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1概论1

1.1 钛发展简史1

1.2 钛和钛合金制品的应用领域2

1.3 钛和钛合金及钛材制品分类4

参考文献8

2钛和钛合金的主要性质10

2.1 物理性质10

2.2 化学性质11

2.3 晶体结构13

2.4 弹性特征14

2.5 形变模式15

2.5.1 滑移模式16

2.5.2 孪晶形变17

2.6 相图19

2.7 相变23

2.7.1 马氏体相变23

2.7.2 形核与扩散生长25

2.8 硬化机理27

2.8.1 α相硬化27

2.8.2 β相硬化28

2.9 一些基本的物理化学性能32

2.9.1 扩散性33

2.9.2 腐蚀行为35

2.9.3 氧化性38

参考文献39

3我国钛工业发展状况42

3.1 海绵钛42

3.1.1 我国海绵钛进出口情况分析45

3.1.2 我国海绵钛需求情况分析45

3.1.3 我国海绵钛生产的主要特征及在全球中的地位46

3.2 钛锭47

3.2.1 我国钛锭的主要生产企业49

3.2.2 我国钛锭的进出口及需求50

3.3 钛合金51

3.3.1 高温钛合金51

3.3.2 高强钛合金52

3.3.3 船用钛合金53

3.3.4 阻燃钛合金54

3.3.5 低成本钛合金55

3.3.6 低温钛合金55

3.3.7 医用钛合金56

3.4 钛加工材58

3.4.1 我国钛加工材生产企业情况及进出口分析61

3.4.2 我国钛加工材需求情况分析62

3.4.3 我国钛加工材生产的主要特征及在全球中的地位65

3.5 钛装备66

3.6 钛加工材在各行业的应用68

3.6.1 化工行业应用情况69

3.6.2 PTA行业应用情况74

3.6.3 无机盐行业应用情况77

3.6.4 航空航天领域应用情况78

3.6.5 体育休闲领域应用情况83

3.6.6 医疗领域应用情况84

3.6.7 冶金领域应用情况85

3.6.8 电力领域应用情况86

3.6.9 船舶领域应用情况93

3.6.10 汽车行业应用情况100

3.7 国内主要生产企业103

3.7.1 遵义钛业股份有限公司103

3.7.2 宝钛集团有限公司105

3.7.3 湖南湘投金天科技集团有限责任公司110

3.7.4 西部超导材料科技有限公司113

3.7.5 西部材料股份有限公司117

参考文献118

4国外钛工业发展状况119

4.1 世界钛工业的发展119

4.2 海绵钛125

4.2.1 全球海绵钛的产量125

4.2.2 全球海绵钛贸易情况126

4.3 国外海绵钛生产企业概况127

4.3.1 美国的海绵钛生产企业127

4.3.2 日本的海绵钛生产企业128

4.3.3 独联体海绵钛生产企业131

4.4 国外钛锭的产能、产量和贸易135

4.4.1 国外钛锭的产能和产量135

4.4.2 国外钛锭的贸易136

4.5 国外钛材的产能、产量和贸易136

4.5.1 国外钛材的产能和产量136

4.5.2 国外钛材的贸易137

4.6 国外钛材的应用领域138

4.6.1 钛材在国外各个领域的应用138

4.6.2 美国钛材在各领域的应用139

4.6.3 日本钛材在各领域的应用139

4.6.4 俄罗斯钛材在各领域的应用140

4.6.5 各地区国家钛材应用领域的差异140

4.7 各国在世界钛行业中的地位及影响141

4.7.1 各国地位综述141

4.7.2 各国主要海绵钛和钛材生产企业概述141

4.8 世界钛行业发展分析146

4.8.1 全球6次大的波动情况分析146

4.8.2 全球钛材企业的上、下游合作情况147

参考文献147

5钛资源及钛矿的采选149

5.1 钛矿类型149

5.2 国外钛资源151

5.3 国外钛矿的生产状况152

5.4 我国钛资源154

5.5 我国钛矿的生产状况155

5.6 钛矿的开采和选矿156

5.6.1 钛矿的开采及应用156

5.6.2 钛铁矿及相关矿物的物理性质157

5.6.3 矿物的选矿方法158

5.6.4 钛矿的选矿160

5.7 【例1】提高钛粗精矿品位的研究163

5.7.1 试验研究方法及技术路线163

5.7.2 试验的主要设备164

