高端金属材料“四大金刚”

从世界上新材料的发展趋势看，钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展。结构材料其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用高强合金钢、铝合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。用于军用飞机的Al合金及一般钢材则被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代。进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料。结构材料的主体有：

（一）钢铁

钢铁材料，特别是具有多相结构和复杂成分的优质钢具有重要的应用前景和潜在优势，需要开展相应的基础研究。联系微米和纳米技术的纳米层间结构、织构以及晶界和界面都可视为改善钢铁材料的重要途径。

（二）铝合金

铝基材料及相应的沉淀硬化效应导致高强铝合金的出现，相关技术工艺已发展为“沉淀科学”，它涉及“相”间晶体结构的匹配性以及合金的稳定性，特别是时效合金的稳定性直接影响航空或空间应用，因此可视为Al合金基础研究中的重要问题。

（三）镁合金

（四）钛合金

钛合金在军用或民用航空工业的发展中有重要位置，多相纳米尺度层状微结构问题对高强Ti基合金的特性具有重要意义，它将成为设计新Ti基合金的关键因素。

钨合金是以钨为基加入其他元素组成的合金。在金属中，钨呈银白色，熔点3400℃，是熔点最高的金属，密度与黄金相当，为钢的2.5倍，除大量用于制造硬质合金和作合金添加剂外，钨及其合金广泛用于电子、电光源工业，也在航天、铸造、武器等部门中用于制作火箭喷管、压铸模具、穿甲弹芯、触点、发热体和隔热屏等。

• 事件：稀土、钼钨等稀有资源均涉及武器、高科技制造，中国对那些以关系国家安全为由禁止向中国出口武器、高科技的国家，禁止出口稀土、钼钨等稀有资源。

• 应用：在工业上，钨主要用于硬质合金、钨材、钨化工和钨钢，被誉为“工业的牙齿”；而在国防领域，钨主要应用于制造钨合金钢，其为制作现代兵器的主要钢种，由于密度较高，即使在恶劣的环境条件下也能够很好的保持其形状，备用做枪弹中集束箭弹的小箭，聚能弹中的“火药性罩”，例如散弹、子母弹、穿甲弹，具有很大的杀伤威力；在环保性上，在使用和生产加工过程中不会产生有毒物质，因此钨合金的环保性使得它在军事上是个不二选择。

• 现状：中国钨储量丰富，国内已探明储量占比达到60%以上，全球大部分钨供应来自中国；但是中国钨企业深加工产品与技术创新能力与国外大型钨企业相比差距还是很大，硬质合金产品以中低档为主，且多数还是烧结态产品，高性能、高精度的高档硬质合金数控刀片等高技术含量、高附加值的钨制品仍需依赖国外进口。

• 事件：之前，由于中国没有自己的超高纯钛，受原材料源限制，一直采用其他替代金属，综合性能一直未能达到最佳状态。随着国产超高纯钛的诞生，这一关键零部件可望在不久的将来实现巨大的技术突破。

• 应用：超高纯钛是配制生产高端钛合金材料的重要基础材料，而钛合金是飞机制造的关键材料之一，因此，超高纯钛对于生产制造性能稳定的优质高端钛合金至关重要。超高纯钛自身极高的纯净度，大大降低了由于微量成分波动而导致的高端钛合金机械性能不稳定。这对于从根本上提高飞机零部件的整体性能稳定性，在确保安全的前提下，最大化延长零部件的使用寿命意义重大。

  
  

• 现状：超高纯钛属于国家战略性新材料，之前很长一段时间都由美国霍尼韦尔、日本东邦和大阪钛业3家公司垄断，并对我国严格出口。不过该局面在2014年由宁波创润新材料所打破，其“年产250吨电子级低氧超高纯钛项目”的正式投产标志着我国成为继美日后第三个可自主生产超高纯钛材料的国家。

• 现状：中国从20世纪60年代中期就开始研制马氏体时效钢。最初以仿制18Ni（250）和18Ni（300）为主。到70年代中期又开始研究强度级别更高的钢种和无钴或节镍钴马氏体时效钢，还开发出用于高速旋转体的超高纯、高强高韧的马氏体时效钢，研制出高弹性的马氏体时效钢和低镍无钴马氏体时效钢。

• 现状：在军工上，美国磁性材料公司占有60%的市场；而在工业上，韩国企业占据70%。