铝矿主要是粘土,几内亚储量世界第一(74亿吨),澳大利亚第二(65亿吨),巴西第三(26亿吨),这三国就占了全球总储量的60%,中国铝土矿资源,主要分布在河南、山西、贵州、山东、广西,仅占全球总储量的2.3%,最多只能开采20年,2020年中国铝材产量是5779万吨,氧化铝进口量为380.59万吨,每个月的铝土矿进口量达1197万吨,其中从几内亚进口了694万吨,从澳大利亚进口了309万吨,从印尼进口了174万吨,黑山、土耳其和马来西亚只有2-10万吨,但澳大利亚对华不友好,几内亚政局不稳,印尼多次禁止铝土矿出口,都存在断供风险。
铝锂合金是现代飞机的主要材料之一,铝中每添加1%的锂,密度就降低3%,弹性就提高6%,铝锂合金比一般铝合金少10%的密度,比碳纤维复合材料防腐能力更强、质量更轻,成本仅为碳纤维复合材料的10%,铝锂合金抗疲劳性能是铝合金的两倍,断裂韧性是铝合金的1.35倍,锂密度仅有水的一半,是最轻的金属,铝锂合金用来制造机身结构可使飞机重量比铝合金减轻14%至30%,锂还可以水的反应放出氢气并变成氢氧化锂。
用锂作为负极活性物质的锂电池比铅酸电池重量和容量小三至四倍,大电流放电时间是铅酸电池数倍,寿命是铅酸电池三至五倍,充电时间只有铅酸电池十几分之一,可大量用于各种军用电子设备电池,锂还是核武器和可控核聚变反应的的重要材料。锂在地壳中的含量只有0.0065%,全球储量为1400万吨,其中智利占有750万吨,中国占有320万吨,阿根廷占有200万吨、澳大利亚占有150万吨,虽然海水中有2600亿吨,但提炼非常困难,目前主要开采盐湖卤水中的锂,中国的锂资源80%集中青海和西藏的盐湖中,其中藏北仲巴县扎布耶盐湖含量就达153万吨。
铝是钛合金的主要合金元素,钛占地壳质量的0.61%,储量约为7.67亿吨,其中中国钛铁矿储量占38.85%,排名全球第一,纯钛呈银白色,比钢轻44%,强度比铝大二倍,是金属材料中强度最高的,熔点高达1660C,延伸率可达50%至60%,表面与氧化合成的氧化膜可抗王水的腐蚀,在强磁场中也不会被磁化,钛虽然不稀有,但冶炼工艺要求非常高,纯钛强度低,但液态钛能溶解所有的金属,因此可与多种金属形成合金,
钛发现于1789年,直到1908年才能用硫酸法生产钛粉末,1910年才用钠法制得海绵钛,1948年才能工业化生产海绵钛,即使现在产量也很低,钛非常难提炼.,高温下可与许多物质发生反应,只能在真空中高温冶炼,要先把矿石变成四氯化钛,再放到充满氩气的不锈钢罐中与金属镁反应才得到海绵钛,再把海绵钛熔化成液体才能得到钛锭,冶炼或铸造时都要小心地防止各种元素。钛合金性能优良,拉伸强度为1170兆帕,但机械加工、锻造和焊接困难,难以大规模应用,主要用于航空航天工业,每年钛产量的40%至50%应用于航空航天,钛合金制作的飞机机身和发动机的结构可耐高温。
美国在1950年首次在F-84战斗机上用钛合金制造后机身隔热板,后来的SR-71侦察机钛合金用量达的93%,美国战斗机有22%-27%应用钛合金,F-22战斗机甚至达到41%,F-35战斗机达27%,C-17大型运输机达10.3%,中国歼-8战斗机钛合金用量只有2%,歼20增至25%,运-20运输机也达到了10%,飞机钛合金主要用在大梁、中翼盒、蒙皮、起落架、翼肋、承力隔框、紧固件、导管、舱门、拉杆支座、锻造钛合金风扇、压气机叶盘和叶:片、压气机机匣、中介机匣、燃烧室外壳、中心体、喷管、轴承壳体、尾喷管等部位,直升机则桨轂,套筒、支座、旋翼轴、桨叶与轴的连接接头等。
钛合金也用于制造核潜艇的耐压壳体,螺旋桨和桨轴,通海管路和阀门、各类管接头热交换器、冷却器、冷凝器发动机零部件、开降装置等重要部位,苏联第三代攻击型核潜艇用钛合金制造耐压壳体,下潜深度达900米,比高强度钢增加80%,就是造价太过昂费,英国的M777型155毫米牵引榴弹炮钛合金用量占总重达25.63%,中国的82毫米全钛迫击炮仅重18千克,02式14.5毫米全钛机枪仅73千克,LR-2A型12.7毫米狙击步枪大量采用了钛合金,全重仅12.2干克,比M82A1型12.7毫米狙击步枪还轻0.7千克,中国钛矿储量约9.65亿吨,分布在四川,河北、海南、广东、湖北、广西、云南、陕西、山西等108个矿区,其中四川省占95.1%钛铁矿,湖北省占71.2%的金红石矿,2019年的产量是230万吨,2020年的海绵钛的产量是9.7万吨。
四:钨和铬