中國粉體網訊 中國坐擁全球儲量第一的鈦資源,如何將這一“寶藏金屬”轉化為高附加值產業,正成為新材料領域最熱門的議題之一!鈦及鈦合金憑借“比鋼輕、比鋁硬、耐腐蝕、生物相容”的卓越性能,早已不僅是航空航天的“貴族材料”,更在醫療植入、新能源汽車、高端體育器材等領域掀起應用狂潮。隨著低空經濟的崛起,一場“鈦”金屬的產業革命正在加速到來!
鈦合金性能優勢巨大
高強度特性
鈦合金的密度大約為4.51g/cm3,大約僅為鋼的60%。盡管純鈦的密度與普通鋼相近,但某些高強度鈦合金的強度卻超越了許多合金結構鋼。
出色的抗蝕性
鈦合金在潮濕的大氣和海水介質中表現出卓越的抗蝕性,遠勝于不銹鋼。它對點蝕、酸蝕、應力腐蝕具有極強的抵抗力,同時也能有效抵御堿、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等的腐蝕。
優良的低溫性能
鈦合金在低溫和超低溫環境下仍能保持其良好的力學性能。例如,間隙元素極低的TA7鈦合金,在-253℃下仍能保持一定的塑性,使其成為重要的低溫結構材料。
低空產業崛起,鈦合金扮演關鍵角色
飛行汽車
飛行汽車在制造上主要涉及的金屬材料包括釹鐵硼、鎂合金以及鈦合金。傳統汽車緊固件通常使用鋼材原材料,飛行汽車的結構安全需求高,其對緊固連接系統的穩定性需求要高于傳統航空飛機以及汽車,通常使用鈦合金制造機體緊固件。
飛行汽車的制造過程中,鈦合金還廣泛應用于其他關鍵部位,如發動機支架、起落架等。這些部件對材料的強度、剛性和耐腐蝕性都有極高要求,而鈦合金正是滿足這些要求的理想選擇。此前,鉑力特就使用鈦合金+3D打印的技術配合小鵬匯天的飛行汽車研發。
小鵬匯天的卡鉗支架 來源:鉑力特官網
光大證券結合各金屬材料的單耗數據及其全球供應量數據,計算并比較了1萬輛飛行汽車對各金屬材料的需求量占其總供應比重,結果為鈦合金(0.27%)>釹鐵硼(0.04%)>鎂合金(0.02%),鈦合金需求占比遠高于釹鐵硼和鎂合金。這一數據充分說明了鈦合金在飛行汽車制造中的重要地位。
無人機
機身結構:鈦合金的輕量化特性使得其成為無人機機身結構的理想材料。采用鈦合金制造的無人機機身能夠顯著減輕重量,提高飛行效率和續航能力。例如,大疆Phantom 4 Advanced無人機采用了鈦合金機身結構,相比傳統材料,其重量和飛行效率都有顯著提升。
大疆Phantom 4 Advanced無人機 來源:大疆官網
螺旋槳:鈦合金螺旋槳具有輕量化、高強度和耐腐蝕等優點,能夠提高無人機的性能表現。例如,由澳大利亞CSIRO scope公司與墨爾本大學的學生聯合生產的螺旋槳用于制造叢林滅火無人機。不僅滿足了輕量化需求,同時提高了飛行穩定性和操控性。
鈦合金制作的螺旋槳 來源:思泰達材料
鈦合金在低空經濟的市場前景展望
需求增長
隨著低空經濟的蓬勃發展,飛行汽車、無人機等低空交通工具的需求將持續增長。這將帶動對鈦合金等高性能材料的需求增長。根據光大證券的研報預測,到2050年,全球將有近16萬臺飛行汽車投入使用。
產業鏈協同
鈦合金產業鏈將實現更加緊密的協同合作。從原材料開采、冶煉到加工制造、應用開發等各個環節將形成更加完善的產業鏈體系。這將有助于提升鈦合金產業的整體競爭力。
鈦合金作為低空經濟中的關鍵材料,將在未來發揮更加重要的作用。隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大,鈦合金將在飛行汽車、無人機等領域得到更廣泛的應用,為低空經濟的繁榮發展做出重要貢獻。
參考來源:
沈潔.易加工髙強鈦合金成分設計與組織性能調控
小鵬汽車、亞洲新材、思泰達材料、大疆無人機、鉑力特官網
光大證券
(中國粉體網編輯整理/月明)
注:圖片非商業用途,存在侵權告知刪除!