5.7.3 原矿工艺矿物学研究164

5.7.4 主要矿物的选矿工艺特征166

5.7.5 粗精矿工艺矿物学研究173

5.7.6 选矿试验研究176

5.7.7 验证试验197

5.7.8 主要结论199

5.8 【例2】钛选厂的流程考察及改进研究200

5.8.1 试验研究方法200

5.8.2 钛选厂流程考察201

5.8.3 验证试验及现场改造216

5.8.4 选钛工艺试验研究222

5.9 钛选厂尾矿的综合回收利用研究235

5.9.1 试验研究方法及矿样工艺矿物学分析235

5.9.2 选矿试验研究239

参考文献263

6富钛料的生产269

6.1 富钛料概述269

6.2 还原锈蚀法生产人造金红石270

6.3 稀硫酸浸出法生产人造金红石270

6.4 稀盐酸浸出法生产人造金红石271

6.5 选择氯化法生产人造金红石272

6.6 电炉熔炼法生产钛渣272

6.6.1 国外钛渣生产状况273

6.6.2 国内钛渣生产状况276

6.7 钛精矿直接制取富钛料工艺研究277

6.7.1 研究内容277

6.7.2 试验原理277

6.7.3 试验材料及方法285

6.7.4 试验结果及讨论291

6.7.5 小结303

6.8 大型密闭直流电弧炉冶炼钛渣研究304

6.8.1 直流电弧炉概述304

6.8.2 钛渣冶炼工艺流程概述306

6.8.3 DC炉的结构308

6.8.4 DC炉还原冶炼原理分析309

6.8.5 DC炉冶炼钛渣半工业试验315

6.8.6 DC炉工业试生产320

6.8.7 DC炉烟气处理系统分析及利用345

6.8.8 DC炉熔炼酸溶渣工艺控制360

6.8.9 小结370

6.9 大型密闭直流电弧炉冶炼钛渣烟尘回收利用研究371

6.9.1 钛渣烟尘371

6.9.2 钛渣烟尘的酸浸试验373

6.9.3 钠化焙烧－浸出－煅烧制取富钛料试验研究378

6.10 电炉钛渣制备富钛料研究386

6.10.1 电炉钛渣制备富钛料的研究现状386

6.10.2 电炉钛渣的相组成和形成机理研究388

6.10.3 电炉钛渣常压酸浸试验研究390

6.10.4 试验结果与讨论391

6.10.5 电炉钛渣高压酸浸试验研究394

6.10.6 电炉钛渣高压碱浸酸浸试验研究399

6.10.7 小结414

参考文献415

7高品质钛渣（UGS）的制备426

7.1 绪论426

7.2 UGS渣的研究现状426

7.3 UGS钛渣生产工艺机理研究的研究内容及难点427

7.3.1 主要研究内容427

7.3.2 技术难点428

7.4 技术指标及工艺路线428

7.4.1 技术指标428

7.4.2 工艺路线428

7.5 钛渣焙烧－酸浸工艺研究429

7.5.1 钛渣性质429

7.5.2 钛渣焙烧试验参数的影响430

7.5.3 钛渣酸浸试验条件的影响432

7.5.4 过程机理研究433

7.5.5 钛渣品位436

7.5.6 小结438

7.6 钛渣焙烧－酸浸过程的热力学438

7.6.1 热力学机理438

7.6.2 钛渣焙烧热力学441

7.6.3 不同碱渣比对钛渣改性效果的影响442

7.7 钛渣焙烧－酸浸过程中的动力学446

7.7.1 动力学机理446

7.7.2 焙烧动力学449

7.7.3 动力学计算450

7.7.4 试验验证453

7.8 酸浸动力学454

7.8.1 不同酸浸温度对酸浸效果的影响454

7.8.2 不同酸浓度对酸浸效果的影响454

7.8.3 不同搅拌速度对酸浸效果的影响455

7.8.4 酸浸动力学计算456

7.8.5 试验验证457

7.8.6 小结459

7.9 制粒工艺及机理研究459

7.9.1 制粒机理459

7.9.2 制粒工艺460

7.9.3 制粒评价体系462

7.10 技术总结462

参考文献463

8钛生产及成型工艺技术465

8.1 海绵钛生产465

8.2 熔炼469

8.2.1 真空电弧重熔（VAR）470

8.2.2 冷床熔炼（CHM）473

8.2.3 与熔炼相关的缺陷476

8.3 主要工艺479

8.4 部件成型484

8.4.1 锻造484

8.4.2 环形轧制486

8.4.3 金属切削（机加工）489

