隨著航空航天，汽車輕質和生物醫用材料的快速發展，鈦合金材料的研究和應用已成為材料領域的研究熱點之一。中國的鈦儲量居世界第一，探明儲量約占世界總量的38.8％。隨著科學技術的進步，中國形成了從鈦礦到鈦錠再到鈦合金加工的產業鏈。目前，鈦及其合金已被廣泛使用，鈦工業的年均增長率約為8％。上至航空航天、航天器，下至深海、油井，鈦合金的應用越來越廣泛。

　　鈦和鈦合金的工業應用

　　1. 在航空航天領域的應用

　　鈦合金具有低密度，比強度高等優良性能，是一種理想的航空結構材料。目前，鈦合金在航空航天工業中的應用越來越受歡迎。

　　在20世紀50年代，只有少數非承重構件采用鈦合金制成，例如后機身隔熱板，空氣管道和尾門。自20世紀60年代以來，中間機身已經分離。重要的軸承構件，如框架，橫梁和襟翼也逐漸用鈦合金替代鋼。就目前的趨勢而言，新飛機越先進，寬體飛機越多，鈦的用量越大。1970年開始在美國服役使用的戰略運輸機C-5鈦合金的密度為6％，隨后的C-17增加到10.3％。2006年以后，美國第四代戰斗機F22的鈦含量高達39％至41％。

　　中國在鈦合金的研究和應用方面也取得了很大進展。20世紀60年代投入生產的J-7飛機鈦合金零件質量僅為9千克，20世紀80年代生產的殲-8II型鈦合金零件的質量達到93千克。2002年，昆侖渦輪噴氣發動機的設計和成型，鈦的數量增加到15％。

　　此外，航空航天工業中的壓力容器，燃料箱，緊固件，火箭外殼等也使用鈦合金制造。

　　2.在船舶領域的應用

　　鈦是一種化學活性元素，與氧氣具有高親和力。當置于空氣中時，它與氧氣反應，在表面形成致密的TiO2[i]保護膜，保護鈦合金免受外部介質的影響。因此，鈦合金具有良好的耐腐蝕性，在酸，堿和氧化介質中具有良好的化學穩定性，耐腐蝕性優于現有的不銹鋼和大多數有色金屬，甚至可與鉑相媲美。純鈦的硬度約為HV150[ii]，并不算高，但加入合金元素后硬度非常明顯。例如，TA4[iii]的表面硬度大致為HRC30[iv]，超過了傳統的不銹鋼和普通碳鋼材料，它可以超過HRC60；在低溫和超低溫條件下，鈦仍保持其原有的性能，強度和硬度都保持在較高水平，因此鈦合金非常適合船舶部件的生產。例如，主要由鈦合金制成的潛艇可承受4500米的深度而不會受到損壞，而普通鋼制潛艇的這一指數約為300米。

　　自20世紀60年代以來，許多國家已開始研究鈦合金在造船業中的應用，鈦合金具有獨特的物理性能（包括磁性），高比強度和抗沖擊性，優異的耐腐蝕性能，已廣泛應用于船舶，特別是美國和俄羅斯，對鈦合金的研究顯然領先于世界。例如，俄羅斯是世界上第一個開發和使用海洋鈦合金的國家。目前，已建成海洋鈦合金系列系統，開發了各種系列的強度級鈦合金產品，并成功應用于船體，船舶發動機和發電廠。在船舶零件及相應設備上，鈦及鈦合金產品的生產工藝相對成熟。

　　3、在化學工業中的應用

　　鈦具有良好的耐腐蝕性，是化學工業等腐蝕性介質中使用的重要結構材料之一。采用鈦合金代替不銹鋼、鎳基合金等稀有金屬，可有效降低運行成本，延長設備壽命，對提高產品質量，節約能源，降低消耗具有重要意義。

　　近年來，中國化學工業中的鈦合金材料主要用于蒸餾塔，反應器，壓力容器，熱交換器，過濾器，測量儀器，汽輪機葉片，泵，閥門，管道，氯堿生產電極，合成塔襯里和其他耐酸設備襯里等。

　　（1）在氯堿工業中的應用

　　由于氯堿工業使用電解飽和氯化鈉溶液制備氫氧化鈉等，并進一步加工該系列化學產品，因此防腐要求非常高。目前，在氯堿工業中，使用鈦合金材料制備的設備包括濕氯冷卻器，陽極電解槽，脫氯塔加熱管，真空脫氯泵等。例如，在通過鹽電解生產苛性鈉的過程中，產生大量溫度為75-95℃的高溫濕氯氣，會嚴重污染環境。使用鈦合金制成的濕氯氣冷卻器代替石墨冷卻器，取得了良好的效果。

