開(kāi)啟鈦世界

本刊記者 張博|文

陜西省寶雞市一直是我國(guó)鈦工業(yè)重鎮(zhèn)。該地區(qū)擁有以寶鈦集團(tuán)有限公司為代表的鈦加工企業(yè)400余家，鈦材產(chǎn)量多年來(lái)一直雄踞全國(guó)之首。日前，第25屆中國(guó)西部商品交易會(huì)在寶雞舉辦，在“鈦谷論壇”會(huì)場(chǎng)專(zhuān)家云集，共商鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，開(kāi)啟了一個(gè)不一樣的“鈦世界”。

1791年，英國(guó)人W.Gregor在黑磁鐵中發(fā)現(xiàn)了鈦這種新的金屬元素。1795年，德國(guó)化學(xué)家M.H.Klaproth在金紅石中也發(fā)現(xiàn)了該元素，并以希臘神話(huà)中天與地的兒子泰坦神的名字命名為T(mén)itans。

1910年，美國(guó)科學(xué)家M.A.Hunter首次用金屬鈉還原TiCl4制取了可鍛性金屬鈦，這就是著名的制備金屬鈦的亨特法。

1940年盧森堡科學(xué)家W.J.Kroll用鎂還原TiCl4制取了金屬鈦，形成了制備金屬鈦的主流方法——克勞爾法。克勞爾法制備的金屬鈦質(zhì)量更好，生產(chǎn)過(guò)程的安全性更高，已成為目前海綿鈦生產(chǎn)的唯一工業(yè)化方法。

美國(guó)在1948年首先用克勞爾法生產(chǎn)海綿鈦，隨后日本在1952年、英國(guó)在1953年、蘇聯(lián)在1956年、中國(guó)在1958年相繼開(kāi)始生產(chǎn)海綿鈦。

寶雞的“中國(guó)鈦谷”

寶雞市作為中國(guó)鈦工業(yè)的搖籃，一直是中國(guó)鈦工業(yè)的前行者和領(lǐng)路人。鈦產(chǎn)業(yè)是寶雞最具優(yōu)勢(shì)的特色產(chǎn)業(yè)。目前，寶雞市聚集了以鈦為主，鎢、鉬、鉭等稀有金屬新材料產(chǎn)業(yè)科研、生產(chǎn)、加工、貿(mào)易和流通企業(yè)400余家，形成了較為完整的鈦工業(yè)體系，代表了我國(guó)鈦材料研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域的先進(jìn)水平，產(chǎn)業(yè)規(guī)模居全國(guó)之首。寶雞市先后被國(guó)家有關(guān)部委認(rèn)定為國(guó)家新材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地、國(guó)家火炬計(jì)劃鈦特色產(chǎn)業(yè)基地和國(guó)家新型工業(yè)化鈦材料及深加工產(chǎn)業(yè)示范基地?！皩氹u·中國(guó)鈦谷產(chǎn)業(yè)集群”列入全國(guó)50個(gè)產(chǎn)業(yè)集群試點(diǎn)之一。

在新常態(tài)下，如何進(jìn)一步做大做強(qiáng)鈦產(chǎn)業(yè)，拓展終端產(chǎn)品的生產(chǎn)生活應(yīng)用？在25屆中國(guó)西部商品交易會(huì)暨中國(guó)寶雞“一帶一路”旅游文化節(jié)期間，來(lái)自海內(nèi)外的著名專(zhuān)家學(xué)者、業(yè)內(nèi)人士齊聚寶雞，共同研討鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，共同促進(jìn)“鈦升級(jí)”、推動(dòng)“鈦消費(fèi)”、引領(lǐng)“鈦生活”，延伸鈦制品產(chǎn)業(yè)鏈，深化鈦產(chǎn)業(yè)供給側(cè)改革。

