鈦及其合金具有密度低、比強度高、耐熱性好、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在航空航天、造船工藝、化工、機械制造、硬質合金等方面均有廣闊的應用前景。但是傳統(tǒng)的鈦冶金具有工藝周期長、能耗大，利用率低等缺點，導致鈦合金成本高、價格較貴，限制了其廣泛應用。因此，降低鈦及鈦合金成本是進一步擴大鈦的應用的重要途徑。
粉末冶金法的近凈成形、能耗低、材料利用率高等優(yōu)勢使其有望成為今后鈦冶金工業(yè)的主要發(fā)展方向之一，鈦粉的質量及成本對其粉末冶金產品質量極為重要。此外，鈦粉還廣泛用作鑄鋁細化劑、吸氣劑、煙花爆竹、金屬構件表面改質劑、鋁合金添加劑、生產鈦化合物的原料等。
目前國內外制取鈦粉的方法很多，主要有機械合金化、氫化脫氫法(HDH)、霧化法、金屬熱還原法和熔鹽電解法。
鈦粉的制備工藝
機械合金化
機械合金化是金屬或者合金粉末在高能球磨機中通過粉末顆粒與磨球之間長時間的激烈沖擊、碰撞，使粉末顆粒反復產生冷焊、斷裂，導致粉末原子間擴散，從而獲得粉末的一種粉末制備工藝。機械合金化制備鈦及鈦合金粉末，是將鈦基化合物或混合粉末與研制介質(通常需要加入少量的工藝控制劑)裝入高能球磨機中(充氬氣保護)進行研磨，研磨過程中粉末顆粒經過反復焊接-斷裂-焊接的連續(xù)過程，不斷磨細并逐漸混合，制取粒度很細的粉末。這種工藝的優(yōu)點是研磨的物料可按任意比例搭配，可以制備合金料，也可以制備單一金屬粉末。
氫化脫氫法
氫化脫氫法(HDH)是利用鈦與氫的可逆特性制備鈦粉的一種工藝，鈦吸氫后產生脆性，經機械破碎制成氫化鈦粉，再將其在真空條件下高溫脫氫制取鈦粉。此工藝生產的鈦粉粒度范圍寬、成本低、對原料要求低，目前已經成為國內外生產鈦粉的主要方法，但該方法所制備鈦粉的O、N含量較高。近年來，國內外對制備低成本低氧含量鈦粉的研究日益活躍。
霧化法
霧化法是一種將液態(tài)金屬或合金流破碎成微小熔滴，隨后在環(huán)境中冷卻凝固得到金屬粉末的方法，目前霧化法制備鈦粉主要有氣體霧化法和離心霧化法。
氣體霧化法
氣體霧化法一般是在坩堝內將原料熔化，通過坩堝底部的噴嘴用高速氣體將產生的金屬熔液噴射呈噴霧狀，冷凝后生成金屬粉末。
離心霧化法
離心霧化法制取鈦粉是借助旋轉所產生的離心力將金屬破碎，并以霧狀液滴甩出，之后凝固得到高純度的球形鈦粉。目前，離心霧化法主要包括旋轉電極法(REP)、等離子旋轉電極法和電子束旋轉盤法(EBRD)等。
離心霧化法制得的鈦粉為球形，表面光潔，較為致密，流動性好，粒度分布較窄，且粉末粒度可通過旋轉電極的轉速來調整。與氣體霧化制備的粉末相比，旋轉電極工藝制備的粉末沒有霧化球形鈦粉中常見的伴生相，粉末粒度更加均勻，但采用此法生產的鈦粉成本高，目前一般用于航空航天領域。
金屬熱還原法
傳統(tǒng)的制備鈦粉的金屬熱還原法主要有TiO2鈣熱還原法和TiCl4金屬熱還原法。TiO2鈣熱還原法是在高溫下通過金屬鈣還原TiO2制備鈦粉；TiCl4金屬還原法包括鎂還原法(Kroll法)和鈉還原法(Hunter法)。鎂還原法制備鈦粉主要是制備海綿鈦生產過程中產生的等外鈦粉，因雜質成分含量多，極少專門用于鈦粉生產；鈉還原法制備的鈦粉產品純度高，特別是氧、氮、鐵、碳雜質含量低，流動性好，是有前途的生產鈦粉的方法之一。
