鈦材在新材料領(lǐng)域的新應(yīng)用

盛利 |文

鈦材在新材料領(lǐng)域的新應(yīng)用

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“一帶一路”和“中國(guó)制造2025”概念，為鈦材拓展新的需求領(lǐng)域提供了廣闊前景，筆者認(rèn)為，民生用品、建筑裝飾、海洋工程、石油鉆采與輸送等產(chǎn)業(yè)都將成為未來(lái)鈦材作為新興材料發(fā)展的新領(lǐng)域。

新時(shí)期，“一帶一路”和“中國(guó)制造2025”概念，為鈦材拓展新的需求領(lǐng)域提供了廣闊前景，筆者認(rèn)為，民生用品、建筑裝飾、海洋工程、石油鉆采與輸送等產(chǎn)業(yè)都將成為未來(lái)鈦材作為新興材料發(fā)展的新領(lǐng)域。

民用電子產(chǎn)品刮起“鈦旋風(fēng)”

鈦?zhàn)鰹槊癖娦哪恐械母邫n金屬，近年來(lái)也被應(yīng)用于民用電子產(chǎn)品中。以蘋(píng)果手機(jī)為代表，首次用鈦螺絲替代不銹鋼螺絲，在民用電子產(chǎn)品中刮起了一陣“鈦旋風(fēng)”。國(guó)內(nèi)8848鈦金手機(jī)的鈦外殼，讓國(guó)內(nèi)高端人士首次感受到鈦的沉穩(wěn)與大氣。

目前，鈦已引起了手機(jī)、筆記本等電子生產(chǎn)廠(chǎng)商的關(guān)注，鈦制外殼、內(nèi)飾、配件已成為設(shè)計(jì)師未來(lái)設(shè)計(jì)的首選元素。鈦將以其特有的色澤與優(yōu)良的金屬性能，以及其獨(dú)特的宣傳力，在民用電子產(chǎn)品中將得到大量應(yīng)用。不要小看每部手機(jī)幾十克的用量，其每年幾億到十幾億部的市場(chǎng)量，必將掀起鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新高潮。

鈦市場(chǎng)將因民用產(chǎn)業(yè)而崛起

當(dāng)今社會(huì)，健康越來(lái)越得到方方面面的重視，鈦以其獨(dú)特的無(wú)毒、無(wú)重金屬析出、無(wú)人體排異、生物親和性好的特性在民用健康產(chǎn)業(yè)必將大放異彩。從前后兩屆鈦博會(huì)上看到，老的鈦眼鏡架、高爾夫球桿、鈦飾品、戶(hù)外用品等在市場(chǎng)中穩(wěn)步前行。以鈦復(fù)合炒鍋、鈦保溫杯等為代表的廚具、餐具、休閑器具等不斷推陳出新，正逐步走向成熟。

今年，浙江永康成立了鈦材料民用化項(xiàng)目對(duì)接工作領(lǐng)導(dǎo)小組，將鈦材與當(dāng)?shù)孛駹I(yíng)企業(yè)的車(chē)、杯、廚具等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)擦出火花，合作打造高端民用產(chǎn)品。相信以永康人的智慧、加工與市場(chǎng)開(kāi)拓能力，高端民生健康產(chǎn)品將在未來(lái)取得突破性進(jìn)展，有望成為高端不銹鋼的替代產(chǎn)品。展望未來(lái)，每家每戶(hù)擁有一千克鈦將成為可能，鈦的市場(chǎng)將因民用產(chǎn)業(yè)而崛起。

當(dāng)然，影響鈦在民生健康產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用還是鈦材的品質(zhì)。過(guò)去不少鈦企業(yè)認(rèn)為民用產(chǎn)品對(duì)鈦的品質(zhì)要求不高，是鈦就可以，而真正從事鈦民用鈦產(chǎn)品才發(fā)現(xiàn)，對(duì)鈦加外觀(guān)品質(zhì)和加工性能的要求往往超過(guò)軍品。以鈦鍋為例，加工對(duì)材料拉伸性能的要求很高，加工后表面不能出現(xiàn)針眼大的缺陷，這些又恰恰是現(xiàn)在鈦材難以做到的。如何開(kāi)發(fā)即適合生產(chǎn)民用產(chǎn)品，易于沖壓，加工性能好，又價(jià)格低廉的鈦材，已成為鈦材生產(chǎn)企業(yè)需面臨的課題。

建筑裝飾產(chǎn)業(yè)充分發(fā)揮鈦耐腐蝕優(yōu)勢(shì)

中國(guó)國(guó)家大劇院橢圓拱形鈦殼體的面世，讓全世界為鈦在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用而喝彩，它的成功應(yīng)用也給了我國(guó)鈦業(yè)工作者和建筑設(shè)計(jì)師很好的啟示，杭州大劇院、江蘇大劇院、福建閩臺(tái)文化園等一批國(guó)內(nèi)開(kāi)始應(yīng)用鈦元素。世界第一高樓迪拜塔在建筑外裝飾墻構(gòu)件，室外五金件等的應(yīng)用更是將鈦耐腐蝕的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得淋漓盡致。

我國(guó)有漫長(zhǎng)的海岸線(xiàn)，濱海建筑受海洋氣候的影響較大，腐蝕嚴(yán)重；公路、鐵路、工廠(chǎng)附近的建筑因大氣污染，腐蝕也較嚴(yán)重。無(wú)論是從美觀(guān)、藝術(shù)的角度出發(fā)，還是考慮建筑的耐蝕性，均需用鈦來(lái)取代常規(guī)建筑用金屬材料，以保證建筑和路邊行人的安全。由寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的福建閩臺(tái)文化園項(xiàng)目將鈦的本色變幻成絢麗的多彩色，把鈦的耐蝕性與建筑裝飾的需求完美結(jié)合，成為國(guó)內(nèi)自主鈦建筑裝飾領(lǐng)域的典范。

