• 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 。

• 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。