熔鹽電解法
與其他活性金屬類似，電解法制備鈦粉必須在熔鹽介質中進行。傳統(tǒng)的熔鹽電解法是在熔鹽中溶解鈦鹽。美國Dow-Howmet和Timet曾分別建造了2條電解生產線，但因不能控制鈦與氯的逆反應而終止。目前意大利Ginatta公司在托里諾市建造了大型試驗工廠繼續(xù)研究此工藝，提出了無隔膜氯化電解法、氟化法。
鈦粉的應用
航天航空領域
鈦材已經廣泛應用于航空航天領域，因為鈦合金具有高強度、高耐熱性能、比強度高等特點。鈦合金可以在降低飛機的整體重量的同時提升飛機防彈能力，降低飛機起飛/著陸的跑道距離，增加飛機的機動性、可操控性和掛載能力。
隨著中國國力的日益提升，對海洋權益的維護能力也與日俱增，艦載機數(shù)量也不斷增大，對耐海水腐蝕的鈦材需求量將逐年上升。
石油化工領域
研究表明，在高溫高壓、高腐蝕介質、高氯環(huán)境下，鈦合金仍然是首選材料。由于在石油化工領域主要使用的是鈦及鈦合金的耐腐蝕性能，對耐熱性能的要求不高，所以與航空航天領域所使用的鈦材相比，鈦材種類較為單一，主要使用的是工業(yè)純鈦和TA10。這兩種鈦材的價格都比較便宜，其熔煉工藝、加工工藝和焊接工藝在國內都比較成熟，所以在國內石油化工領域能夠大量使用。
海洋工程領域
鈦材因耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕性能優(yōu)異，且溶出離子極少，無毒性和對環(huán)境無污染，能夠很好地滿足海洋工程方面的應用需求，海洋工程有望成為新型的鈦民用市場。在海洋工程方面，鈦主要被用于海洋油氣開發(fā)、海邊建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化裝置、船舶、海洋漁業(yè)、海洋能量轉換等方面。鈦材在海洋工程領域的應用不但可以減輕相關設備的自身質量，而且可以減少維護成本和延長相關設備的使用壽命。例如，在船舶中使用鈦材，其設備壽命可以延長至30~40年，而鋁合金、軟鋼等船舶10年就需要維護。不僅如此，鈦材還具有優(yōu)異的低溫性能，在-253℃下還能保持一定的塑性，并且在低溫環(huán)境中的體積變化較小，非常適合于北極破冰船等使用。
生物醫(yī)療領域
鈦材因質量輕、彈性模量低、無毒性、無磁性和生物學反應小，被世界公認為生物醫(yī)療領域最理想的人體植入物金屬材料。鈦及鈦合金加工材被廣泛應用于矯形外科、心血管系統(tǒng)、神經外科、口腔外科和人體外培養(yǎng)機等方面。另外，鈦材還因無毒以及表面TiO2良好的殺菌作用被應用于生物制藥等領域。在人體植入物方面，鈦材被用來制備股骨頭、種植牙髖關節(jié)、膝關節(jié)、假體、緊固螺釘?shù)?，由此也可以看出，鈦材主要被用于骨科，而骨科的植入生物材料占市場份額大約為38% ，是植入生物材料最大的市場。骨科植入物產品主要包括脊柱類產品、創(chuàng)傷類產品、人工關節(jié)產品和神經外科產品等。
參考文獻：
尚青亮等. 金屬鈦粉的制備工藝
徐志超. 國內鈦粉應用現(xiàn)狀
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！