开启钛世界

本刊记者 张博|文

陕西省宝鸡市一直是我国钛工业重镇。该地区拥有以宝钛集团有限公司为代表的钛加工企业400余家，钛材产量多年来一直雄踞全国之首。日前，第25届中国西部商品交易会在宝鸡举办，在“钛谷论坛”会场专家云集，共商钛产业发展前景，开启了一个不一样的“钛世界”。

1791年，英国人W.Gregor在黑磁铁中发现了钛这种新的金属元素。1795年，德国化学家M.H.Klaproth在金红石中也发现了该元素，并以希腊神话中天与地的儿子泰坦神的名字命名为Titans。

1910年，美国科学家M.A.Hunter首次用金属钠还原TiCl4制取了可锻性金属钛，这就是著名的制备金属钛的亨特法。

1940年卢森堡科学家W.J.Kroll用镁还原TiCl4制取了金属钛，形成了制备金属钛的主流方法——克劳尔法。克劳尔法制备的金属钛质量更好，生产过程的安全性更高，已成为目前海绵钛生产的唯一工业化方法。

美国在1948年首先用克劳尔法生产海绵钛，随后日本在1952年、英国在1953年、苏联在1956年、中国在1958年相继开始生产海绵钛。

宝鸡的“中国钛谷”

宝鸡市作为中国钛工业的摇篮，一直是中国钛工业的前行者和领路人。钛产业是宝鸡最具优势的特色产业。目前，宝鸡市聚集了以钛为主，钨、钼、钽等稀有金属新材料产业科研、生产、加工、贸易和流通企业400余家，形成了较为完整的钛工业体系，代表了我国钛材料研发和生产领域的先进水平，产业规模居全国之首。宝鸡市先后被国家有关部委认定为国家新材料高新技术产业基地、国家火炬计划钛特色产业基地和国家新型工业化钛材料及深加工产业示范基地。“宝鸡·中国钛谷产业集群”列入全国50个产业集群试点之一。

在新常态下，如何进一步做大做强钛产业，拓展终端产品的生产生活应用？在25届中国西部商品交易会暨中国宝鸡“一带一路”旅游文化节期间，来自海内外的著名专家学者、业内人士齐聚宝鸡，共同研讨钛产业发展趋势，共同促进“钛升级”、推动“钛消费”、引领“钛生活”，延伸钛制品产业链，深化钛产业供给侧改革。

目前宝鸡市大多数钛材企业面临的主要问题是，受限于研发能力和工业水平，处在产业链的低端位置，为一些科研实力更强的企业做产品的粗加工，产品因此卖不上好价钱；很多企业和贸易商合作，不直接和国际用户打交道，在产品的质量控制和提升上，听不到最直接的建议，因而影响其发展速度。

只有站到更高级别的平台上做生意，苦练内功、创新合作，才会重拾机遇。此次25届西交会的“钛谷论坛”围绕“钛和生活”展开，是想给企业打开一扇了解市场需求的窗户。钛材目前在应用领域之所以不像钢材那样有完整并不断延长的产业链，很大原因是没有规范的行业标准。无标准可循，意味着企业无法控制质量标准，拿捏工艺流程。毕竟制造业是一个漫长的技术积累过程，深加工需要制造企业不断试错。此次论坛，政界、学界、标准制定单位等，都将考虑如何加强合作，打破条块分割，寻求项目真正落地的途径。

项目产业是一个漫长而又艰难的过程，需要融智、融政策、融资金等。只有把资源要素充分整合，才能真正培育一方创新沃土，企业才能获得更多养分，实现产业突围。

振兴钛业

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，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。

在当今，钛合金的用量多少，代表着航空制造业的先进性。据统计，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每架分别用钛材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。近十年来，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，比如核潜艇和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4500米深潜器钛合金载人球舱和我国7000米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。

现年82岁高龄的中国科学院院士曹春晓，是中国钛合金研究与应用的创始人之一，在钛领域奔波了60年。他认为，尽管钛的前景非常广阔，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”，才能在振兴钛业的路上快速前行，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字模拟、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。

他特别指出，宝鸡要建设“中国钛谷”，就要成为钛技术创新的发源地、钛高端产品的发源地，在提高产品质量和高端产品的应用方面多做文章，对钛产业发展起到带动作用，对中国新材料应用做出贡献。