3 【已解決】 為什么不用造鈦合金航母？
最佳答案 2025-03-11 00:00
首先成本方面，鈦合金比鋼鐵貴了很多，最近幾年中國(guó)已經(jīng)把鈦合金原料跟加工打到了世界有史以來(lái)最低的程度，比如海綿鈦去年最低的時(shí)候只要50，60人民幣1公斤，貴的時(shí)候會(huì)在100元左右，但及時(shí)如此單就原料而言鋼鐵價(jià)格依然便宜非常多倍。（鐵礦石跟廢鐵才多少錢一噸）
其次鈦合金問(wèn)題不是原料昂貴，最大問(wèn)題加工困難或者說(shuō)加工成本高（加工工時(shí)高，加工設(shè)備貴，材料損耗大，人員素質(zhì)要求高），鈦合金是對(duì)空氣高度敏感的金屬，對(duì)間隙元素也非常敏感，極度微量的氧，氮，鐵，硅，氫都會(huì)造成鈦合金性能發(fā)生很大的變化，因此它無(wú)法使用常規(guī)的冶煉方法，高級(jí)軍用產(chǎn)品甚至電極焊接都只能采用真空焊箱進(jìn)行焊接避免污染，熔煉的時(shí)候只能采用真空熔煉的技術(shù)，熔煉開(kāi)始前要把熔煉干鍋里抽成真空后才能開(kāi)始熔煉，使用電弧熔煉或者使用電子束，真空磁懸浮等熔煉技術(shù)，這樣使得熔煉設(shè)備的成本跟熔煉時(shí)間比常規(guī)鋼鐵高出很多倍。
到這里還不算完，這樣煉制出的只是鈦錠，對(duì)比鋼鐵的話大致就相當(dāng)于大鐵塊，之后加工成零件的話，還要經(jīng)過(guò)多次鍛造（熱處理）以及最終機(jī)加才能成為最終產(chǎn)品，也可以使用3D打印或者真空鑄造技術(shù)，但這些技術(shù)成本都非常昂貴，比如3D打印每公斤鈦合金加工成本數(shù)千元左右，真空鑄造技術(shù)每公斤成本一般在幾百到幾千元一公斤。
真空鑄造技術(shù)適合不需要熱處理，結(jié)構(gòu)復(fù)雜有空腔結(jié)構(gòu)的鈦合金零件，批量越多越適合，缺點(diǎn)是無(wú)法熱處理，性能上會(huì)受到影響，對(duì)小批量產(chǎn)品不適合使用，因?yàn)樾枰圃炷＞撸＞叱杀景嘿F，如果制造數(shù)量少，無(wú)法平攤模具成本的話，單個(gè)成本就會(huì)很高。比如1個(gè)模具100萬(wàn)，你只制造100個(gè)零件這個(gè)模具就不用了，單個(gè)產(chǎn)品光模具費(fèi)就上萬(wàn)了，但如果你制造10萬(wàn)個(gè)零件，單個(gè)產(chǎn)品模具費(fèi)只要10塊錢，這樣成本優(yōu)勢(shì)就比較大了。
3D鈦合金打印適合需要熱處理且對(duì)性能要求更高的鈦合金零件，缺點(diǎn)這是目前成本最高制造生產(chǎn)方式，但制造小批量的高性能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品時(shí)，可能會(huì)比鑄造有一定優(yōu)勢(shì)。（不需要模具，具備熱處理性能。）
使用鍛造加機(jī)械加工的路線的話，首先高級(jí)軍工產(chǎn)品，需要極多次的反復(fù)鍛造，出來(lái)只是鈦坯，最終如果是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工，最終成材率也非常低，優(yōu)勢(shì)是可以進(jìn)行熱處理，對(duì)于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的鈦合金零件使用這個(gè)技術(shù)加工成本是最低的。缺點(diǎn)是工時(shí)漫長(zhǎng)工序多，不適合做復(fù)雜結(jié)構(gòu)原材料材料損耗大。
這一切最終會(huì)使用的原料方面就非常貴的鈦合金，到最終成品價(jià)格會(huì)變高非常多。原料成本50，60一公斤，最終將鈦合金制造成零件的成本，根據(jù)零件的形狀以及性能要求，可能會(huì)增加5到300倍，遠(yuǎn)大于鋼鐵制品的成本增加。民品一般性能要求低，所以原料的5-15倍價(jià)格一般就能覆蓋，而軍工產(chǎn)品性能要求成本會(huì)更高，最貴的鈦合金零件是用在航空的，比如鈦鋁合金，是用在大型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上的，屬于特種高溫合金這個(gè)是最貴的，具體價(jià)格我就不透露了，但反正一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)要幾千萬(wàn)美元，這玩意價(jià)格自行想象，另外一些超純鈦可以用在半導(dǎo)體上，純度小數(shù)點(diǎn)后面5-8個(gè)9，價(jià)格也非常昂貴。
