化物。他主张采取为铀（1789年由克拉普罗特发现的）命名的方法，引用希腊神话中泰坦神族“Titanic”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。中文按其译音定名为钛。当他听闻到格雷戈尔较早前的发现之后，克拉普罗特取得了一些马纳坎矿物的样本，并证实它含钛。

亨特（Matthew A. Hunter）：格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。直到1910年才被美国化学家亨特第一次用钠还原TiCI制得纯度达99.9%的金属钛。

1940年卢森堡科学家W.J.Kroll用镁还原TiCl4制得了纯钛。从此，镁还原法(又称为克劳尔法)和钠还原法(又称为亨特法)成为生产海绵钛的工业方法。美国在1948年用镁还原法制出2吨海绵钛，从此开始了钛的工业化生产 。

【在自然界中的存在】

钛在地球上的储量十分丰富，地壳丰度为0.61%，海水含钛1×10^-7，其含量比常见的铜、镍、锡、铅、锌都要高。已知的钛矿物约有140种，但工业应用的主要是钛铁矿（FeTiO3）和金红石（TiO2）。

矿床类型及分布

全球有三十多个国家拥有钛资源。但是钛主要分布在澳大利亚、南非、加拿大、中国和印度等国。加拿大、中国和印度主要是岩矿；澳大利亚、美国主要是砂矿；南非的岩矿和砂矿都十分丰富。

典型矿床（区）

国外生产钛铁矿砂矿的矿区主要有7个：澳大利亚东西海岸、南非理查兹湾、美国南部和东海岸、印度半岛南部喀拉拉邦、斯里兰卡、乌克兰、巴西东南海岸。

国外金红石砂矿区主要有3个：澳大利亚东西海岸、塞拉利昂西南海岸、南非理查兹湾。斯里兰卡、印度、巴西和美国也有少量产出。

【全球钛资源储量分布】

据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据表明，全球锐钛矿、钛铁矿和金红石的资源总量超过20亿吨，其中钛铁矿储量约为7.2亿吨，占全球钛矿的92%，金红石储量约为4700万吨，二者合计储量约7.67亿吨。全球钛资源主要分布在澳大利亚、南非、加拿大、中国和印度等国家。

钛铁矿具体数据：中国（2亿吨）、澳大利亚（1.7亿吨）、印度（8500万吨）、南非（6300万吨）、巴西（4300万吨）。

金红石具体数据：澳大利亚（2800万吨）、南非（830万吨）、印度（740万吨）。

其中中国钛铁矿储量占到全球储量的28%，排名全球第一。澳大利亚金红石资源占全球金红石总量的60%，是金红石资源最丰富的国家。

【中国钛资源储量分布情况】

资源概况

我国钛资源非常丰富，是世界钛资源大国，其储量位于世界前列。我国钛矿床的矿石工业类型比较齐全，既有原生矿也有次生矿，原生钒钛磁铁矿为我国的主要工业类型。钛铁矿占我国钛资源总储量的98%，金红石仅占2%。根据2015年美国地质调查局（USGS）公布的数据，我国钛铁矿储量2亿吨，占全球储量28%，排名全球第一。

地区分布及矿床分布

我国共有钛矿床142个，其分布于20个省区，主要产地为四川、河北、海南、湖北、广东、广西、山西、山东、陕西、河南等省。

我国钛矿床的矿石工业类型比较齐全，既有原生矿也有次生矿，原生钒钛磁铁矿为我国的主要工业类型。在钛铁矿型钛资源中，原生矿占97%，砂矿占3%；在金红石型钛资源中，绝大部分为低品位的原生矿，其储量占全国金红石资源的86%，砂矿为14%。全国原生钛铁矿共有45处，主要分布在四川攀西和河北承德，2011年我国原生钛铁矿储量2.46亿吨，是我国最主要的钛矿资源。钛铁砂矿资源有85处，主要分布在海南、云南、广东、广西等地，储量500万吨，也是我国重要的钛矿资源。相比之下，金红石矿资源较少，资源产地41处，主要分布在河南、湖北和山西等地，储量200万吨。

钛铁矿岩矿分布

我国钛铁矿岩矿主要以钒钛磁铁矿为主。主要分布在四川省的攀枝花和红格、米易的白马、西昌的太和，河北省承德的大庙、黑山、丰宁的招兵沟、崇礼的南天门，山西省左权的桐峪，陕西省洋县的毕机沟，新疆的尾亚、哈密市香山，甘肃的大滩， 河南省舞阳的赵案庄，广东省兴宁的霞岚，黑龙江省的呼玛，北京昌平的上庄和怀柔的新地。

