高端金屬材料“四大金剛”

陣列不斷擴大、性能更顯精準的金屬新材料正逐步打破現有材料領域存在的諸多困局。高性能金屬新材料不斷涌現，成為各個產業領域能級提升的關鍵要素。但金屬新材料發展仍需闖過“創新關”“成本關”“應用關”，才能助力相關產業深度拓掘出高附加值。

高端金屬新材料是全球新材料產業發展的重要方向之一，是能源、海洋和交通等高端裝備不可或缺的關鍵結構材料。然而隨著中國科學技術的快速發展，發達國家逐漸對中國的全球化進程采取了符合其國家利益的技術封鎖限制，一些高精尖科技被發達國家限制出口，例如制造業發展的核心要素——高端金屬材料，其目的就是為降低中國在相關領域對其的競爭威脅。 AdvancedMetais一、高端金屬材料分類

金屬新材料按功能和應用領域可劃分為高性能金屬結構材料和金屬功能材料。高性能金屬結構材料指與傳統結構材料相比具備更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高延展性等特性的新型金屬材料，主要包括鈦、鎂、鋯及其合金、鉭鈮、硬質材料等，以及高端特殊鋼、鋁新型材等。金屬功能材料指具有輔助實現光、電、磁或其他特殊功能的材料，包括磁性材料、金屬能源材料、催化凈化材料、信息材料、超導材料、功能陶瓷材料等。

與其他材料相比，稀土具有優異的光、電、磁、催化等物理特性，近年來在新興領域的應用急速增長，其中永磁材料是稀土應用領域最重要的組成部分，2009年永磁材料占稀土新材料消費總量的57%。在國家新興產業政策的推動下，新能源汽車、風力發電、節能家電等領域將拉動稀土永磁材料釹鐵硼磁體的需求出現爆發式增長。

從世界上新材料的發展趨勢看，鋼鐵材料和有色金屬材料的生產一直在向短流程、高效率、節能降耗、潔凈化、高性能化、多功能化的方向發展。結構材料其主要功能是承擔負載（如火車、汽車、飛機）。汽車用鋼近年來已從一般鋼鐵發展為使用高強合金鋼、鋁合金或特殊的高強Mg基合金，高強Ti合金在高強鋼中有重要位置，不銹鋼則有取代碳鋼的趨勢。用于軍用飛機的Al合金及一般鋼材則被先進的Ti合金及高分子基復合材料所取代。進一步還需要發展碳纖維增強復合材料或Al基復合材料。結構材料的主體有：

（一）鋼鐵

鋼鐵材料，特別是具有多相結構和復雜成分的優質鋼具有重要的應用前景和潛在優勢，需要開展相應的基礎研究。聯系微米和納米技術的納米層間結構、織構以及晶界和界面都可視為改善鋼鐵材料的重要途徑。

（二）鋁合金

鋁基材料及相應的沉淀硬化效應導致高強鋁合金的出現，相關技術工藝已發展為“沉淀科學”，它涉及“相”間晶體結構的匹配性以及合金的穩定性，特別是時效合金的穩定性直接影響航空或空間應用，因此可視為Al合金基礎研究中的重要問題。

（三）鎂合金

鎂及鎂合金廣泛應用于冶金、汽車、摩托車、航空航天、光學儀器、計算機、電子與通訊、電動、風動工具和醫療器械等領域。鎂合金是最輕的工程結構材料，以其優良的導熱性、減振性、可回收性、抗電磁干擾及優良的屏蔽性能等特點，被譽為新型“綠色工程材料”、21世紀的“時代金屬”。

（四）鈦合金

鈦合金在軍用或民用航空工業的發展中有重要位置，多相納米尺度層狀微結構問題對高強Ti基合金的特性具有重要意義，它將成為設計新Ti基合金的關鍵因素。

AdvancedMetais二、高端金屬材料之爭

從2018年起，美國商務部就陸續將一個個中國制造公司加入無法從美國購買原材料、零部件、軟件與技術產品的黑名單，之后類似的科技霸凌事件依舊時有發生。面對民用市場的禁運，中國無疑會受到很大影響，因為該領域市場不同于特殊領域市場，只能依賴于進口。 因此，我們一面要尋求方式突破西方的技術封鎖，一面又要警惕西方市場競爭中的價格戰，其難度不容小覷。成績有目共睹，差距依舊存在。高端金屬材料是一個需要技術沉淀與持續創新的行業，發達國家在該領域技術沉淀已有上百年。小編重點整理了四項發達國家限制出口的高端金屬材料，我們可以更加了解我國高端金屬材料技術封鎖現狀。