鈦合金最大的優(yōu)點(diǎn)，是達(dá)到鋼鐵性能的力學(xué)性能前提下，重量可以減輕40%的左右重量，所以航天航空上用途比較多，以及具備遠(yuǎn)比鋼鐵強(qiáng)大的耐腐蝕性能，因此在海軍是大量使用的，但一般會(huì)作為某種耐腐蝕材料或者結(jié)構(gòu)減重材料使用的，我國(guó)沒(méi)有完全使用鈦合金的軍艦。（需要平衡成本跟性能）
最后鈦合金雖然性能接近優(yōu)秀的鋼鐵牌號(hào)的力學(xué)性能，但鋼鐵也分非常很多種類，有些種類鋼鐵的某些性能是比鈦合金更強(qiáng)更便宜的，其次大多鈦合金高溫性能都不行，所以完全采用鈦合金不是一個(gè)理性選擇。
最后雖然也有耐高溫的鈦合金，但一般使用在海軍的鈦合金，不會(huì)使用這些耐高溫鈦合金，耐高溫鈦合金非常昂貴，而且通常非常“脆”，加工難度比普通鈦合金還要復(fù)雜很多倍，一般是用在航天跟航空上的，海軍常規(guī)使用的鈦合金一般不具備良好的耐高溫性能。（各國(guó)鈦合金牌號(hào)超過(guò)100種，但海軍常用的不會(huì)超過(guò)5種。）
所以包括坦克裝甲之類，常規(guī)鈦合金都不適合作為基材材料，但作為一個(gè)結(jié)構(gòu)性材料是合格的。這點(diǎn)很多已經(jīng)被應(yīng)用了，比如我國(guó)制造類似M777鈦合金火炮制造AH4火炮就是一個(gè)結(jié)構(gòu)材料主要使用鈦合金的火炮。
最后得益于我國(guó)極端全面的鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈，我國(guó)已經(jīng)事實(shí)上完成了原料，熔煉，鍛造，3D打印，真空鑄造，相關(guān)技術(shù)跟設(shè)備的全面國(guó)產(chǎn)化。無(wú)論產(chǎn)能跟性能都足以媲美世界任何國(guó)家，特別產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)極大，海綿鈦占了世界70%了，鈦材占50%以上，實(shí)際上國(guó)內(nèi)企業(yè)都沒(méi)滿功率生產(chǎn)，實(shí)際規(guī)劃的產(chǎn)能在全世界的比例會(huì)達(dá)到80%，是這個(gè)領(lǐng)域統(tǒng)治性力量。另外我國(guó)每年使用海軍上的鈦合金，目前應(yīng)該也是世界上最大的，但就是我們沒(méi)跟蘇聯(lián)一樣，去制造純鈦合金的軍艦或者潛艇而已，因?yàn)闆](méi)啥意義，我們使用混合材料就能制造出跟全鈦合金材料性能相當(dāng)?shù)臇|西了，沒(méi)必要額外多花幾倍錢。
蘇聯(lián)當(dāng)初那樣搞鈦合金軍艦或者潛艇，是因?yàn)樗麄凅w制下，很多東西他們是沒(méi)成本概念的，所以他們可以不計(jì)代價(jià)成本，為了少量成品性能多花幾倍資金或者資源去得到他們想要的所謂先進(jìn)性能，中國(guó)跟蘇聯(lián)不同是會(huì)考慮成本的，除非真是這種材料優(yōu)勢(shì)非常大，中國(guó)才會(huì)愿意多花很多錢上它。
如果單單為了提高10%性能，額外多花幾倍錢這種事，蘇聯(lián)人愿意干，中國(guó)人是不愿意干的。其次就是中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈非常全，往往可以通過(guò)不同材料復(fù)合使用達(dá)到減少成本的效果，比如蘇聯(lián)鈦合金是很強(qiáng)，但蘇聯(lián)碳釬維，陶瓷領(lǐng)域或者其他材料領(lǐng)域技術(shù)就不行，所以他們只能在自己領(lǐng)先領(lǐng)域不計(jì)代價(jià)成本拼命發(fā)揮，才能得到一個(gè)性能相對(duì)理想的性能，而中國(guó)就不同，一種材料路走不通就考慮另外一種材料，每種材料都走不通，就考慮復(fù)合使用不同材料，通過(guò)不同領(lǐng)域的材料搭配使用，花費(fèi)增加不多的情況下，可以得到類似性能，這是蘇聯(lián)沒(méi)有的選項(xiàng)。
