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中国科学院院士曹春晓:振兴钛产业要靠“四化”

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浏览:- 发布日期:2016-12-15 14:44:02【
       面对钛产量世界第一,但深加工水平低、附加值低的尴尬局面,我国正在积极推进钛产业振兴。在全方位拓展钛材应用领域的同时,我们还要重点关注化工、电力、生物医疗工程、海洋工程等刚性需求较明朗和发展前景较好的应用领域,努力实现“品质高端化、成本低廉化、工艺数字化、全程绿色化”的目标,使我国逐渐发展成为钛业强国。
       目前国内外经济下行压力较大,我国钛业界的企业家们还在奋勇前进。我认为,只要科学地确定转型升级的变革方向并付诸实施,钛产业将会迎来振兴和辉煌
       在当今,钛合金的用量多少,代表着航空制造业的先进性。民用客机方面,A350XWB钛合金用量14%,波音787钛合金用量15%;军用飞机方面,美军的C-17钛合金用量10.3%,F-35钛合金用量27%,F-22钛合金用量甚至达到41%。这一方面,我国也有了很大进步,无论是民用客机还是军用飞机,无论是机体还是发动机,钛合金的用量都有明显的提升。
       波音公司预测,全球未来20年将新增36770架民用飞机,其中亚洲是13460架次,占到37%。而我国将新增民用飞机6330架,几乎占到亚洲增量的一半。波音747、777、787分别每架用钛材41吨、54吨、113吨,所以这是一个很广阔的市场。
        钛是三大轻金属之一,密度是铁的57%左右。钛具有较高的拉伸强度、蠕变强度、疲劳强度;钛具有优良的耐腐蚀性能并且具有较宽的使用温度范围,从零下269℃至零上600℃均可使用,特种钛合金范围更宽。此外,钛还是一种友好金属,具有优良的生物相容性,与人体组织的生物相容性优良,无过敏反应;同时,钛有较大的弹性变形能力,很适宜做弹簧等零件,也促进了钛在航空、航天、舰船、海洋装备等领域的广泛应用。
       我国今后仍应全方位(空、天、海、陆)拓展钛材的应用领域,但也要重点关心一些刚性需求较明朗和发展前景较好的应用领域。2015年,化工、航空航天、电力作为全国钛材前三名使用大户,分别占到全国钛用量的44.6%、15.7%和12.7%,要继续巩固、扩大其应用成果。而生物医疗、船舶、海洋工程等特别适合钛材应用的高附加值行业,仅各占到总用量的2%、2.9%和1.2%,需要我们做更多的工作,推动钛材料的使用。
       钛及钛合金具有的生物相容性好、强度高、比重小、弹性模量小等特性,适用于医疗器械和人体植入件。近10年来,生物医用材料及制品的市场增长率一直保持在20%至25%,随着3D打印技术的发展和应用更是如虎添翼。2016年6月,清华大学附属医院完成世界首例3D打印的钛合金骶骨植入医疗,保住了患者的下肢与二便功能。我国是人口大国,钛及钛合金人体植入件市场需求潜力很大。
海洋工程对钛的需求可以说是刚性的,比如核潜艇、深海潜水器对耐高压、抗腐蚀的要求,决定了只有钛才能胜任。宝钛集团研制的4500m深潜器钛合金载人球舱和我国7000m蛟龙号深潜器的耐压载人壳体,都是钛合金制造的。在海洋石油工程和海水淡化工程中,钛材料也得到更加广泛的应用。
尽管前景非常广阔,但我们要振兴钛工业,必须要进一步拓展钛合金在各个领域的应用,要选准比较合适的拓展方向。在拓展钛材应用领域市场时,必须要加速实现钛业的“四化”,才能在振兴钛业之路上快速前行,否则依然无法改变我国钛产量世界第一,但深加工水平低、附加值低的尴尬局面。
       一是品质高端化。要振兴钛业就必须出精品、创品牌,既要满足国内市场的刚性需求,又要努力拓展国外市场。二是成本低廉化。通过工艺创新和改进大幅度降低成本,重点解决原材料循环利用、锻铸件精化、节省能源消耗等问题。三是工艺数字化。中国的钛产业企业要在工艺加工中大规模应用数值模拟、数控、自动化、智能化等,提高加工水平和产品质量,降低损耗。四是全程绿色化。这是不可逾越的底线,必须符合我国绿色经济发展需求。产业绿色化是钛业振兴的关键所在,只有绿色化,才能保持不败地位。
       只要我们努力实现“四化”的目标,我国的钛业一定能够不断发展,成为钛业强国。

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