目前寶雞市大多數(shù)鈦材企業(yè)面臨的主要問(wèn)題是，受限于研發(fā)能力和工業(yè)水平，處在產(chǎn)業(yè)鏈的低端位置，為一些科研實(shí)力更強(qiáng)的企業(yè)做產(chǎn)品的粗加工，產(chǎn)品因此賣(mài)不上好價(jià)錢(qián)；很多企業(yè)和貿(mào)易商合作，不直接和國(guó)際用戶(hù)打交道，在產(chǎn)品的質(zhì)量控制和提升上，聽(tīng)不到最直接的建議，因而影響其發(fā)展速度。

只有站到更高級(jí)別的平臺(tái)上做生意，苦練內(nèi)功、創(chuàng)新合作，才會(huì)重拾機(jī)遇。此次25屆西交會(huì)的“鈦谷論壇”圍繞“鈦和生活”展開(kāi)，是想給企業(yè)打開(kāi)一扇了解市場(chǎng)需求的窗戶(hù)。鈦材目前在應(yīng)用領(lǐng)域之所以不像鋼材那樣有完整并不斷延長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈，很大原因是沒(méi)有規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可循，意味著企業(yè)無(wú)法控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，拿捏工藝流程。畢竟制造業(yè)是一個(gè)漫長(zhǎng)的技術(shù)積累過(guò)程，深加工需要制造企業(yè)不斷試錯(cuò)。此次論壇，政界、學(xué)界、標(biāo)準(zhǔn)制定單位等，都將考慮如何加強(qiáng)合作，打破條塊分割，尋求項(xiàng)目真正落地的途徑。

項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)是一個(gè)漫長(zhǎng)而又艱難的過(guò)程，需要融智、融政策、融資金等。只有把資源要素充分整合，才能真正培育一方創(chuàng)新沃土，企業(yè)才能獲得更多養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)突圍。

振興鈦業(yè)

面對(duì)鈦產(chǎn)量世界第一，但深加工水平低、附加值低的尷尬局面，我國(guó)正在積極推進(jìn)鈦產(chǎn)業(yè)振興。在全方位拓展鈦材應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注化工、電力、生物醫(yī)療工程、海洋工程等剛性需求較明朗和發(fā)展前景較好的應(yīng)用領(lǐng)域，努力實(shí)現(xiàn)“品質(zhì)高端化、成本低廉化、工藝數(shù)字化、全程綠色化”的目標(biāo)，使我國(guó)逐漸發(fā)展成為鈦業(yè)強(qiáng)國(guó)。

在當(dāng)今，鈦合金的用量多少，代表著航空制造業(yè)的先進(jìn)性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，民用客機(jī)方面，A350XWB鈦合金用量14%，波音787鈦合金用量15%；軍用飛機(jī)方面，美軍的C-17鈦合金用量10.3%，F(xiàn)-35鈦合金用量27%，F(xiàn)-22鈦合金用量甚至達(dá)到41%。這一方面，我國(guó)也有了很大進(jìn)步，無(wú)論是民用客機(jī)還是軍用飛機(jī)，無(wú)論是機(jī)體還是發(fā)動(dòng)機(jī)，鈦合金的用量都有明顯的提升。

波音公司預(yù)測(cè)，全球未來(lái)20年將新增36770架民用飛機(jī)，其中亞洲是13460架次，占到37%。而我國(guó)將新增民用飛機(jī)6330架，幾乎占到亞洲增量的一半。波音747、777、787每架分別用鈦材41噸、54噸、113噸，所以這是一個(gè)很廣闊的市場(chǎng)。

鈦是三大輕金屬之一，密度是鐵的57%左右。鈦具有較高的拉伸強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度；鈦具有優(yōu)良的耐腐蝕性能并且具有較寬的使用溫度范圍，從零下269℃至零上600℃均可使用，特種鈦合金范圍更寬。此外，鈦還是一種友好金屬，具有優(yōu)良的生物相容性，與人體組織的生物相容性?xún)?yōu)良，無(wú)過(guò)敏反應(yīng)；同時(shí)，鈦有較大的彈性變形能力，很適宜做彈簧等零件，也促進(jìn)了鈦在航空、航天、艦船、海洋裝備等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