美國(guó)佬現(xiàn)在沒(méi)有海綿鈦生產(chǎn)能力了，靠進(jìn)口日本跟烏克蘭海綿鈦然后自己加工，甚至加工能力都不是很充裕，俄羅斯烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)前美國(guó)佬把大量鈦合金加工工作外包給了俄羅斯，波音的鈦合金零件之前很大比例是俄羅斯生產(chǎn)的。日本只有海綿鈦生產(chǎn)能力但沒(méi)有加工能力，俄羅斯的話，加工鍛造能力比較強(qiáng)，但機(jī)加能力弱，雖然我們機(jī)床不如頂級(jí)西方貨，但俄羅斯機(jī)床還不如我們國(guó)產(chǎn)的貨，其次毛子在3D打印跟真空鑄造也沒(méi)啥建樹(shù)，而前蘇聯(lián)最大的海綿鈦企業(yè)在烏克蘭，大概占俄羅斯40%海綿鈦產(chǎn)量，所以原料上俄羅斯比較蛋疼，加工目前也蛋疼，因?yàn)楸恢撇煤蠖砹_斯鈦合金加工訂單減少一大半，去年前年俄羅斯鈦合金企業(yè)組團(tuán)來(lái)中國(guó)試圖拉點(diǎn)業(yè)務(wù)，但顯然中國(guó)自己加工企業(yè)目前業(yè)務(wù)都不多，不可能分給俄羅斯業(yè)務(wù)，到底俄羅斯有的加工能力，中國(guó)這邊都有俄羅斯沒(méi)有加工能力中國(guó)這邊也有，歐洲基本進(jìn)口中國(guó)貨。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)鈦合金領(lǐng)域的話，中國(guó)一國(guó)可以吊打全世界，除非極個(gè)別特殊牌號(hào)鈦合金我們還在突破，別的領(lǐng)域我們都是絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在問(wèn)題是中國(guó)產(chǎn)能爆發(fā)的太多了內(nèi)卷造成全國(guó)鈦合金價(jià)格大幅度下跌，造成企業(yè)利潤(rùn)不好，未來(lái)技術(shù)存在問(wèn)題或者從事低端鈦合金加工的小企業(yè)會(huì)加速倒閉。
至于為什么市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多便宜的鈦合金產(chǎn)品，因?yàn)槲覈?guó)河北某地跟西北某地是國(guó)內(nèi)鈦合金廢料回收中心，他們經(jīng)過(guò)多年琢磨的搞出了各種奇奇怪怪的鈦合金廢料回收技術(shù)，最近2，3年終于大成。
這種廢料鈦合金具備很強(qiáng)欺騙性，外觀看起來(lái)是鈦合金，光譜檢測(cè)也是鈦合金，化學(xué)成份也是鈦合金，但力學(xué)性能因?yàn)榛烊脒^(guò)多雜質(zhì)已經(jīng)廢掉了，一致性極差。這種廢料回收制造的鈦合金產(chǎn)品，大量混跡市場(chǎng)，因?yàn)闃O高的成本優(yōu)勢(shì)，在極低端跟低端市場(chǎng)占據(jù)不小市場(chǎng)，忽悠了不少不懂的人，一般是賣給業(yè)外人士，懂行的人不會(huì)買，有性能要求的企業(yè)是不敢用這些玩意的，這玩意實(shí)際也用不了。我見(jiàn)過(guò)這種廢料的材料，外觀看起來(lái)沒(méi)啥問(wèn)題，你真拿這個(gè)東西去加工零件，你會(huì)發(fā)現(xiàn)加工出來(lái)，這玩意很大概率會(huì)自己碎掉，不存在任何力學(xué)性能。
還有一點(diǎn)跟一般人想象不同，鈦合金性能遠(yuǎn)比純鈦要好，純鈦價(jià)格會(huì)便宜的多（也可以說(shuō)純鈦是鈦合金產(chǎn)品里最便宜，最沒(méi)技術(shù)含量的品種。），比如最常用TC4鈦合金，含有6%鋁跟4%釩，一般人可能認(rèn)為加了鋁肯定成本比純鈦要低，但事實(shí)上這里面加了鋁跟釩都是成分超純的中間合金，雖然成份看起來(lái)不是很貴的金屬，但實(shí)際的每公斤的價(jià)格比海綿鈦還要貴的多，跟一般人理解鋁不是一個(gè)東西，這些合金純度非常高雜質(zhì)非常小，并且具備非常好的融合性，只有使用這些材料，才能保證鈦合金成份均勻，并性能達(dá)標(biāo)。
而回收商人時(shí)無(wú)法保證自己回收鈦合金是同一個(gè)牌號(hào)的，因此會(huì)出現(xiàn)成份混雜的情況，造成性能不合格，工業(yè)上不同牌號(hào)的，鈦合金成份跟力學(xué)性能時(shí)有嚴(yán)格數(shù)據(jù)要求的，極小合金含量的差異就會(huì)造成該鈦合金性能不合格，比如一些少見(jiàn)牌號(hào)的鈦合金會(huì)加稀土，但稀土含量只有0.2%，這么小的含量，還要保證成份均勻，熔煉難度是很大的，含量你高了是報(bào)廢品，低了也是報(bào)廢品，只有規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)才是合格品。
掃碼關(guān)注微信公眾號(hào)
