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摘要 ：我国是钛工业大国，产能与产量已多年位居世界第 一，同时产业结构也在不断优化升级，技术水平也在不断提升， 支撑了行业的快速发展。本文从采选、冶炼、材料加工等方面简 述了近年来我国钛工业取得的技术进展，并提出了目前我国钛 工业技术发展存在的主要问题，分析了我国钛工业技术发展的 潜在趋势， 在此基础上， 对推动我国钛工业高质量发展提出了相 关政策建议。
关键词 ：钛工业,钛资源保障,采选冶工艺,钛材加工技术
1 我国钛工业发展现状
我国钛工业发展始于 1954 年，至今已走过近 70 年的发展历 程。经过长期的技术引进、自主研发与应用推广， 自21世纪以来 我国钛工业进入高速发展阶段，产能与产量已经连续多年占据 世界第一的位置， 目前海绵钛产量占全球比重已经达到六成， 钛 加工材产量稳定增长， 钛产品消费端需求旺盛， 我国已成为名副 其实的世界钛工业大国。
据中国有色金属工业协会钛锆铪分会统计， 2021 年，中国海 绵钛产能达到 18.1万吨，较2020年增加0.4万吨， 同比增长2.3%。 在产量方面，9 家海绵钛主要生产企业共生产海绵钛 139929 吨， 同比增长 13.8%，实现连续七年增长。25 家主要钛锭生产企业生 产钛锭 121303 吨， 比 2020 年增长 1.1%， 连续七年增长。2021 年 中国海绵钛行业技改、扩建、新建项目较多，其中以半流程企业 通过技改升级为全流程企业为主。待技改升级完成之后， 中国海 绵钛行业整体运行效率有望再度得到提升。
依托攀西地区丰富的钒钛磁铁矿资源，在钛精矿开采及海 绵钛生产水平不断提升的同时，我国也在加快钛工业产业结构 优化升级，产品向高端化发展。2021 年，中国 25 家主要钛锭生 产企业共生产钛加工材 135941 吨，同比增长了40.1%，已连续七 年增长。在钛产品结构方面， 钛合金板的产量占到钛材总产量的 51.6%， 棒材产量占到 18.4%， 管材产量占到 11.3%， 锻件产量占 到 6.4%， 钛丝的产量占到 0.9%， 铸件的产量占到 0.6%。2021 年， 中国钛材的总销售量为 123268 吨，净出口量 8565 吨，国内销售 量为 114703 吨，同比增长了 35.8%。
当前，我国钛产品整体消费水平仍处于上升期，高端化工、 航空航天、海洋船舶和体育休闲等中高端领域的钛材需求量平 均增长幅度在20%，医疗行业受疫情影响需求有所回落，电力 和制盐等行业也有小幅增长， 行业整体盈利水平向好。
2 我国钛工业技术进展
2019 年以来， 钛行业企业、科研院所和相关高校在国家相关部委及地方支持下， 积极开展相关技术与产业化攻关， 通过产学 研用相结合、军民融合等形式，取得了一批重大技术成果，进一 步推动技术成果推广与产业化。全国主要海绵钛生产企业通过 多年的技术优化和设备更新， 已逐步向全流程、大型化和精细化 方向发展。我国钛行业结构性调整初见成效， 由过去的中低端化 工、冶金和制盐等行业需求，正快速转向中高端的军工、PTA 和 海洋工程等行业发展，尤其是高端领域的下游紧固件、3D 打印 以及高端装备制造等产品精加工领域。
2.1 采选