（一）鎢合金

鎢合金是以鎢為基加入其他元素組成的合金。在金屬中，鎢呈銀白色，熔點3400℃，是熔點最高的金屬，密度與黃金相當，為鋼的2.5倍，除大量用于制造硬質合金和作合金添加劑外，鎢及其合金廣泛用于電子、電光源工業，也在航天、鑄造、武器等部門中用于制作火箭噴管、壓鑄模具、穿甲彈芯、觸點、發熱體和隔熱屏等。

事件：稀土、鉬鎢等稀有資源均涉及武器、高科技制造，中國對那些以關系國家安全為由禁止向中國出口武器、高科技的國家，禁止出口稀土、鉬鎢等稀有資源。

應用：在工業上，鎢主要用于硬質合金、鎢材、鎢化工和鎢鋼，被譽為“工業的牙齒”；而在國防領域，鎢主要應用于制造鎢合金鋼，其為制作現代兵器的主要鋼種，由于密度較高，即使在惡劣的環境條件下也能夠很好的保持其形狀，備用做槍彈中集束箭彈的小箭，聚能彈中的“火藥性罩”，例如散彈、子母彈、穿甲彈，具有很大的殺傷威力；在環保性上，在使用和生產加工過程中不會產生有毒物質，因此鎢合金的環保性使得它在軍事上是個不二選擇。

現狀：中國鎢儲量豐富，國內已探明儲量占比達到60%以上，全球大部分鎢供應來自中國；但是中國鎢企業深加工產品與技術創新能力與國外大型鎢企業相比差距還是很大，硬質合金產品以中低檔為主，且多數還是燒結態產品，高性能、高精度的高檔硬質合金數控刀片等高技術含量、高附加值的鎢制品仍需依賴國外進口。

（二）超高純鈦

超高純鈦被廣泛應用于超大規模集成電路制造、高端新型鈦合金等產業，對航空航天、國防建設起著至關重要的作用，市場價高達100萬元/噸。

事件：之前，由于中國沒有自己的超高純鈦，受原材料源限制，一直采用其他替代金屬，綜合性能一直未能達到最佳狀態。隨著國產超高純鈦的誕生，這一關鍵零部件可望在不久的將來實現巨大的技術突破。

應用：超高純鈦是配制生產高端鈦合金材料的重要基礎材料，而鈦合金是飛機制造的關鍵材料之一，因此，超高純鈦對于生產制造性能穩定的優質高端鈦合金至關重要。超高純鈦自身極高的純凈度，大大降低了由于微量成分波動而導致的高端鈦合金機械性能不穩定。這對于從根本上提高飛機零部件的整體性能穩定性，在確保安全的前提下，最大化延長零部件的使用壽命意義重大。

現狀：超高純鈦屬于國家戰略性新材料，之前很長一段時間都由美國霍尼韋爾、日本東邦和大阪鈦業3家公司壟斷，并對我國嚴格出口。不過該局面在2014年由寧波創潤新材料所打破，其“年產250噸電子級低氧超高純鈦項目”的正式投產標志著我國成為繼美日后第三個可自主生產超高純鈦材料的國家。

（三）馬氏體時效鋼

馬氏體時效鋼是一種以無碳（或微碳）馬氏體為基體的，時效時能產生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。與傳統高強度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來強化。這使其具有一些獨特的性能：高強韌性，低硬化指數，良好成形性，簡單的熱處理工藝，時效時幾乎不變形，以及很好的焊接性能。因而馬氏體時效鋼已在需要此種特性的部門獲得廣泛的應用。

現狀：中國從20世紀60年代中期就開始研制馬氏體時效鋼。最初以仿制18Ni（250）和18Ni（300）為主。到70年代中期又開始研究強度級別更高的鋼種和無鈷或節鎳鈷馬氏體時效鋼，還開發出用于高速旋轉體的超高純、高強高韌的馬氏體時效鋼，研制出高彈性的馬氏體時效鋼和低鎳無鈷馬氏體時效鋼。

（四）金屬磁性材料 磁性材料是金屬功能材料的重要分支，具有轉換、傳遞、處理、存儲信息和能量等功能，是重要的基礎功能材料，應用范圍廣泛，如電聲、選礦、能源、家用電器、醫療衛生、汽車、自動控制、信息技術等領域對金屬磁性材料都有著不可替代的需求。

現狀：在軍工上，美國磁性材料公司占有60%的市場；而在工業上，韓國企業占據70%。