開啟鈦世界

本刊記者 張博|文

陜西省寶雞市一直是我國鈦工業重鎮。該地區擁有以寶鈦集團有限公司為代表的鈦加工企業400余家，鈦材產量多年來一直雄踞全國之首。日前，第25屆中國西部商品交易會在寶雞舉辦，在“鈦谷論壇”會場專家云集，共商鈦產業發展前景，開啟了一個不一樣的“鈦世界”。

1791年，英國人W.Gregor在黑磁鐵中發現了鈦這種新的金屬元素。1795年，德國化學家M.H.Klaproth在金紅石中也發現了該元素，并以希臘神話中天與地的兒子泰坦神的名字命名為Titans。

1910年，美國科學家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量更好，生產過程的安全性更高，已成為目前海綿鈦生產的唯一工業化方法。

美國在1948年首先用克勞爾法生產海綿鈦，隨后日本在1952年、英國在1953年、蘇聯在1956年、中國在1958年相繼開始生產海綿鈦。

寶雞的“中國鈦谷”

寶雞市作為中國鈦工業的搖籃，一直是中國鈦工業的前行者和領路人。鈦產業是寶雞最具優勢的特色產業。目前，寶雞市聚集了以鈦為主，鎢、鉬、鉭等稀有金屬新材料產業科研、生產、加工、貿易和流通企業400余家，形成了較為完整的鈦工業體系，代表了我國鈦材料研發和生產領域的先進水平，產業規模居全國之首。寶雞市先后被國家有關部委認定為國家新材料高新技術產業基地、國家火炬計劃鈦特色產業基地和國家新型工業化鈦材料及深加工產業示范基地。“寶雞·中國鈦谷產業集群”列入全國50個產業集群試點之一。

在新常態下，如何進一步做大做強鈦產業，拓展終端產品的生產生活應用？在25屆中國西部商品交易會暨中國寶雞“一帶一路”旅游文化節期間，來自海內外的著名專家學者、業內人士齊聚寶雞，共同研討鈦產業發展趨勢，共同促進“鈦升級”、推動“鈦消費”、引領“鈦生活”，延伸鈦制品產業鏈，深化鈦產業供給側改革。

目前寶雞市大多數鈦材企業面臨的主要問題是，受限于研發能力和工業水平，處在產業鏈的低端位置，為一些科研實力更強的企業做產品的粗加工，產品因此賣不上好價錢；很多企業和貿易商合作，不直接和國際用戶打交道，在產品的質量控制和提升上，聽不到最直接的建議，因而影響其發展速度。

只有站到更高級別的平臺上做生意，苦練內功、創新合作，才會重拾機遇。此次25屆西交會的“鈦谷論壇”圍繞“鈦和生活”展開，是想給企業打開一扇了解市場需求的窗戶。鈦材目前在應用領域之所以不像鋼材那樣有完整并不斷延長的產業鏈，很大原因是沒有規范的行業標準。無標準可循，意味著企業無法控制質量標準，拿捏工藝流程。畢竟制造業是一個漫長的技術積累過程，深加工需要制造企業不斷試錯。此次論壇，政界、學界、標準制定單位等，都將考慮如何加強合作，打破條塊分割，尋求項目真正落地的途徑。

項目產業是一個漫長而又艱難的過程，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新沃土，企業才能獲得更多養分，實現產業突圍。

振興鈦業

面對鈦產量世界第一，但深加工水平低、附加值低的尷尬局面，我國正在積極推進鈦產業振興。在全方位拓展鈦材應用領域的同時，還要重點關注化工、電力、生物醫療工程、海洋工程等剛性需求較明朗和發展前景較好的應用領域，努力實現“品質高端化、成本低廉化、工藝數字化、全程綠色化”的目標，使我國逐漸發展成為鈦業強國。

在當今，鈦合金的用量多少，代表著航空制造業的先進性。據統計，民用客機方面，A350XWB鈦合金用量14%，波音787鈦合金用量15%；軍用飛機方面，美軍的C-17鈦合金用量10.3%，F-35鈦合金用量27%，F-22鈦合金用量甚至達到41%。這一方面，我國也有了很大進步，無論是民用客機還是軍用飛機，無論是機體還是發動機，鈦合金的用量都有明顯的提升。

波音公司預測，全球未來20年將新增36770架民用飛機，其中亞洲是13460架次，占到37%。而我國將新增民用飛機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，所以這是一個很廣闊的市場。

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度、蠕變強度、疲勞強度；鈦具有優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，具有優良的生物相容性，與人體組織的生物相容性優良，無過敏反應；同時，鈦有較大的彈性變形能力，很適宜做彈簧等零件，也促進了鈦在航空、航天、艦船、海洋裝備等領域的廣泛應用。

我國今后仍應全方位拓展鈦材的應用領域，但也要重點關心一些剛性需求較明朗和發展前景較好的應用領域。2015年，化工、航空航天、電力作為全國鈦材前三名使用大戶，分別占到全國鈦用量的44.6%、15.7%和12.7%，要繼續鞏固、擴大其應用成果。而生物醫療、船舶、海洋工程等特別適合鈦材應用的高附加值行業，僅各占到總用量的2%、2.9%和1.2%，需要我們做更多的工作，推動鈦材料的使用。

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

海洋工程對鈦的需求可以說是剛性的，比如核潛艇和深海潛水器對耐高壓、抗腐蝕的要求，決定了只有鈦才能勝任。寶鈦集團研制的4500米深潛器鈦合金載人球艙和我國7000米蛟龍號深潛器的耐壓載人殼體，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用。

現年82歲高齡的中國科學院院士曹春曉，是中國鈦合金研究與應用的創始人之一，在鈦領域奔波了60年。他認為，盡管鈦的前景非常廣闊，但我們要振興鈦工業，必須要進一步拓展鈦合金在各個領域的應用，要選準比較合適的拓展方向。在拓展鈦材應用領域市場時，必須要加速實現鈦業的“四化”，才能在振興鈦業的路上快速前行，否則依然無法改變我國鈦產量世界第一，但深加工水平低、附加值低的尷尬局面。

一是品質高端化。要振興鈦業就必須出精品、創品牌，既要滿足國內市場的剛性需求，又要努力拓展國外市場。二是成本低廉化。通過工藝創新和改進大幅度降低成本，重點解決原材料循環利用、鍛鑄件精化、節省能源消耗等問題。三是工藝數字化。中國的鈦產業企業要在工藝加工中大規模應用數字模擬、數控、自動化、智能化等，提高加工水平和產品質量，降低損耗。四是全程綠色化。這是不可逾越的底線，必須符合我國綠色經濟發展需求。產業綠色化是鈦業振興的關鍵所在，只有綠色化，才能保持不敗地位。

他特別指出，寶雞要建設“中國鈦谷”，就要成為鈦技術創新的發源地、鈦高端產品的發源地，在提高產品質量和高端產品的應用方面多做文章，對鈦產業發展起到帶動作用，對中國新材料應用做出貢獻。