中南大学联合攀钢实施了“攀西钛资源整体回收的过程强 化原理及全流程优化实践”项目。项目从钛、铁矿物磁浮分选的 关键科学问题入手，实现了从浮选药剂、浮选工艺、先进装备到 清洁生产的整体技术突破和理论创新，形成了系列关键性技术， 提高了我国钒钛磁铁矿的铁钛资源整体利用水平。
矿冶科技集团有限公司联合有关企业实施了“钒钛磁铁矿 高效绿色综合回收工艺及装备研究”项目。项目针对钒钛磁铁矿 采选技术难题， 原创性地开发了一系列高效分选技术和装备， 形 成了钒钛磁铁矿高效绿色回收新工艺，解决了我国钒钛磁铁矿 选矿能耗及成本攀升、铁精矿杂质含量高、钛资源回收率低等行 业瓶颈问题。通过项目的实施， 四川龙蟒矿冶有限责任公司实现 了钒钛磁铁矿铁精矿TFe 品位相比原水平提升 1.8 个百分点，单 位铁精矿成本相比原水平降低 18.2%，钛精矿成本降低 13.9%， 选铁回收率 64.1%、钛资源利用率 32.5%(对原矿)。
中南大学联合攀钢集团矿业有限公司等完成了“攀枝花钒 钛磁铁矿尾矿中钛资源深度回收技术与示范”项目。借鉴研究成 果中的高效强磁抛尾、新型浮选剂研发、擦磨脱药、尾矿分质处 理等技术， 建成全尾矿深度回收利用示范线， 经过多年的运行及 完善， 2020 年达到年产铁精矿20.13 万 t、钛精矿26.82 万 t。
2.2 冶炼
攀钢集团有限公司实施了“高钙镁低品位钛渣熔盐氯化关 键技术开发及应用”项目。项目利用熔盐氯化较强原料包容性 特点，针对现行熔盐氯化存在氯化炉产能低、工艺难控制、精 TiCl4 品质差成本高等共性技术难题，从氯化基础理论、工艺、 装备到应用的系统研发，形成了具有自主知识产权的低品位钛 渣熔盐氯化技术体系，研制了以“160t/d 大型熔盐氯化炉”为核 心的专用成套装备，国际首次解决了现行氯化技术无法直接用 于我国钛资源的世界难题， 攻克了氯化炉大型化技术瓶颈， 填补 了国内外空白。研究成果在攀钢集团海绵钛分公司成功实施后， 解决了TiCl4 产能不足、熔盐氯化炉大型化、大型熔盐氯化炉稳 定控制、粗TiCl4 杂质分离及稳定控制等一系列技术难题，为高品质海绵钛用TiCl4 原料的降本增效提供了强有力支撑。大型熔 盐氯化炉所产TiCl4 中，83% 用于高品质海绵钛及超软海绵钛生 产、17% 的TiCl4 作为原料成功应用于攀钢 1.5 万 t/a 氯化法钛白 粉示范生产线生产高品质钛白粉。
2.3 材料加工
西部超导材料科技股份有限公司等完成的高性能铌钛超导 线制备成套技术成果，开发出具有自主知识产权的NbTi合金铸 锭熔炼技术和锻造技术，成功制备高均匀性NbTi 合金棒材，打 破了美国华昌公司在这一合金领域的垄断地位 ;开发出大型复 合锭坯的设计和组装制备技术(单重超过 350kg) , 实现了万芯 级NbTi/Cu 多芯复合超导锭坯一次性包套组装和加工，突破了 大挤压比制备复合棒坯制备技术瓶颈 ;成功研发出细芯NbTi 超导线材(单根芯丝尺寸小于 8微米) 实用化长线加工技术，制 备出万米级的多芯NbTi 超导线材，最长线材大于 50000 米，打 破了细芯铌钛超导线在低温超导材料工程制备领域的纪录并达 到世界领先水平。制备的万米级NbTi 超导线材临界电流密度在 4.2K、5T条件下达到了 3120A/mm2.超过了法国ALSTOM公司、 德国 EAS 公司、日本JASTEC 公司等世界上著名超导线材生产 企业的性能指标。成果填补了NbTi 超导线材批量化制备技术的 空白，打破了长期以来制约我国相关领域超导线材依赖进口的 局面。