现已探明储量的大型矿床有：

1. 攀西地区钒钛磁铁矿：位于四川省西南部，包括攀枝花和凉山州等20余个县市。攀西地区是一个巨大的钛聚宝盆，其钛资源探明储量为世界的1/4，其中伴生着钒、钛、钴、镓等十几种稀有贵重金属。已探明钒钛磁铁矿约9.8×109 t，二氧化钛储量8.73×108 t。原矿平均品位TiO2含量5%。  

2. 承德钒钛磁铁矿：承德地区有丰富的钒钛磁铁矿资源。已探明钛资源储量达 2.031×107t。其储量仅次于攀西地区。位居国内第2位。主要分布在大庙、黑山、头沟的基性、超基性杂岩体内。原矿平均品位TiO2含量为8%。

钛铁矿砂矿分布

我国钛铁矿砂矿资源主要分布在广东、广西、海南和云南等省区，矿点比较分散，尚未发现大型矿床。我国砂矿钛铁矿的品位，与国外的比较，相对较低，大部分精矿中的TiO2含量在48-52%之间，只在广西部分地区有TiO2含量54-60%的高品位优质钛铁矿。全国共有钛铁矿砂矿区66处，其中大型9处，中型15处，小型42处。其矿床特点是矿点比较分散、规模小、品位低。海南和云南的储量较大。

原生金红石矿分布

到目前为止，我国已发现金红石矿床、矿化点88 处，分布于17个省、市、区，以湖北、河南、陕西、江苏、山西及山东为主（占全国总储量的 96%）。经过勘查的有50处，探明储量大约1.530×107t ( 金红石TiO2) 。其中大型矿床9个，储量约1.4×107t，占总储量的91%：中型矿床10个，储量8.4×105t，占总储量的5.4%。大型矿床中，岩矿型矿床6个，占总储量的89%左右；砂矿型矿床3个，占总储量的11%左右。选矿回收率较高粗粒型矿床1个，仅占总储量的6%。

我国天然金红石矿主要是原生金红石矿，主要分布在湖北、山西、河南、陕西、安徽、江苏等省区。湖北省枣阳市大阜山金红石矿和山西省代县碾子沟金红石矿是目前国内已发现的规模最大的两个产地，其占全国金红石岩矿资源总储量的97%。

金红石砂矿分布

金红石砂矿包括海滨砂矿和残坡积风化壳型金红石矿。我国的金红石砂矿保有储量主要分布在 河南、湖北、山东、湖南、陕西等5个省区内。其次有广东、广西、海南，共有27个矿区，其中大型矿区2处、中型4处，其余均为小型矿区。海滨砂矿型金红石矿主要分布在海南、广东、广西、福建等省。

【全球钛矿产量】

钛铁矿产量

根据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据显示，2014年全球钛铁矿产量668万吨，较去年的673万吨，小幅缩减5吨。其中澳大利亚和南非两国产量同为110万吨，并列第一；排名第二位的是中国，2014年产量为100万吨。

金红石产量

根据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据显示，2014年全球金红石产量77万吨，较去年的66.7万吨，增长10.3万吨，同比涨幅15%。其中澳大利亚以48万吨产量位居全球第一，占总量62%。

【全球钛产品产量】

海绵钛

根据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据显示，2014年全球海绵钛总产量为19.2万吨，其中中国海绵钛产量为11万吨，约占全球总量的57%，居全球第一，是名符其实的海绵钛大国。

钛白粉

根据美国地质调查局（USGS）2015年公布的数据显示，2014年全球钛白粉总产量为656万吨，中国以200万吨产量，约占全球总量的30%，其次，美国钛白粉产量147万吨，约占全球总量的22%，两国总产量占全球钛白粉总产出半壁江山。

【中国钛产品产量】

根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会与攀钢钛业集团的联合统计，2014年全国共生产钛精矿380万吨，其中攀西地区254万吨。

2014年，中国有12家企业共生产了67825吨海绵钛，与2013年的81171吨产出相比，下降了16.4%。

根据23家企业的统计，2014年中国钛锭的产能达到12.4万吨，比2013年10.9万吨的产能增长了13.8%；钛加工材产量49660吨，同比增长了11.7%；钛锭57039吨，同比下降8.3%。

