近日，被譽(yù)為東歐富二代的烏克蘭再次向中國訂購20噸金屬零部件，耗資160萬美元，用于建造自己的安178運(yùn)輸機(jī)。不過，有趣的是，這個(gè)20噸重的金屬零件雖然列出了38個(gè)產(chǎn)品名稱，但主要材料是鈦合金，中國公司只能提供半成品。事實(shí)上，中國已成為世界領(lǐng)先的鈦合金生產(chǎn)加工國家之一，各種高等級軍用鈦合金在國際上備受青睞。美國商務(wù)部也表示，如果中國切斷鈦金屬供應(yīng)，將對美國產(chǎn)生“重大影響”。其重要性不言而喻。備受世界矚目的鈦金屬到底有何魅力？中國金屬鈦在世界上的實(shí)際水平如何？如此重要的戰(zhàn)略金屬，中國為何不限制出口？是否會重蹈稀土的覆轍？

非常年輕的“戰(zhàn)略金屬” 幾年前，中國海軍少將張召忠在節(jié)目中透露，航母上的一顆鈦合金小鉚釘可以價(jià)值千美元換一輛奧迪汽車。而且，如果我們?nèi)粘Ｋ�見的各種金屬制品都冠以鈦合金的名字，無論是外觀還是實(shí)用性，它們的價(jià)格肯定會上漲。鈦合金現(xiàn)在已成為奢侈品的代名詞。鈦合金為何占據(jù)如此地位？要理解這個(gè)問題，首先要知道它是什么以及它的用途。

所謂鈦合金，顧名思義，是以鈦為主要材料，摻雜其他元素的合金。它不是一種特定的金屬，而是指一個(gè)非常大的金屬類別。鈦合金的歷史很短，從20世紀(jì)50年代到1960年代商業(yè)化到現(xiàn)在還不到70年，但是這段短暫的歷史并不影響鈦合金在世界范圍內(nèi)的普及。與鐵、鋁等傳統(tǒng)金屬相比，鈦金屬具有優(yōu)越的物理和化學(xué)性能。雖然它是一種典型的輕金屬，金屬密度只有鐵的一半，但其材料強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋁金屬，幾乎與合金鋼相當(dāng)。比強(qiáng)度是當(dāng)今所有金屬中最高的。此外，高純度鈦金屬具有優(yōu)異的塑性，可以承受打擊和拉拔工藝，但其他元素的摻入逐漸使鈦合金變脆變硬，使得大多數(shù)鈦合金比合金更強(qiáng)。得益于這一特性，鈦合金的應(yīng)用范圍更加廣泛，其發(fā)展方向也將更加多樣化。

此外，鈦本身還具有很強(qiáng)的耐酸堿腐蝕、耐寒、高熔點(diǎn)、超導(dǎo)特性，以及最令人驚訝的“生物相容性”特性。這些特性在人類工業(yè)的幫助下進(jìn)一步放大，產(chǎn)生意想不到的效果。例如，在火箭、導(dǎo)彈、航天器等中使用鈦或鈦合金代替鋼，不僅可以提供優(yōu)越的材料強(qiáng)度，而且可以增加耐高溫和低溫的能力。最重要的是，低密度鈦合金部件可以顯著減輕車身本身的重量，并提供更高的負(fù)載能力。在材料強(qiáng)度相同的情況下，遠(yuǎn)程導(dǎo)彈每減少一公斤，射程可增加八公里，火箭每減少一公斤，其發(fā)射燃料可減少近100公斤，從而增加其運(yùn)載量。可以做。還有太空設(shè)備。

此外，當(dāng)今航空母艦和艦船大面積使用鈦合金，不僅提高了耐海水腐蝕的能力，降低了維護(hù)成本，而且還提供了更高的材料強(qiáng)度和保護(hù)。我們還有專門用于醫(yī)療用途的“生物相容性鈦合金”、具有記憶功能的“鈦鎳合金”和專門用于深海探索的“鈦潛艇殼”。也就是說，鈦合金具有各種優(yōu)異的性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域。為此，鈦合金也被譽(yù)為繼鐵、鋁之后的第三貴金屬，是世界各國嚴(yán)格管制的“戰(zhàn)略稀有金屬”！

儲量豐富的“稀有金屬” 不過，有趣的是，鈦雖然被稱為“稀有金屬”，但其實(shí)它在地球上并不稀有，而是儲量極其豐富。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)計(jì)，鈦占地殼的0.63%，位居世界第七位，僅次于鐵、鋁、鎂等金屬。含鈦礦物有140多種，儲量極為豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界僅銳鈦礦、鈦鐵礦、金紅石的總資源量就超過20億噸。這是什么概念呢？比如，世界上銅的共同儲量只有7億噸左右，而鈦卻是這個(gè)數(shù)量的三倍。

那么，如此豐富的鈦資源為何被列為稀有元素呢？其實(shí)，答案很簡單。也就是說，鈦的制造極其困難。雖然地球上鈦的儲量極為豐富，但大部分鈦只是其他金屬礦的副產(chǎn)品，致密、富礦的礦石極為稀缺。目前已知的鈦礦物有140多種，但具有開采價(jià)值的只有12種，約占其中的十分之一。因此，說金屬鈦儲量很大，但實(shí)際上根本無法開采。而且，鈦礦即使開采成功，冶煉起來也不是那么容易。前面提到，鈦金屬具有非常強(qiáng)的耐酸堿腐蝕能力。這一特性使得鈦金屬很難在室溫下通過化學(xué)制備來純化。