西北有色金属研究院实施了“超塑成型用TA1 钛合金超细 晶板材制备技术”项目。项目以TA15合金复杂薄壁结构件为典 型件，开展TA15 超细晶板材制备技术研究，以突破TA1 钛合金 板材晶粒度难控制、各向异性控制水平差、板材平直度较难控 制等关键技术，实现高性能TA15 超细晶板材制备与应用。通过 项目研究制备的TA15 钛合金超细晶板材，已经向多家航空航天 单位供货，近年来累计供货 100 多吨，该项目带来的间接经济效 益约数亿元。项目结束了我国超塑性TA15 钛合金板材制备和耐 500℃钛合金薄壁结构件应用领域空白的历史，满足了飞行器复 杂结构件的需求，显著推动我国钛合金超细晶板材制备技术的 提升，为超塑成形工艺的实现及在新型号上的推广应用提供工 艺基础和条件支撑。同时该技术在我国军用及民用领域拥有巨 大的应用潜力和经济价值。
湖南湘投金天科技集团有限责任公司开发了“大卷重宽幅 钛带卷和薄壁钛焊管”的关键制备技术，开发出具有自主知识 产权的热、冷轧钛带卷和钛焊管产品，整体技术达到国际先进 水平。项目产品打破国外在钛材深加工领域的技术封锁，替代 进口，从根本上扭转了我国钛带卷、钛焊管长期依赖进口的被 动局面。
宝钛集团有限公司联合有关单位完成了“全海深载人潜水 器用钛合金载人舱研制”，填补钛合金领域多项技术空白，为我 国载人深潜装备制造提供了关键材料支撑。
中南大学联合湖南金天钛业等实施了“航空结构用钛合金 的高质量高效率制备技术及应用”项目。项目团队提出“组织遗 传调控”创新思路，并贯穿熔铸 - 自由锻 - 模锻整个制造过程， 突破了钛合金熔铸柱状晶轴向稳态生长控制、自由锻组织高均匀性调控、模锻高稳定性控制等系列核心技术，实现了TA15、 Ti6Al4V、TB6、Ti5553 等航空结构用钛合金的高质量高效率制 备，整体技术达到国际先进水平，大规格铸锭制备技术特色鲜 明。基于项目技术创新成果，现已建成湖南金天钛业科技有限 公司 2500 吨航空钛合金生产线， 生产的Ti6Al4V、TB6、TC17、 TA15、Ti5553 等棒材、锻坯产品已应用于航空领域，并满足相 关制品标准要求。该技术将进一步推广应用到其他新型钛合金 材料上。
沈阳铸造研究所有限公司等实施了“高端装备大型复杂钛 合金关键承力构件精密成形技术及装备”项目。项目突破了高性 能铸造钛合金优化设计、大容量熔铸装备开发、高均质高纯净熔 炼、高适应熔模陶瓷 / 复合硬模铸型制备等关键技术，形成了一 整套高质量复杂钛合金精密铸造技术。目前， 技术成果已应用于 沈阳铸造研究所有限公司在航天、航空、武器等领域装备的研制 与生产， 建成了 9500m2 钛合金产业化基地，拥有完整的产业化 结构体系，形成了多条大型复杂钛合金铸件的精密铸造柔性生 产线， 生产线以具有国际先进水平的数字化制造装备为单元， 逐 步实现了多领域、多品种大型复杂钛合金铸件的定制化、模块 化、批量化生产，生产基地已具备年产优质大型钛合金铸件 400 吨以上的生产能力。通过项目推广应用， 已为我国长征五号运载 火箭、探月工程(嫦娥系列)、火星探测(天问一号)、空间站计 划(天宫系列)、载人航天工程(神舟系列)、大飞机等重大工程 和新型航空发动机、燃气轮机、高速飞行器、新型武器等装备配 套了数百种高性能钛合金铸件，产品还应用在舰船、汽车制造、 医疗、能源、化工等领域。