不過(guò)，影響鈦進(jìn)入建筑領(lǐng)域的關(guān)鍵因素還是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有鈦材這一材料，因此設(shè)計(jì)師無(wú)法使用鈦材進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)測(cè)算，只能做為裝飾材料加以應(yīng)用。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)已嚴(yán)重影響到鈦材在我國(guó)建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，需要盡快得到解決。相信我國(guó)會(huì)趕上日、歐等先進(jìn)國(guó)家的時(shí)代潮流，關(guān)注鈦在建筑領(lǐng)域開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)我國(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展。

海洋工程有望成為鈦材應(yīng)用的大市場(chǎng)

海洋工程用材料，除要求耐海洋腐蝕環(huán)境外，還要求高性能、高功能、安全可靠性、實(shí)用性及低成本等，鈦是所有金屬中最適合的材料。在艦船應(yīng)用領(lǐng)域，船體、熱交換器、泵、閥、管線(xiàn)等長(zhǎng)期浸泡在海水中，極易受到海水腐蝕。鈦材可以有效解決由于腐蝕/沖蝕引起的海底管道泄露和海洋生物引起的艦船故障等問(wèn)題，它不但具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能，而且可以減輕艦船重量，減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)使用壽命。

近年來(lái)，國(guó)家海洋戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋設(shè)施用鈦也有所增加，已經(jīng)實(shí)施或計(jì)劃用鈦的大型浮式海洋結(jié)構(gòu)物機(jī)場(chǎng)、港灣物流基地、原油和天然氣貯存基地、橋梁、體育娛樂(lè)設(shè)施等。在海洋勘探方面，海上采油設(shè)備如采油平臺(tái)、原油冷卻器、升油管、泵、閥、接頭、夾具等均與海水及原油中的硫化物、氨、氯等介質(zhì)接觸，由鈦制造的設(shè)備或零部件已廣泛用于海洋勘探。

展望未來(lái)，海洋工程作為新興的鈦的民用市場(chǎng)，最近幾年發(fā)展很快。在能源緊缺的情況下，從近海到深海，世界許多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)海洋，利用海洋，而鈦優(yōu)異的性能可以很好地滿(mǎn)足人們?cè)诤Ｑ蠊こ谭矫鎽?yīng)用的要求，因而應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，預(yù)測(cè)海洋工程用鈦有望成為鈦材的一個(gè)較大的應(yīng)用市場(chǎng)。

石油鉆采與輸送也將成為鈦材應(yīng)用大市場(chǎng)

地球上蘊(yùn)藏的石油有30%以上埋藏于海底之下，大約1300×108（億）噸，把它們開(kāi)采出來(lái)對(duì)緩解能源短缺意義重大，海洋底部與地殼中蘊(yùn)藏著人類(lèi)將來(lái)賴(lài)以生存的資源，如何探明它們藏于何處與如何把它們開(kāi)采出來(lái)是人類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)。在海洋鉆探中使用鈦合金制造石油提升管與采油預(yù)應(yīng)力管接頭、夾具、配件等已在技術(shù)上是可行的。在鉆井平臺(tái)、海洋電站上為了應(yīng)對(duì)含硫酸性原油和海水都抗腐蝕，熱交換器以及油和氣的冷卻都可以使用鈦制裝備。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)主要鈦企業(yè)都在積極研發(fā)鈦合金石油管材，以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)超深超高壓油氣井對(duì)高強(qiáng)耐蝕管材的迫切需求。

石油輸送管道系統(tǒng)是海底石油開(kāi)采不可缺少的部分，由于鈦對(duì)海水具有很高的耐蝕性，其使用壽命為鋼的10倍，因此，采用鈦管制造的石油輸送管的成本與銅、鎳金屬管相比是合算的。美國(guó)已開(kāi)始將大口徑鈦合金管應(yīng)用于北海石油開(kāi)發(fā)中，并取得了良好的使用與經(jīng)濟(jì)效果。

影響鈦材在石油鉆采與管道輸送的主要因素還是標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。我國(guó)鈦材的應(yīng)用推廣已有40多年的歷史，但在各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂上都缺乏對(duì)鈦材使用的規(guī)定，國(guó)內(nèi)部分大型骨干鈦企業(yè)對(duì)鈦在跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂缺乏積極有效的影響，限制和制約了鈦在新領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

未來(lái)全球?qū)?qiáng)度更高、耐蝕性更強(qiáng)的鈦合金石油管材的需求十分迫切，國(guó)內(nèi)各大鋼管制造公司和科研院所都在積極開(kāi)展研制工作，預(yù)計(jì)石油鉆采與輸送領(lǐng)域用鈦有望成為鈦材的一個(gè)較大的應(yīng)用市場(chǎng)。

縱觀(guān)鈦材在未來(lái)新材料領(lǐng)域的新應(yīng)用，“跳出鈦產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新領(lǐng)域”從必然王國(guó)走向自由王國(guó)的跨界發(fā)展思路已成為鈦產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的主旋律。加強(qiáng)橫向結(jié)合，實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)跨領(lǐng)域發(fā)展，將為未來(lái)新材料應(yīng)用推廣帶來(lái)新的活力。

（本文作者系寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)）