8.5 近净成型工艺490

8.5.1 铸造490

8.5.2 粉末冶金493

8.5.3 激光成型496

8.5.4 传统片材的成型498

8.5.5 超塑成型和扩散黏结499

8.6 常规连接方法503

8.6.1 熔焊503

8.6.2 摩擦焊508

8.7 表面处理511

8.7.1 喷射硬化511

8.7.2 激光冲击工艺514

8.7.3 化学铣削（蚀刻）516

8.7.4 电化学加工517

8.8 检测方法518

8.8.1 超声波检测519

8.8.2 射线检测522

8.8.3 表面侵蚀检测522

8.8.4 涡流探伤523

8.8.5 染色探伤524

8.8.6 表面复型法525

8.9 表征方法526

8.9.1 光学显微镜526

8.9.2 电子显微镜528

8.9.3 X射线衍射534

8.9.4 机械测试535

8.10 一些新的进展536

8.10.1 钛的新生产方法536

8.10.2 摩擦搅拌处理538

8.10.3 低塑性抛光540

8.10.4 聚焦离子束仪的应用543

8.10.5 用于结构／性能相关性的神经网络547

参考文献551

9工业纯钛（CP钛）和α合金555

9.1 加工和微观结构556

9.1.1 材料加工556

9.1.2 零件加工工艺560

9.2 微观结构及组成和性质561

9.3 性质和应用570

参考文献573

10（α＋β）合金575

10.1 加工工艺和微结构575

10.1.1 完全片状微结构575

10.1.2 双相微结构578

10.1.3 完全等轴微结构581

10.2 微结构和力学性能585

10.2.1 完全片状微结构586

10.2.2 双相微结构592

10.2.3 全等轴微结构597

10.2.4 时效和氧含量的影响601

10.2.5 β相中次生α相的作用604

10.2.6 晶体织构的作用606

10.3 性质和应用609

参考文献614

11高温钛合金617

11.1 加工工艺和微结构618

11.2 微结构和力学性能619

11.3 性质和应用624

11.4 新的进展626

11.4.1 静态疲劳强度626

11.4.2 Ni杂质对蠕变强度的影响632

参考文献634

12 β钛合金636

12.1 加工工艺和微结构636

12.1.1 β退火微结构636

12.1.2 β加工工艺微结构640

12.1.3 完全转变加工工艺微结构642

12.1.4 双相微结构644

12.2 微结构和力学性能647

12.2.1 加工工艺路线的影响648

12.2.2 时效硬化影响657

12.2.3 β晶粒尺寸影响660

12.3 性能和应用662

12.4 一些新的进展667

12.4.1 屈服应力对Ti-6246性能的影响667

12.4.2 Ti-5553性能的优化671

12.4.3 β21S中α析出物分布672

参考文献675

13钛基金属间化合物678

13.1 合金化和微结构678

13.2 微结构和性能687

13.2.1 α2合金和斜方晶系合金687

13.2.2 γ合金692

13.3 应用693

13.4 γ合金LPT叶片696

参考文献700

14钛基复合物703

14.1 加工工艺703

14.2 性质707

14.2.1 拉伸性能707

14.2.2 疲劳性能708

14.2.3 蠕变性能710

14.3 应用711

参考文献714

15氢化钛及合金粉的制备716

15.1 概述716

15.1.1 技术原理及创新点716

15.1.2 创新点分析719

15.2 与国内外相关技术比较719

15.3 技术分析721

15.3.1 技术目标721

15.3.2 技术目标实现情况721

15.3.3 试验方案确定721

15.4 氢化工艺研究722

15.4.1 钛吸氢机理研究722

15.4.2 氢化工艺研究724

15.4.3 球磨工艺研究727

15.4.4 破碎分级工艺研究729

15.4.5 脱氢工艺研究732

15.5 生产线的建设738

15.5.1 主要建设内容738

15.5.2 安全防爆措施739

15.5.3 生产线主要设备740

15.5.4 生产线运行效果740