同時(shí)鈦具有優(yōu)異的耐熱性，熔點(diǎn)達(dá)到1700以上。因此直接冶煉鈦礦石需要超高溫環(huán)境。問題是鈦的化學(xué)性質(zhì)在高溫環(huán)境下變得非常活躍。它很容易與空氣中的氧、碳、氮和許多其他元素發(fā)生反應(yīng)。因此，鈦金屬的熔煉必須在真空或惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行。嚴(yán)禁與空氣和水接觸，甚至不能使用冶金行業(yè)常用的氧化鋁坩堝，以防止其他元素雜質(zhì)“污染”鈦金屬。而如此惡劣的環(huán)境意味著非常高的生產(chǎn)成本。統(tǒng)計(jì)顯示，同等重量，鈦的成本大約是鋁的6倍、鋼的30倍，甚至要求較低的工業(yè)鈦每噸成本也高達(dá)數(shù)千美元。例如，航空航天和軍事工業(yè)所需的特種鈦的成本可能高達(dá)數(shù)萬美元。

最重要的是，即使有資金，也很難建成如此技術(shù)要求高的鈦冶煉產(chǎn)業(yè)鏈。這需要非常完善的工業(yè)體系和材料科學(xué)儲備。因此，目前有能力打造完整鈦產(chǎn)業(yè)鏈的國家只有美國、中國、俄羅斯、日本四個(gè)。大多數(shù)其他國家需要進(jìn)口。這就是鈦金屬價(jià)格高的根本原因。

中國鈦合金布局廣泛，具有如此重要戰(zhàn)略價(jià)值的鈦合金目前正在出口海外，但中國并不畏懼發(fā)展成為第二個(gè)稀土產(chǎn)業(yè)。答案是不。由于其特性，鈦不像稀土，而更像鋼。首先，鈦合金儲量高、分布廣，必然會像鐵、鋁一樣廣泛應(yīng)用于人類工業(yè)生產(chǎn)，而且絕對不會像稀土那樣被少數(shù)人壟斷。

與中國一樣，日本鈦儲量居世界第一，但占比不足40%。澳大利亞、俄羅斯、印度、美國等國家鈦儲量極為豐富。而每家企業(yè)都或多或少地建立了自己的鈦產(chǎn)業(yè)鏈，在這種情況下，想要獲得鈦合金領(lǐng)域的壟斷地位是不可能的。目前，鈦合金被稱為“戰(zhàn)略金屬”，因?yàn)槠涫褂妙I(lǐng)域太重要，而且冶煉和加工成本還不夠成熟。在這種情況下，要想在鈦合金領(lǐng)域獲得更高的話語權(quán)，最好的辦法就是加大投入，在應(yīng)用加工技術(shù)上不斷創(chuàng)新，同時(shí)通過出口獲得更大的國際市場。關(guān)于鈦合金。只有鈦合金真正成為第三金屬，才能成為真正的鈦合金力量。

與日本鋼鐵工業(yè)一樣，之所以被詬病“大而不強(qiáng)”，就是因?yàn)楦呒壧劁搰?yán)重短缺，一度依賴進(jìn)口。為此，日本鋼鐵行業(yè)近年來轉(zhuǎn)型尤為艱難，苦難時(shí)期也比其他行業(yè)要長得多。而這個(gè)教訓(xùn)自然會讓我們在鈦合金領(lǐng)域不再重蹈覆轍。幸運(yùn)的是，中國在高檔鈦合金領(lǐng)域仍落后于美國和俄羅斯。不過，這個(gè)差別并沒有那么大。特別是近年來，我國高檔鈦合金制造加工技術(shù)不斷進(jìn)步。比如去年，中國深海探測器“奮斗”號成功登陸馬里亞納海溝底部。它采用完全中國獨(dú)特設(shè)計(jì)的鈦合金外殼，技術(shù)世界一流。

此外，中國還擁有世界領(lǐng)先的“鈦合金激光3D打印技術(shù)”，可直接打印大型復(fù)雜鈦合金零件。直接減少焊接工序，增加結(jié)構(gòu)完整性，延長使用壽命。中國的新型戰(zhàn)斗機(jī)，如殲20和殲31，目前在許多結(jié)構(gòu)部件上都采用了這種技術(shù)。放眼全球，目前只有美國擁有同等水平的印刷技術(shù)，在工業(yè)化方面仍落后于中國。而隨著中國C919大飛機(jī)的下線、載人航天項(xiàng)目進(jìn)入密集爬坡期以及近年來軍事裝備規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，對中國高等級鈦合金的需求也將增加。在這些市場的帶動(dòng)下，中國在高端鈦合金領(lǐng)域必然會達(dá)到更高的水平。相信到那時(shí)，我國鈦合金的普及程度一定會提高，在國際市場上將逐步趕上美國、俄羅斯，成為真正的鈦合金強(qiáng)國。

最后，我們來做一個(gè)小調(diào)查。你知道鈦合金在我們的生活中還有哪些用途嗎？歡迎在評論區(qū)與大家分享。嗯，我是大東，一位鐵桿熱情的科普作家。如果喜歡我的內(nèi)容，別忘了點(diǎn)贊和關(guān)注。下一期再見！