利泰金屬淺談2025年國內外鈦板的先進制造工藝與技術挑戰

2025年，鈦板軋制工藝迎來顯著創新。陜鋼集團漢鋼公司繼成功軋制3050mm寬幅TC4ELI鈦合金板材后，又完成了3200mm超寬幅TC4ELI鈦板軋制。其研發團隊針對鈦合金高變形抗力、快速溫降和超寬特性，優化多火次軋制技術，精準控制加熱曲線與道次變形量，保障板材組織性能均勻。同時，依托自主研發的軋制模型與電加熱爐裝備，攻克板形平直度與厚度精度控制難題。在生產中嚴格執行坯料表面清理等標準化操作，動態調整工藝參數，實現軋制穩定性與成品質量雙提升。此外，漢鋼公司在高強韌性寬幅特厚鈦合金中厚板生產中開發的多火次軋制技術，也解決了行業生產技術難題。

材料與涂層技術取得關鍵突破。在PEM電解槽領域，鈦氈作為雙極板核心材料，因PEM電解槽陽極側環境苛刻，鈦金屬耐腐蝕性優異成為首選，但鈦板成本高且性能影響設備壽命與制氫效率。當前研究聚焦涂層優化，如新型Ti?O?涂層因高導電性和耐腐蝕性成熱點，通過PVD工藝降低低銥/鉑涂層厚度，提升結合強度；治臻股份開發的EC500極板采用梯度孔隙鈦基體+納米涂層，使壽命延長至1萬小時以上。在航空航天領域，針對TA15鈦合金彈性模量低、切削溫度高的特性，開發出PVD+AlTiN涂層刀具，優化幾何參數后銑削效率提升40%。

從產業化看，國內外呈現不同態勢。國內寶鈦集團實現3.2m寬幅TC4板材量產，漢鋼公司鈦板項目累計完成訂單900余噸，完成17個牌號加工軋制。然而，國內在大尺寸板材軋制（如寬幅軋機軋制力不足）、表面涂層技術（耐磨性和耐蝕壽命落后）、成本控制（海綿鈦電解能耗高）及循環再生（高純度再生技術未突破）等方面與國際存在差距。在應用上，鈦板持續拓展新領域。海洋工程中，Ti75鈦板用于潛艇殼體、海水淡化設備等，“奮斗者”號升級版采用旋壓成形+梯度熱處理的Ti75耐壓殼，耐壓達130MPa。航空航天領域，TA15鈦合金用于航空發動機壓氣機葉片、機身結構及航天發動機噴管延伸段等。醫療領域，3D打印多孔鈦板逐步推廣，消費電子領域雖超薄板軋制尚未突破，但隨著技術發展，未來應用潛力巨大。以下是利泰金屬基于2025年國內外鈦板最新研究成果綜合分析，依據權威行業報告和前沿技術文獻整理：

一、先進制造工藝與技術突破

1、寬幅軋制技術

國內突破：陜鋼集團漢鋼公司于2025年4月成功軋制3050mm寬幅TC4ELI鈦板，5月進一步突破3200mm超寬幅板材，攻克了高變形抗力鈦合金的板形平直度與厚度精度控制難題。其核心創新包括：

多火次軋制工藝優化，精準控制加熱曲線（終軋溫度≥800℃）；

自主研發軋制模型與電加熱爐裝備，動態調整輥縫傾動量。

國際對比：美國ATI已實現4500mm寬板軋制，國內仍存在軋機噸位差距（4.5萬 vs 6萬噸）。

2、低溫軋制與熱處理

純鈦板微觀組織優化：

在77K超低溫條件下軋制，晶粒細化至微米級，屈服強度提升至1040MPa（室溫軋制為800MPa）；

結合623K/30min退火，延伸率恢復至20%，實現強韌協同。

3、高效節能工藝

重慶鋼鐵發明專利“鈦板材加熱軋制方法”：

利用加熱爐檢修間隙裝入鈦坯，減少煤氣浪費30%，提升軋制效率；

冷鋼坯回爐技術降低能耗，適配“鋼-鈦聯合生產模式”。

二、國內外產業化進展與競爭格局

1、產能與市場數據

2、區域產業集群

中國千億級鈦集群：陜西依托陜鋼、寶鈦等企業，形成“研發-軋制-應用”全鏈條，2025年鈦板加工量超500噸，覆蓋8-150mm全厚度規格；

國際龍頭：俄羅斯VSMPO（Φ350mm棒材）、美國ATI（電子級純度Fe<0.01%）主導高端市場。

三、創新應用領域拓展

1、航空航天

TC4ELI鈦板：用于C919機身蒙皮、長征火箭燃料儲箱，減重30%并提升抗疲勞性能；

突破案例：陜鋼超寬幅板材支撐深空探測器結構件6。

2、海洋工程

萬米深潛器耐壓殼（Ti75合金）：承受110MPa高壓，微弧氧化涂層（30μm）耐蝕性提升8倍。

3、醫療與新能源

骨科植入物：帶環鈦板市場年增6.3%（2030年達19億美元），輕量化與生物相容性驅動需求；

氫燃料電池雙極板：超薄鈦板（0.1mm）替代石墨，壽命＞15萬公里（豐田Mirai）。

四、技術挑戰與未來趨勢

1、核心瓶頸

純度控制：電子級鈦板Fe含量＞0.05%（國際＜0.01%），冷床爐精煉技術待突破；

焊接系數低：熱影響區韌性下降30%，需推廣窄間隙電子束焊（焊縫強度≥母材95%）。

2、前沿方向

智能制造：AI驅動軋制參數優化（陜鋼模型提升板形合格率15%）；

綠色冶金：寶鋼綠氫還原海綿鈦試驗線（碳排↓90%）810；

復合材料：TiB?增強鈦基板材（耐溫＞900℃），適配聚變堆第一壁。

結論：

2025年鈦板技術核心突破集中于寬幅軋制（3200mm國產化）、組織調控（低溫軋制強韌化）及跨領域應用（深空/聚變堆）。國內需攻克純度與成本瓶頸，依托“鋼-鈦聯合”模式加速替代；國際競爭聚焦超寬幅化（4500mm）、半導體級潔凈度。建議優先布局冷床爐精煉、廢鈦閉環回收（2030利用率＞60%）及AI工藝優化系統。