　　（2）鈦合金材料也廣泛用于純堿工業

　　純堿是最基本的化學原料之一。其生產工藝主要采用合成堿法，包括氨堿法和聯合堿法。無論該過程如何，氨和二氧化碳主要用作氣態介質，液體介質主要是具有較高氯離子濃度的溶液。過去，碳化塔管，冷卻器，水晶外冷卻器等大部分主要設備均采用碳鋼和鑄鐵材料制成，其反應塔嚴重腐蝕，經常發生泄漏。但鈦合金材料使用后，發生了很大的變化。例如，大連化學工業有限公司購買了寶雞有色金屬加工廠的TA2[v]管，代替氨冷凝器內的鐵管。經過14年的運行，沒有觀察到腐蝕泄漏。

　　1、鈦是一種理想的醫用金屬材料，具有良好的生物相容性。早在20世紀80年代中期，美國開始開發鈦合金材料，主要用于制造植入人體的醫療器械，假體或人造器官，以及用于輔助治療裝置的鈦合金。

　　如具有高強度和低價格的鈦合金瓷齒是目前我國常用的一種瓷牙。它外形美觀，色澤穩定，可以很好地恢復牙齒的形狀和功能，特別適合對鎳離子敏感的人，可以避免牙齦出血和黑色牙齦現象的發生，此外它的耐腐蝕性也很強，不容易變黑。此種材料生物相容性優于非貴金屬烤瓷牙，使用壽命可長達10年。

　　2、在眼鏡行業的應用

　　鈦金屬日漸成為一種新型的眼鏡架材料。由鈦合金制成的眼鏡架具有高硬度和良好的柔韌性，符合人體工程學，有著光滑的觸感，沒有其他金屬框架的冷感。另外，鈦可以與鎳形成“記憶合金”，即記憶鈦合金。眼鏡架變形后，可以通過在特定溫度下用水清洗來恢復。

　　鈦合金框架的生產過程非常苛刻，不僅有加工步驟，而且需要專用的加工設備和特殊的焊接技術和電鍍工藝，因此鈦合金框架的價格高于其他金屬，然而，隨著人們生活水平的提高，對鈦框架眼鏡的需求也在增加。

　　3、在珠寶行業的應用

　　與金和鉑等貴金屬相比，鈦作為一種新型的首飾材料，不僅具有絕對的價格優勢，還具有其他優勢。①輕，鈦合金密度為黃金的27％，在制作耳環，項鏈等飾品方面具有較大的優勢，可以設計出一些大而獨特的特殊飾品。②鈦具有良好的耐腐蝕性，鈦表面形成的氧化膜非常完整和緊湊。部分損壞后，它會立即修復，不會影響其外觀。③良好的生物相容性，長期接觸后不會引起過敏，特別是對金屬過敏者可以放心使用。④鈦可以著色，可以通過改變氧化膜的厚度來改變顏色，而無需額外的元素。⑤鈦具有高硬度，不易變形。與普通的金銀首飾不同，需要在佩戴一段時間后重新塑造。

　　盡管鈦和鈦合金已經取得了顯著的發展，但由于其加工性能差，鈦精煉和加工成本相當高，從而限制了鈦合金系統的開發和應用。

　　1、加工技術需要改進

　　由于鈦在高溫下具有高化學活性，并且容易被氧，氮和碳等元素污染，因此鈦合金的加工和制造工藝非常高。通常，鈦合金的可加工性僅為鋼的20％至40％。此外，鈦具有高度化學活性，易與氣態雜質結合。當溫度超過600℃時，鈦被氧化成脆化層，即所謂的“組織凝膠化層”;與氫氣產生氫脆性，這加劇了工具的磨損。此外，鈦合金可與工具材料的元素化學鍵合，導致嚴重的粘結磨損。

　　如何進一步開發鈦合金的凈化和合金化工藝，優化加工方法，進一步降低鈦合金產品的制造成本，是推動鈦合金廣泛應用的關鍵。

　　2、研發高附加值高端產品

　　目前，鈦合金加工企業也存在技術水平低，產能過剩的現象。因此，企業需要加大創新力度，生產高附加值的高端產品，提高企業競爭力。

　　2016年12月初，青海合成鈦生產的20噸鈦錠成為全國乃至亞洲最大的單鈦錠。在此基礎上，又成功生產出500mm厚的超大錠，并可直線軋制。它是一塊200mm的膠帶板，直接滾動寬度超過1.8m的寬板，從而顛覆了傳統的軋制工藝，填補了國際技術的空白。該技術大大縮短了加工周期，減少了加工環節，提高了產量，降低了加工成本，擴大了產品的競爭優勢。

　　3、行業標準

　　鈦合金及其制品的制造工藝較高，對生產設備和加工設備的要求也很高，產品的質量控制也存在一定的困難。因此，鈦材料的應用仍然缺乏標準化的行業標準。這意味著鈦合金及其制品的質量控制不能滿足統一的要求，致使產品質量不均勻，這對鈦合金應用的擴展極為不利。

　　總而言之，鈦合金的發展前景可以描述為“明亮和廣泛”，隨著鈦冶煉技術和加工工藝的改進和完善，鈦及鈦合金產品品種將進一步擴大，質量控制水平將進一步提升，其應用領域也將擴大，特別是民用工業。只要人們有需求，就可以實現在珠寶，手機，電腦，拐杖等民用休閑產品的應用。