北京科技大学等实施了“高性能粉末冶金钛基材料制备关 键技术及应用”项目。项目围绕低成本粉末开发、复杂构件成形 工艺、服役性能调控等关键科学和技术问题， 在国家重点研发计 划、国家自然科学基金、国防基础科研以及产学研企业合作项 目的支持下，系统性开展了钛基材料近终形制造理论及应用研 究，建立了具有我国自主知识产权的粉末冶金钛基材料全流程 技术体系。基于研究成果，建立20 多条制粉及近终形制品生产 线，实现了多种钛基球形粉末及多种医疗、智能穿戴等领域钛基 制品的批量化生产。开发出多种航空航天、国防军工等领域应用 关键部件，完成预研及批量供货的产品包括某型号飞行器密封 套件、某型号直升机左右支臂、航天器空间桁架结构用空心节点 球、航天飞行器喷管、某型号导弹组合壳体等。产品使用单位包 括北京卫星制造厂有限公司、太原航空仪表有限公司、航天增材 科技(北京) 有限公司、广州雷佳增材科技有限公司、沈阳度维 科技开发有限公司等二十余家，推动了钛基材料在制造业各领 域的广泛应用， 取得了广泛的经济社会效益。
3 我国钛工业技术发展存在的问题
从国际环境看，受国际疫情影响，全球钛原料供应收到一定 冲击， 我国钛原料进口的不确定性进一步加剧， 下游企业需要应 对价格上涨和交货周期延长的形势转变，面临更高的市场风险。 疫情期间， 我国钛产品进出口总量明显减少， 但在国内有效防控措施下也在逐渐恢复。进口方面， 虽然大部分产品进口量均有所 下降，但是航空航天等高端领域用钛合金丝材和钛合金粉末仍 保持稳定增长，这反映出国产钛材在高端紧固件和 3D打印等领 域还难以满足国内需求，而钛合金薄板和厚板的进口量虽略有 减少但基本稳定，反映出中国在高端领域的钛合金薄板和厚板 对国外仍有一定依赖。通过装备提升和技术创新， 国内企业也将 持续缩小与国外的差距。另外， 当前俄乌战争对全球形势的复杂 影响，给钛领域的国际合作与进出口等均带来诸多不确定影响， 需积极应对。
从我国钛工业自身发展看，当前我国钛行业仍存在产品同 质化、中低端产品产能过剩、先进技术成果推广应用水平不足、 产品稳定性一致性及综合应用评价等与国外还有很大的差距等 问题，特别是在航空航天、海洋船舶、核电等重要应用领域还存 在瓶颈需要突破， 技术瓶颈主要表现在以下几方面 ：
3.1 资源保障能力有所欠缺
目前我国钛资源要依赖进口，随着航空级海绵钛需求的快 速增长，高端应用领域对原料的稳定供应和品质提出了更高的 要求。由于海绵钛生产企业绝大多数缺乏资源保障， 这也对高端 产品长期稳定供应、产品质量和成本造成很大的影响， 难以满足 未来的长期稳定需求。
3.2 采选冶工艺有待改进
目前的采选冶工艺主要是以化工应用为基础，长期存在高 品质原料海绵钛零级品率低、批次质量不稳定等因素， 从而造成 了钛合金在高端应用领域批次质量不稳定的问题，因此需要进 一步改进。
3.3 钛加工材质量有待提高
我国高端领域应用的钛合金挤压型材、模锻件、大型钛合金 宽厚板、大型钛合金铸件、航空紧固件用钛合金丝材等产品的品 质与国外有较大差距， 亟需提升。
3.4 生产应用工艺技术与应用评价技术体系有待完善
目前我国在设计许用应力、安全系数选取、合金系研究、抗 腐蚀、抗爆冲击、断裂与疲劳、加工工艺特别是焊接工艺等技术 上仍达不到于国际先进水平，需要建立更加完善的应用评价技 术体系。
3.5 技术壁垒有待突破
