关于投资扶持四川完整航空产业链的建议

陈晓慈

2007年12月5日

在三线建设时期，已经为四川的航空产业奠定了基础。但是，作为产业链而言是不完整的。有丰富的钛矿源，却没有钛材；有锻造能力，却没有形成规模；有设计制造能力，却仅仅限于军工，没有表现出对整个四川工业经济的强劲带动作用。钛合金材料的制备和大型基础装备是现代航空产业链中最重要的两个环节，随着我省第一支钛锭的产出和大型模锻压机的建设，这一状况将得到根本性的转变，但是还需要培育和扶持。

一、    钛矿的分布及四川的资源优势

钛(Titanium)：元素符号Ti，是地壳中分布最广的元素之一，占地壳重量的0.61％列居第9位；而钛资源则仅次于铁、铝、镁而列居第4位，是制取钛渣、人造金红石、钛白、海绵钛、钛金属及钛材、焊条涂料的重要原料。

钛是典型的亲石元素，常以氧化物矿物出现。地壳中含TiO₂在1％以上的矿物有80余种，具有工业价值的有15种，我国主要利用的有钛铁矿、金红石和钛磁铁矿等。

从矿石工业类型上看，我国钛资源主要是原生钒钛磁铁矿岩矿，TiO₂储量46522.82万t，占全国钛资源TiO₂总量49344.74万t的94.28％。

钛磁铁矿岩矿主要矿床分布在四川省的攀枝花和红格，米易的白马，西昌的太和；河北省承德的大庙、黑山，丰宁的招兵沟，崇礼的南天门；山西省左权的桐峪；陕西省洋县的毕机沟；新疆的尾亚；河南省舞阳的赵案庄；广东省兴宁的霞岚；黑龙江省的呼玛；北京市昌平的上庄和怀柔的新地。其中四川省表内储量（TiO₂ 44256.32万t）占全国同类储量（TiO₂ 46522.83万t）的95.1％。

攀西地区钒钛磁铁矿岩矿床。该区包括攀枝花，西昌市的太和，米易县的白马和红格矿田，是我国钛资源分布最丰富、最集中的地区；该成矿区域位于扬子地台西缘盐源-丽江台缘拗陷与康滇地轴（中段）的交接部位，其成矿受区域性南北向的安宁河断裂、磨盘山-昔格达断裂和攀枝花断裂组成的川滇南北向构造带（北段），以及加里东期-海西期基性、超基性岩浆活动的控制，矿源主要来自地幔，矿石主要是钒钛磁铁矿。攀西地区自北往南有太和、白马、红格和攀枝花四个矿田共20多个矿床或矿段；其分布范围南北长达250km，东西宽20～50km，共探明钛磁铁矿岩矿的TiO₂储量为65250.5万t，占全国同类储量67774万t的96.3％。

二、    钛冶炼的复杂工艺决定了其高昂的成本

工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿（精矿），发生下面的化学反应：

FeTiO₃+3H₂SO₄ == Ti(SO₄)₂+FeSO₄+3H₂O

FeTiO₃+2H₂SO₄ == TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O

FeO+H₂SO₄ == FeSO₄+H₂O

Fe₂O₃+3H₂SO4 == Fe₂(SO₄)₃+3H₂O

为了除去杂质Fe₂(SO₄)₃，加入铁屑，Fe³⁺ 还原为Fe²⁺，然后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO₄·7H₂O（绿矾）作为副产品结晶析出。

Ti(SO₄)₂和TiOSO₄水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：

Ti(SO₄)₂+H₂O == TiOSO₄+H₂SO₄

TiOSO₄+2H₂O == H₂TiO₃+H₂SO₄

锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：

H₂TiO₃ == TiO₂+H₂O

工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO₂（或天然的金红石）和炭粉混合加热至1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl₄，蒸气冷凝。

TiO₂＋2C＋2Cl₂＝TiCl₄＋2CO

在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛：

TiCl₄＋2Mg＝2MgC1₂＋Ti

冶炼钛时，要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化经冶炼成海绵钛后，再铸锭并制成工业纯钛和钛合金钛材。由此可见钛合金材料成本的巨大和市场价格是的高昂。

三、    钛合金的特性及其主要用途

钛合金是以钛为基体，加入合金元素铝、锡、铬、钼、锰等合金元素组成的合金。按合金使用状态下的组织分类，可分为a型、b型、a＋b型三种。钛合金牌号用“T+合金类别代号+顺序号”表示，T是钛的拼音字首，合金类别代号分别用A、B、C分别表示a型、b型、a＋b型钛合金。例如：TA6表示6号a型钛合金，TC4表示4号a＋b型钛合金。