15.5.5 高品质氢化钛及钛粉制备742

15.6 氢化合金粉末制备研究745

15.6.1 氢化铌及氢化锆制备工艺研究745

15.6.2 Ti-13Nb-13Zr氢化合金粉的研究747

15.6.3 铝合金添加剂的制备750

参考文献753

16钛眼镜型材和加工工艺754

16.1 概述754

16.2 生产工艺流程确定754

16.3 钛眼镜型材加工工艺754

16.3.1 试验主要设备754

16.3.2 原料选择756

16.3.3 辊拉模及压力模的设计和制作756

16.3.4 润滑剂的选择758

16.3.5 清洗、碱洗、酸洗工艺条件确定759

16.3.6 热处理工艺条件确定760

16.3.7 焊接工艺确定761

16.3.8 产品的表面处理762

16.3.9 产品的校直763

16.3.10 各工序型材质量检验763

16.4 试验结果和讨论764

16.4.1 钛槽形丝产品764

16.4.2 α型钛铰链产品765

16.4.3 电焊丝产品765

16.4.4 主要工序讨论766

16.4.5 小结772

16.5 β钛合金眼镜型材研制772

16.5.1 新型β钛合金的成分设计和制备工艺条件772

16.5.2 β钛合金的金相组织777

16.5.3 β钛合金断口分析778

16.6 β钛合金眼镜型材加工工艺778

参考文献780

17生物医用钛及钛合金的粉末冶金制备工艺783

17.1 绪言783

17.1.1 生物医用金属材料783

17.1.2 生物医用钛及钛合金786

17.2 钛及钛合金的传统粉末冶金制备方法792

17.3 钛及钛合金的新型粉末冶金制备方法793

17.4 国内外采用粉末冶金工艺制备钛及钛合金的研究状况794

17.4.1 国内研究进展794

17.4.2 国外研究进展795

17.5 试验方法及基本工艺797

17.5.1 试验原料、仪器及设备797

17.5.2 试验方案801

17.5.3 样品特性测量与表征801

17.6 烧结过程中氢化物脱氢热力学和动力学分析803

17.6.1 引言803

17.6.2 氢化物脱氢的热力学804

17.6.3 氢化钛压坯脱氢动力学分析809

17.6.4 小结814

17.7 氢化钛烧结脱氢规律研究815

17.7.1 引言815

17.7.2 Ti-H体系815

17.7.3 TiH2脱氢规律研究817

17.7.4 TiH2烧结脱氢工艺的选择824

17.7.5 小结824

17.8 氢化钛烧结制备纯钛及Ti-6Al-4V合金研究825

17.8.1 引言825

17.8.2 试验过程825

17.8.3 TiH2烧结制备纯钛工艺影响因素研究827

17.8.4 纯钛烧结样的性能测试分析837

17.8.5 氢化钛烧结制备Ti-6Al-4V合金研究841

17.8.6 纯钛及Ti-6Al-4V合金烧结样压力加工848

17.8.7 小结851

17.9 粉末冶金法制备Ti-13Nb-13Zr合金的研究853

17.9.1 引言853

17.9.2 合金配制及粉末混合854

17.9.3 冷等静压成型854

17.9.4 脱氢－烧结工艺选择856

17.9.5 Ti-13Nb-13Zr合金烧结工艺研究859

17.9.6 近净成型生物医用人体骨骼的研制872

17.9.7 Ti-13Nb-13Zr合金烧结样物相分析873

17.9.8 Ti-13Nb-13Zr合金烧结组织和性能875

17.9.9 小结879

参考文献881

18钛的特殊性质和其他一些应用887

18.1 超导性887

18.2 阻燃性890

18.2.1 钛燃烧现象学891

18.2.2 降低燃烧危险的合金选择892

18.3 储氢893

18.4 形状记忆效应894

18.4.1 形状记忆效应现象894

18.4.2 形状记忆合金的应用897

18.5 汽车上的应用898

18.6 与体育相关的应用899

18.7 外观上相关应用901

18.8 钛的一些新进展903

18.8.1 生物医学材料903

18.8.2 外观上应用的相关问题905

参考文献907

附录909

附录A 相关元素相对原子质量一览表909

附录B 相关化合物相对分子质量一览表909

附录C 相关物质的焓910