根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会与宝鸡钛协会的联合统计，2014年中国钛粉的产量为2324吨，同比下降12.1%。

根据28家企业的统计，2014年中国共生产钛加工材49660吨，同比增长了11.7%。

宝鸡市钛产业经过40余年发展，钛材年产量已达3万多吨，约占国内钛产业总产量的80%、世界钛材总产量的22%，产业规模居全国之首、世界第四。

【钛产业发展历程】

1789年科学家发现了钛元素，然而直到1908年，挪威和美国才开始用硫酸法生产钛白，1910年在试验室中第一次用钠法制得海绵钛，1948年美国杜邦公司才用镁法成吨生产海绵钛——这标志着海绵钛即钛工业化生产的开始。

中国钛工业起步于20世纪50年代。1954年北京有色金属研究总院开始进行海绵钛制备工艺研究，1956年国家把钛当作战略金属列入了12年发展规划，1958年在抚顺铝厂实现了海绵钛工业试验，成立了中国第一个海绵钛生产车间，同时在沈阳有色金属加工厂成立了中国第一个钛加工材生产试验车间。

20世纪60-70年代，在国家的统一规划下，先后建设了以遵义钛厂为代表的10余家海绵钛生产单位，建设了以宝鸡有色金属加工厂为代表的数家钛材加工单位，同时也形成了以北京有色金属研究总院为代表的科研力量，成为继美国、前苏联和日本之后的第四个具有完整钛工业体系的国家。

1980年前后，中国海绵钛产量达到2800吨，然而由于当时大多数人对钛认识不足，钛材的高价格也限制了钛的应用，钛加工材的产量仅200吨左右，中国钛工业陷入困境。在国家的政策支持下， 于1982年7月成立了跨部委的全国钛应用推广领导小组，专门协调钛工业的发展事宜，促成了20世纪80年代至90年代初期中国海绵钛和钛加工材产销两旺、钛工业快速平稳发展的良好局面。

综上所述，中国钛工业大致经历了三个发展期：即20世纪50年代的开创期，60-70年代的建设期和80-90年代的初步发展期。在新世纪，得益于国民经济的持续、快速发展，中国钛工业也进入了一个快速成长期。

经过多年的发展，中国钛工业确实取得令人瞩目的成就，但与美、日、俄相比，中国钛工业还是后进者，特别是金融危机加剧以来，更突显出中国钛工业缺陷与不足。2014年在世界经济继续处于弱增长格局、全球钛行业持续低迷的大背景下中国钛工业也难以独善其身，进入了“高产能、微利润、低需求”的严冬期。

在国家稳增长、调结构、转变增长方式、科技创新发展的方针指导下，与环境和谐发展、促进行业健康和可持续发展成为经济发展的主旋律。投资放缓，产能扩张，需求下降以及钛产品的结构性过剩，导致钛制品的价格一直在低位徘徊。钛冶炼企业大都处在亏损或盈亏持平状态，钛加工企业处于微利运行状态，2014年是钛行业的艰辛之年。

中低端钛制品产能过剩，产业结构亟待调整

经过新世纪以来的快速发展，中国海绵钛的年产能已达15万吨，钛锭的产能已达12.4万吨.，而国内市场需求放缓，2014年实际的产量分别为67825吨和57039吨，开工率不足，而且大多数企业均处在中低端产品的生产定位上，产品趋同，竞争激烈，效益低下。

另一方面，在航空、医疗等高端产品的研发及生产上，我们还不能满足国内的发展需求，航空钛合金材料和医用钛合金材料等高端钛制品还需要进口。因此，中国的钛行业处在结构性过剩中。

钛产业结构调整及产能过剩的问题需要国家、地方和企业共同商榷解决。

自主创新能力不强

长期以来，我们研制鉴定了很多新型钛合金，但自主的原创的不多，绝大多数是跟踪仿制国外同类产品，并且对新型钛合金的基础性、系统性的研究不够，从而阻碍了新型钛合金的应用。

钛合金成分组织一致性、批次稳定性不够

目前，中国钛行业的技术装备已居世界前列，也生产了大量的优质钛合金材料来满足国民经济发展的需要。但是用于大飞机和航空发动机等高端钛合金材料的可靠性、批次稳定性较差，导致发动机叶片和风扇盘等关键部件蠕变变形，发动机性能下降，不能满足大飞机及医用人体植入件对材料的高端需求。

文章来源： 你好科普，排行十一