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院士掀头脑风暴把脉钛行业

发布时间:2022-10-08 人气:

11月17日,由中国工程院主办的“钛冶金工程科技论坛”在苏州召开,6位工程院院士,11位专家报告人,以及众多业内专业人士聚集一堂,进行了一次激烈的“头脑风暴”,就我国钛冶金、加工等领域的热点、难点、重点问题进行研讨,为钛行业的发展把脉。
  中国钛工业发展迅速
  近十年来,我国钛冶金、钛加工技术有了长足的进步,中国钛工业也获得了迅速的发展。
  据中国有色金属工业协会钛锆铪分会副会长兼秘书长王向东介绍,2013年中国海绵钛产量为81171吨,占世界总产量的42.3%,相比2001年的2468吨增长了3188.9%;中国钛加工材2013年产量为44453吨,占世界总产量的35.4%,相比2001年的4720吨增长了8.4倍。中国主要钛制品的产量已双双居世界第一。进出口方面,中国海绵钛和钛加工材分别从2006和2007年起由净进口国成为净出口国。中国已经是世界钛工业的进出口大国。
  此外,中国钛工业无论从技术装备,还是节能减排技术、产品质量上都取得了长足的进步。海绵钛的吨电耗已由“十二五”初期的34000kWh/吨下降至21000-23000kWh/吨。海绵钛零级品率已由“十二五”初期的30%提高到65%左右,布氏硬度≤95的超软钛已可批量生产(约占总量的10%)左右,加工材已基本满足国内需求。
  中国钛工业仍存不少问题
  尽管取得了巨大的成就,但中国钛工业的发展也面临着不少的问题。王向东指出,目前中国钛行业处于结构性过剩中,一方面,中低端钛制品产能过剩,开工率不足,且大多数企业均处在中低端产品的生产定位上,产品趋同,竞争激烈,效益低下;另一方面,在航空产品、医疗产品等高端进口的生产上,还不能满足国内的发展需求,仍需要进口。此外,中国钛企业自主创新能力不强,长期以来,国内研制鉴定了很多新型钛合金,但自主的原创性不多,绝大多数是跟踪仿制国外同类产品,对新型钛合金的基础性、系统性的研究不够,阻碍了新型钛合金的应用。
  钛合金成分组织一致性、批次稳定性不够也是目前钛工业急待解决的问题。王向东指出,尽管目前中国钛行业的技术装备已居世界前列,也生产了大量的优质钛合金材料,但大飞机和航空发动机等高端钛合金材料的可靠性、批次稳定性较差,导致发动机叶片和风扇盘等关键部分蠕变变形,发动机性能下降,不能满足大飞机、医用人体植入件的需求。
  钛合金材料投资具备经济性
  降低成本是包括钛合金在内材料研发生产永恒的命题。有数据显示,海绵钛成本降低1美元,加工材成本将会降低10%,同时会使非航空航天市场增加100%,降低钛合金的成本已成为推动钛应用的关键因素之一。
  宝钛研究院副院长李献民表示,钛合金材料具有优异的耐腐蚀性能、优异的生物相容性、无磁性、较高的抗冲击和疲劳性能、宽适应温度范围等众多优点,但还没有得到大范围的应用和推广,主要原因就是钛合金材料的价格昂贵,以及钛合金材料在部分领域应用还存在一些不足。
  但他同时指出,目前钛合金材料的投资已经具备经济性。“目前海绵钛已经处于历史底部,相较于2005年最高的198000元/吨的价格,到现在50000多元/吨的价格,只是最高位的1/4左右。从近10年的原材料价格分析可以看出,较之于电解镍、电解铜,海绵钛的价格处于相对较低的价位,是近十年来价格最低的时候。”
  李献民算了一笔账,用钛合金与铜合金、镍基合金Incone1625以及316L不锈钢为材料生产冷凝管道系统设备,单根铜管的年平均投资金额为0.957万元,镍基合金Incone1625为0.936万元,316L不锈钢为0.797万元,而单根钛管仅为0.112万元,大大低于上述几种材料。
  “如果按照30年的全寿命周期计算,铜合金需要更换4次左右,316L不锈钢需要更换6次以上,相应投资成倍增长;镍基合金随使用寿命相同,但投资比纯钛高好几倍。”李献民说,“使用钛合金的一次性投资已经低于铜合金,仅是不锈钢的2~5倍,从全寿命的角度考虑,其投资成本低于不锈钢和其他金属材料。”
  搭建协同创新平台
  推动钛发展应用
  尽管存在着不少的问题,但钛工业发展前景依旧好看。中国有色金属工业协会数据显示,2013年中国对钛加工材的需求是4万吨。王向东预计到2020年,中国对钛加工材的需求将达到8万吨。其中,中国航空航天、海洋工程和医疗等领域对高端钛加工材的需求将是增长的主要因素,预计到2020年中国航空航天领域对钛加工材的需求将达到12000吨,比2013年增长1.5倍。此外,化工、冶金等传统领域也将保持稳定增长。
  面对目前钛工业面临的问题及未来发展方向,来自中国工程院的六位院士周廉、干勇、江东亮、周克崧、何季麟、丁文江及业内专家们积极出谋划策。
  丁文江院士指出,国外大型企业周围总是聚集着一批有活力的中小企业和科研机构,科研机构在向小企业提供技术中获取价值,小企业在向大企业提供服务中实现价值,大企业通过规模化生产实现价值。而反观国内,企业、科研院所、大专院校也在找政府,希望从政府拿资源,造成了我国的资源配置体制的扭曲。同时,国内大企业及科研单位各自自成体系,产学研没有很好的结合起来,造成产学研机制的扭曲。他认为,企业应是创新的主体,国内企业应该提高自己的设计能力和评价能力,真正做出自主设计的产品。
  江东亮院士也指出,目前企业和大型科研院所的联合仍有待提高,企业大包大揽,科研院所成果不愿分享等,都导致效率低下、资源浪费。他认为,高技术的发展一定要分工合作,实现大协作。
  周廉院士表示,尽管中国引进最先进的钛设备,但在产品的标准、控制工艺、计算机管理等方面与国外仍有差距,目前钛工业亟需提高质量、降低成本、扩大应用。他建议建立若干个开放的协同创新平台,理清钛工业的发展路线,通过平台建立好的课题项目,调动相关领域的专业人员,共同进行技术研发与攻关,攻克钛及其合金加工材性能均匀性、稳定性、批量一致性等技术难题,开发先进钛合金及其加工技术,促进钛的应用。
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