在不同的温度区间，钛合金的形态将会转变，不同形态的钛合金具有不同的性能，其中变形抗力表现尤为突出。相对于黑色金属而言，钛合金的相变温度不同形态较窄，所以变形的锻造温度区间也先对较小。钛合金的形变抗力比黑色金属大，所以钛合金锻件的制造不得不依赖于大型模锻压机，钛框锻件的变形抗力如图、表所示。

部分加工钛及钛合金的锻造加热温度(物理性质)
编号	（α+β）/β 相变点/℃	铸锭		变形坯料		成品
		加热温度/℃	终锻温度/≮℃	加热温度/℃	终锻温度/℃	加热温度/℃	终锻温度/≮℃
TA1	890-920	1000-1020	750	900-950	700	850-880	700
TA2	890-920	1000-1020	750	900-950	700	850-880	700
TA3	890-920	1000-1020	750	900-950	700	850-880	700
TA4	960-980	1150	850	1030-1050	800	—	—
TA5	980-1000	1080-1150	850	1000-1050	800	—	—
TA6	1000-1020	1150-1200	900	1050-1100	850	980-1020	800
TA7	1000-1020	1150-1200	900	1050-1100	850	980-1020	800
TB2	750	1140-1160	850	1090-1100	800	990-1010	800

[钛的十大性能]:密度小,比强度高；弹性模量低；导热系数小；抗拉强度与其屈服强度接近；无磁性、无毒；抗阻尼性能强；耐热性能好；耐低温性能好；吸气性能；耐腐蚀性能

[钛的三大功能]:记忆功能；超导功能；贮氢功能

钛和钛合金钛主要用于航空航天部门。与合金钢相比，钛合金可使飞机重量减轻40%。于是广泛用于飞机、卫星、飞船、火箭、导弹、发动机等等。此外钛和钛合金主要在于发电站冷凝器、接触海水装置、化学装置和一些机械工程等方面。尤其是海水淡化加热器用钛是钛工业发展中划时代工程。兵工部门将钛主要用于舰船和兵器生产。

金属钛除用于生产工业纯钛和钛合金外，另一用途是为钢铁工业生产钛铁合金和含钛钢。钛在钢中作为添加元素，可以改变钢的性能。使钢在同样回火温度下，具有更高的强度和硬度，或同样硬度要求下，回火到更高的温度。目前，我国含钛钢有高强度低合金钢、结构钢、不锈钢、耐热合金、超高强度钢和磁钢等钢种系列，广泛用于汽车、船舶和石油钻探等方面，已发展成为仅次于锰钢的第二大钢系。

四、四川已经初步具备完整的航空产业链

1、材料

2007年10月31日下午15时，随着四川恒为制钛科技有限公司生产的第一块高约1.5米、重达5吨银光闪闪的海绵钛的出现，我省一项新的历史纪录宣告诞生：钛产业生产工艺流程全线打通，四川从此结束不能生产海绵钛的历史。

恒为公司于2006年4月投资5亿元建设海绵钛生产一期项目，其设计产能达5000吨/年，通过技改升级后，产能可达7000吨/年。二期项目将于年底正式启动，预计于明年底投产，届时，恒为公司海绵钛年生产能力可达1.5万吨。据了解，明年年底，恒为制钛全部建成投产后，将是中国最大的海绵钛生产企业。

2007年10月9日，攀钢集团钢城企业总公司海绵钛项目在攀枝花钒钛产业园区开工，海绵钛项目是攀钢集团钢城企业总公司根据攀枝花钒钛产业发展需要，结合攀钢（集团）公司发展战略建设的重大项目。该项目位于攀枝花钒钛产业园区，计划总投资4.9亿元，建设周期18个月，设计年产5000吨海绵钛，建成后可实现年销售收入7亿元左右。该项目生产工艺采用全流程设计，工艺技术较先进，在生产上可与攀钢集团钢城企业总公司已有的高钛渣厂、氯碱厂实现配套，实现生产过程的清洁环保。

钛在许多领域的应用潜力非常大，特别在宇航、化工、电力、汽车制造、海洋开发、军械、建筑、体育和生活用品及高技术领域，市场前景广阔，而海绵钛则是打通钛产业全流程中关键的一环。目前，我国海绵钛年生产能力约3万吨，一吨海绵钛的市场价格可达10万元左右。

2、锻造

国家发改委于11月15日批复了中国第二重型机械集团公司大型模锻压机建设项目的可行性研究报告，项目拟建设的大型模锻压力机最大压力可达800MN，这是目前世界上最大的模锻压机，超过了此前世界最大的俄罗斯750MN模锻压机。

大型模锻压机（工作压力400MN以上）主要用于生产铝合金、钛合金、高温合金和高强钢等各类大型、精密模锻件，也用于各种低塑性的高强、耐热、耐蚀钢和低合金钢等黑色金属模锻件的生产，是航空、航天和重型装备发展的基础性装备。

