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钛是什么?为什么钛并不贵,但钛合金的产品却都很贵?

返回列表 来源:宝鸡锐通泰金属材料有限公司 发布日期:2022-03-31 22:37:52
 

钛,含量在金属中排名第九,比铜高66倍。期货市场现在纯度最高的海绵钛(钛的工业使用形式之一)约73000元/吨。折合人民币73元/公斤。比56元/公斤的铜贵不了多少。那么,为啥贵?


我们从钛的命名说起。


钛的英文名Titanium,取意泰坦,是希腊神话中曾统治世界的古老的神族,这个家族是天穹之神乌拉诺斯和大地女神盖亚的子女,是强大的象征。

而这种金属被命名为Tatanium,并不只是因为他耐腐蚀,熔点高,比强度高。还有另外一个重要的原因。

泰坦最终被宙斯诅咒,并关押。而钛,你知道它在钛铁矿里,在金红石里,但就是很难把它搞出来。是不是很像?

1910年,美国人费了九牛二虎之力提炼出不到1克的钛金属,故把钛划入稀有金属系列,到后来这已经成了一个误会。

目前常用的提取法是四氯化钛还原法,高温下用氯和矿中的钛反映,生成四氯化钛,然后用镁来还原四氯化钛,生成氯化镁和钛。你说贵不贵?相对于铜和锌,虽然含量高,但是贵多了。

另一方面,中国是钛储量最大的国家,而大量的钢厂常年产能过剩,开始炼钛,于是钛的价格连年下降。

十年前,工厂做出来一副钛架,是卖五千多的。现在,出厂价一百左右的比比皆是。

这其中的价格差异,除了原材料价格下降,另外一个原因就是做的多了,工艺越来约成熟。

下面说β钛,实际上β钛比纯钛价格要高,纯钛是几乎没什么弹性的,β钛很好的弥补了这一点,不但弹性好,而且同样具备超轻耐腐蚀的有点,但为什么很多β钛的镜架比纯钛的要便宜呢?

β钛实际上是钛合金的一类,而且β钛并不具有特定的成分,常温呈β相的钛合金,成分钛钼钒,钛钒铝等。

国标标号中的几乎所有钛合金都比纯钛的价格高。

然而,然而,由于大众对β钛的不了解以及对材料很难做出区分,就让某些奸商钻了空子。

会把一些纯钛废料,钛合金废料,总之不明不白的一些东西,熔炼在一起,也叫β钛。

这就是为什么虽然正规牌号的β钛比纯钛贵,而有些β钛架比纯钛架便宜的原因之一,另外原因就在加工方面了。


记忆钛:memory Titanium

这种材料价格可以是纯钛的十倍甚至数十倍。

也是钛合金的一类,但是具有超弹性,以及形状记忆性。我们曾经用记忆钛做过一个玩具,是一朵莲花。常温放在那里是闭合的花骨朵,一杯温水浇上去,就开了,等慢慢冷却,又闭合了。这个温度是可以设定的。形状也是可以设定的。相比β钛,记忆钛太难加工了,它弹性太好,以至于塑形很困难,常温下是不可能的,而记忆钛热处理又是另一种有难度甚至保密的工艺。至于焊接,也是比β钛和纯钛困难的多。

1.海绵钛必须用电炉重新熔铸才能变成可以用的钛锭,而钛在高温下很活泼,加工起来很困难;

2.纯钛很软,一般不适合作为钛产品使用,所以需要重新加入其他的元素。比如航空工业中常用的钛-64,要掺入很多的其他元素,提高金属性能。

3.钛很难机械加工。这东西其实并不硬,但是很“黏”。我用锉刀锉钛-64的刀柄,锉刀的纹路很快就被挫下来的渣渣填满了。据说由于速度低了钛根本削不动,速度高了太热的话钛会氧化,普通的加工中心根本无法加工钛合金产品。

4.钛用来做产品更是难上加难。产品的构架都很细,需要大量的精细的加工,对于钛这种特别难加工的物质来说绝对是个大挑战。此外,钛合金产品还涉及到钛合金焊接技术,这技术难度更大。


钛合金加工技术的难度有多大呢?

这么说吧,全世界设计飞机的人,只要能通过结构优化采用铝合金的,坚决不采用钛合金,因为钛合金的加工难度实在是太大了。


钛合金焊接金属难度有多大呢?

到现在也就是毛子和美帝的钛合金焊接技术过关,能用在飞机上。哦对了,我兔也从毛子那里弄来了钛合金焊接技术,据说现在还不错。

毛子的钛合金焊接技术好,钛矿也多,于是用钛合金造了几条潜艇,潜深最大的超过1000米,至今独步天下。但是造价太高,性能却一般,缺点也是特别突出,并没有批量性的服役,有的没建好就退役了。

5.相对于钢铁材料动辄几十亿吨的年产量,钛每年可怜的几万吨产能来说,现在不说是稀有金属了,也最多充其量只能算个小金属。


钛合金的应用目前不是特别的普及,再加上近几年媒体的热炒的航空航天, 高端的装饰材料, 人体植入物用的医学材料。 一个螺丝钉都好几万,所以显得高端大气上档次。自然价格也会很高。说到加工难度大影响价格, 钛合金的各向加工性能跟钢比,应该是差不了太多的。说钛合金黏刀,是因为钛合金软,这个说法是不对的, 工业用纯钛的布氏硬度大概是200~300,跟钢200多差不太多,甚至比钢高更不用提合金了,主要造成钛合金加工性能差的体现以下方面:

1、鈦合金的导热性差,导热系数小,是45号钢的1/6,所以在加工产生的高热量不能有效扩散,同时刀具的切削刃和切屑的接触长度短 ,使热量大量聚集在切削刃上,温度急剧上升,导致刀刃的红硬性下降,刀刃软化,加快刀具磨損 。钛导热差拿45号钢来对比不太合适,和不锈钢比更合适,如最普遍的304,钛合金热导率约为10w/mk,不锈钢则为15w/mk左右

2、鈦合金的亲和力在加工中黏刀现象严重刀具与工件的摩擦导致产生大量热量影响刀具寿命。其实这一点跟第一点差不多。

3、高化学活性,随着切削温度高与空气中的气体反应,使间隙元素O、N的含量增加,工件的表面氧化硬化,增大刀具单位面积的切削力,刀刃应力变大导致刀刃磨损或者崩刀。

4,鈦合金的彈性模量小,在切削中容易产生较大形变、回弹、扭曲、震动,造成加工件几何形状跟精度差,表面粗糙度增大,表面粗糙度增大,刀具磨损增加。

 但是这些真的不是问题, 近些年刀具材料的广泛跟加工工艺的不断完善,很好的解决了加工难度大的问题, 而且成本真心比钢高不了太多。设计、制造也是值钱的,材料成本往往只是总成本中最小的一部分。

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之所以钛合金能卖的这么贵,很大一部分和媒体的炒作有关系。而这种炒作就是“科技炒作”——将某种科学技术炒作起来,然后给人一种高高在上的感觉,从而提升市场价,将产业的利润拔高。过去的CD,DVD,现在的打印机,3D打印,都是如此。虽然现在也已经有了便宜好用的产品但是过去来说利用科技炒作提升行价的事情确实存在。因此反对科技炒作,从我做起。

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