钛合金因为牌号复杂、品种多、规格多、批量小，生产工艺 特殊， 世界上仅有美国、俄罗斯等少数国家具有原创和较深的技 术积累。中国大部分的牌号都是仿制的， 很多加工工艺掌握不充 分，技术壁垒未完全突破， 特别是高端产品性能和国外相比还有 一定的差距。
4 我国钛工业技术发展趋势
虽然我国在海绵钛制备新技术、钛合金生产技术、成型技术 等方面也取得显著的研究成果，但与美国、俄罗斯和日本相比， 钛加工材在质量稳定性、产品规格及品种等方面还有一定的差 距，因此这也成为我国钛工业未来技术提升的重要着力点之一。 总体而言， 我国钛工业技术发展趋势集中在以下几方面 ：
(1) 强化资源保障能力，提高钛资源综合利用水平。研发低 品位钛资源清洁利用技术及装备，开发钒钛磁铁矿中钛资源高 效回收关键技术、返回料高效利用技术。
(2) 提升钛合金材料综合性能。提高钛合金铸锭均匀性、大 型钛合金锻件组织均匀性、钛合金材料性能稳定性控制能力， 开 发低成本挤压型材产业化制备与应用评价技术。
(3) 加强材料加工工艺研究及推广应用，如 ：3D 打印粉体 制备、大型构件快速成型技术与应用、超长钛合金钻管、高端紧 固件开发与应用等。研发大规格钛合金管材低成本制备技术、高 强损伤容限钛合金及其低成本制备技术、海洋环境钛合金结构 高效焊接及成型关键技术、深海石油开采轻量化钛合金隔水管 研制及应用、新型极低温钛合金研制、核乏燃料后处理用中强耐 蚀钛合金研制、钛合金植入物激光增材制造关键技术等。
(4) 开展海绵钛制备颠覆性技术研究。研发熔盐电解提钛工 艺，该工艺为短流程低成本清洁型电化学提钛新技术， 改变传统 的沸腾氯化镁还原 Kroll 法，以二氧化钛和石墨为原料，真空碳 热还原制备出导电性良好的TiCxOy，并作为可溶性阳极在高温 熔盐体系中电解得到金属钛。研发以氧化钛为原料先镁热自蔓 延初级还原 - 钙热深度还原制备还原钛粉与钛合金粉的低成本 清洁制备关键技术， 该技术可以降低 30% ~ 40% 的生产成本。
5 推动钛工业高质量发展相关政策建议
当前国际形势复杂多变，我国钛工业正面临新的机遇与挑 战。面对新的形势，应当充分发挥钛行业的优势，在体制创新、产 业布局、原料供应、生产制造工艺、材料加工及装备研发等方面， 以军民融合为契机，联合攻关，系统布局，进一步构建高端钛合 金供应链体系， 从而实现行业高质量发展。对此提出如下建议 ：
5.1 加强资源供应保障
为满足我国航空航天等高端领域的长期需求，制定国家战 略，借鉴俄罗斯发展经验，从钛砂矿入手，整合中国钛产业链， 从政局稳定的国家收购高品质的钛砂矿资源，以满足国内高品 质原料的长期稳定供应， 并适时进行优质资源储备。
5.2 打造高端领域钛合金加工材供应体系
引进国外先进技术与工艺装备，提高海绵钛的零级品率和 批次稳定性。整合国内钛加工企业，从熔炼、锻造、轧制、挤压、 开坯等各个环节完善钛合金材加工工艺，建立批次稳定的高品 质钛加工材供应渠道， 建立完善的高端材料供应体系。
5.3 搭建创新联合体，开展军民协同创新
建立应用技术基础数据库，建立钛材料的表征评价平台。进 一步完善技术指标和技术加工路线、检验检测标准等钛合金材 料体系。设立专项项目及资金，支持军民融合深度发展。通过军 方需求牵引企业开展针对性的技术研发，促进提升高端钛合金 材高端化研发能力。加快推广可民用的军用成果， 促进企业整体 材料研发与生产水平提升。
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