为提高航空产品的整体性能，大型模锻件在航空锻件中所占比例及单件尺寸越来越大。对于飞机主承力框、梁等整体构件，美国、俄罗斯、法国等主要航空大国都采用450～750MN大型模锻压机进行加工。而我国现有的模锻压机吨位较小，工艺比较落后，框梁等航空模锻件大多采用焊接结构，无法实现整体化，不能完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求。

中国第二重型机械集团公司是我国大型航空模锻件的重要生产基地之一，有30多年的航空模锻件材料研究和生产经验，先后为我国航空工业提供了40余万件航空模锻件，产品覆盖了所有国产机型。此次投资建设的大型模锻压机建设项目，可解决航空等工业大型整体结构件毛坯制造的瓶颈，促进大型模锻件制造技术的消化、吸收和创新，为我国大型飞机的研制创造条件，同时满足机械制造、石油、化工、动力等民用行业对大型模锻件产品的需求。项目的实施，对改变我国大型模锻件依赖进口、受制于人的被动局面，实现大型模锻产品的自主保障，具有重要的战略意义。

3、设计

成都飞机设计研究所是从事飞机设计研究的多学科、高科技的综合性研究所，拥有雄厚的技术、人才实力和精良的设备。现有职工近1800人，其中研究员、高级工程师和中级工程技术人员约占80％。具备开展综合性工程项目研究和进行多学科攻关的技术实力，是国家硕士学位授予单位之一。

研究所以科研为龙头，生产和经营相结合，具有较强的新产品开发能力。研究领域覆盖流体力学、工程力学、机械结构、强度、振动、电子、电气、仪表、雷达、激光、真空、自动控制、环境控制、材料应用、计算机及软件开发、可靠性研究、信息资料等80余种专业。

研究所配备有先进的试验、测量设备和配套齐全的机械制造设备，配备有多套大、中、微型计算机系统及功能较强的支持软件，计算机技术的应用在西南地区和全国享有较高声誉。

4、发动机

成都发动机（集团）有限公司（简称成发集团代号国营四二0厂）是国家“一五”期间156个重点项目之一，以生产航空发动机、燃气轮机等高科技产品为主，系军民结合型大Ⅰ型国有企业。经国务院批准债转股后，2002年12月变更注册了新成发集团公司。注册资本7.707亿元，其中中国航空工业第二集团公司占53.81%，中中华融资产管理公司占46.19%。公司占地面积124.5平方米，总资产23亿元，净资产8亿元。现有在册职工10564人（本部6211人），在职职工7991人（本部4323人）。其中工程技术人员1400余人，生产技术工人近5000人。离退休职工8869人。公司拥有900多种、4790余台门类齐全、先进的设备。

5、整机制造

成都飞机工业公司直属于中国航空工业总公司，是中国500家最大工业企业之一，被国家列为特大型企业。公司建于1958年，占地438.4万平方米，员工19000余人。拥有能起降波音737级别大型运输机的综合性能机场，各类设备13000多台，固定资产原值15亿元。经过30多年的建设，公司已逐步形成航空产品为"主体"非航空产品和第三产业为"两翼"的经营发展格局，为国防建设、国民经济建设、地方建设以及外贸创汇做出了突出贡献。公司不仅是中国歼击机的主要制造基地之一，而且成为国际优秀的民机部件供应商和国内干线飞机合作生产的四大制造商之一。公司还积极发展汽车模具、洗涤设备、包装机械等民用机电产品，建立了一批实力较强的研究、制造基地。公司是国家批准的进出口基地企业，已和世界100多个国家的客商建立了良好的贸易及合作关系。产品出口到世界30多个国家，为国家创汇15亿美元。

主要产品航空产品：公司已为国内空、海军和10多个国家的用户研制生产了10多个型号数千架歼击机，F-7M飞机曾荣获国家授予的大型复杂武器装备第一枚金牌。最新研制的F-7MG轻型战斗机以优越的性能和价格受到发展中国家的注目。目前正在通过国际合作，研制FC-1等先进战斗机。目前正在进行MD-80/90系列机头、B757尾段部件、A320/340部件等11个项目的国外转包生产和国内100-150座干线飞机的合作研制生产。

五、几点建议

四川省要抓住钛合金材料重大突破和大型模锻压机建设机遇，对完整的航空产业链进行规划。

制定相应的产业扶持政策，积极培育航空产业链。

对关键的技术、工艺问题设立重大攻关专项，确保研发经费，组织“产学研”联合攻关。

为了提高航空模锻件在四川的价值，应该尽可能的提高航空模锻件深加工程度，出台相应政策，扶持航空产品机械加工产业集群。尽快落实二重工业园区建设用地，以便航空机械加工配套企业入园建设。

二重原有的天然气指标已经不能满足二重产能的增长，800MN大型模锻压机建成后天然气消耗量将进一步提高，为确保800MN大型模锻压机的正常运行,请省政府协调解决新增天然气指标。