我國(guó)今后仍應(yīng)全方位拓展鈦材的應(yīng)用領(lǐng)域，但也要重點(diǎn)關(guān)心一些剛性需求較明朗和發(fā)展前景較好的應(yīng)用領(lǐng)域。2015年，化工、航空航天、電力作為全國(guó)鈦材前三名使用大戶(hù)，分別占到全國(guó)鈦用量的44.6%、15.7%和12.7%，要繼續(xù)鞏固、擴(kuò)大其應(yīng)用成果。而生物醫(yī)療、船舶、海洋工程等特別適合鈦材應(yīng)用的高附加值行業(yè)，僅各占到總用量的2%、2.9%和1.2%，需要我們做更多的工作，推動(dòng)鈦材料的使用。

鈦及鈦合金具有生物相容性好、強(qiáng)度高、比重小、彈性模量小等特性，適用于醫(yī)療器械和人體植入件。近十年來(lái)，生物醫(yī)用材料及制品的市場(chǎng)增長(zhǎng)率一直保持在20%至25%，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用更是如虎添翼。2016年6月，清華大學(xué)附屬醫(yī)院完成世界首例3D打印的鈦合金骶骨植入醫(yī)療，保住了患者的下肢與二便功能。我國(guó)是人口大國(guó)，鈦及鈦合金人體植入件市場(chǎng)需求潛力很大。

海洋工程對(duì)鈦的需求可以說(shuō)是剛性的，比如核潛艇和深海潛水器對(duì)耐高壓、抗腐蝕的要求，決定了只有鈦才能勝任。寶鈦集團(tuán)研制的4500米深潛器鈦合金載人球艙和我國(guó)7000米蛟龍?zhí)柹顫撈鞯哪蛪狠d人殼體，都是鈦合金制造的。在海洋石油工程和海水淡化工程中，鈦材料也得到更加廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)年82歲高齡的中國(guó)科學(xué)院院士曹春曉，是中國(guó)鈦合金研究與應(yīng)用的創(chuàng)始人之一，在鈦領(lǐng)域奔波了60年。他認(rèn)為，盡管鈦的前景非常廣闊，但我們要振興鈦工業(yè)，必須要進(jìn)一步拓展鈦合金在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，要選準(zhǔn)比較合適的拓展方向。在拓展鈦材應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)時(shí)，必須要加速實(shí)現(xiàn)鈦業(yè)的“四化”，才能在振興鈦業(yè)的路上快速前行，否則依然無(wú)法改變我國(guó)鈦產(chǎn)量世界第一，但深加工水平低、附加值低的尷尬局面。

一是品質(zhì)高端化。要振興鈦業(yè)就必須出精品、創(chuàng)品牌，既要滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的剛性需求，又要努力拓展國(guó)外市場(chǎng)。二是成本低廉化。通過(guò)工藝創(chuàng)新和改進(jìn)大幅度降低成本，重點(diǎn)解決原材料循環(huán)利用、鍛鑄件精化、節(jié)省能源消耗等問(wèn)題。三是工藝數(shù)字化。中國(guó)的鈦產(chǎn)業(yè)企業(yè)要在工藝加工中大規(guī)模應(yīng)用數(shù)字模擬、數(shù)控、自動(dòng)化、智能化等，提高加工水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低損耗。四是全程綠色化。這是不可逾越的底線(xiàn)，必須符合我國(guó)綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。產(chǎn)業(yè)綠色化是鈦業(yè)振興的關(guān)鍵所在，只有綠色化，才能保持不敗地位。

他特別指出，寶雞要建設(shè)“中國(guó)鈦谷”，就要成為鈦技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)源地、鈦高端產(chǎn)品的發(fā)源地，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和高端產(chǎn)品的應(yīng)用方面多做文章，對(duì)鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到帶動(dòng)作用，對(duì)中國(guó)新材料應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。