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，最近幾年中國已經(jīng)把鈦合金原料跟加工打到了世界有史以來最低的程度，比如海綿鈦去年最低的時候只要50，60人民幣1公斤，貴的時候會在100元左右，但及時如此單就原料而言鋼鐵價格依然便宜非常多倍。（鐵礦石跟廢鐵才多少錢一噸）
其次鈦合金問題不是原料昂貴，最大問題加工困難或者說加工成本高（加工工時高，加工設備貴，材料損耗大，人員素質(zhì)要求高），鈦合金是對空氣高度敏感的金屬，對間隙元素也非常敏感，極度微量的氧，氮，鐵，硅，氫都會造成鈦合金性能發(fā)生很大的變化，因此它無法使用常規(guī)的冶煉方法，高級軍用產(chǎn)品甚至電極焊接都只能采用真空焊箱進行焊接避免污染，熔煉的時候只能采用真空熔煉的技術，熔煉開始前要把熔煉干鍋里抽成真空后才能開始熔煉，使用電弧熔煉或者使用電子束，真空磁懸浮等熔煉技術，這樣使得熔煉設備的成本跟熔煉時間比常規(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，對比鋼鐵的話大致就相當于大鐵塊，之后加工成零件的話，還要經(jīng)過多次鍛造（熱處理）以及最終機加才能成為最終產(chǎn)品，也可以使用3D打印或者真空鑄造技術，但這些技術成本都非常昂貴，比如3D打印每公斤鈦合金加工成本數(shù)千元左右，真空鑄造技術每公斤成本一般在幾百到幾千元一公斤。
真空鑄造技術適合不需要熱處理，結構復雜有空腔結構的鈦合金零件，批量越多越適合，缺點是無法熱處理，性能上會受到影響，對小批量產(chǎn)品不適合使用，因為需要制造模具，模具成本昂貴，如果制造數(shù)量少，無法平攤模具成本的話，單個成本就會很高。比如1個模具100萬，你只制造100個零件這個模具就不用了，單個產(chǎn)品光模具費就上萬了，但如果你制造10萬個零件，單個產(chǎn)品模具費只要10塊錢，這樣成本優(yōu)勢就比較大了。
3D鈦合金打印適合需要熱處理且對性能要求更高的鈦合金零件，缺點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構復雜的產(chǎn)品時，可能會比鑄造有一定優(yōu)勢。（不需要模具，具備熱處理性能。）
使用鍛造加機械加工的路線的話，首先高級軍工產(chǎn)品，需要極多次的反復鍛造，出來只是鈦坯，最終如果是復雜結構的加工，最終成材率也非常低，優(yōu)勢是可以進行熱處理，對于結構相對簡單的鈦合金零件使用這個技術加工成本是最低的。缺點是工時漫長工序多，不適合做復雜結構原材料材料損耗大。
這一切最終會使用的原料方面就非常貴的鈦合金，到最終成品價格會變高非常多。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，可能會增加5到300倍，遠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倍價格一般就能覆蓋，而軍工產(chǎn)品性能要求成本會更高，最貴的鈦合金零件是用在航空的，比如鈦鋁合金，是用在大型飛機的發(fā)動機上的，屬于特種高溫合金這個是最貴的，具體價格我就不透露了，但反正一臺發(fā)動機要幾千萬美元，這玩意價格自行想象，另外一些超純鈦可以用在半導體上，純度小數(shù)點后面5-8個9，價格也非常昂貴。
鈦合金最大的優(yōu)點，是達到鋼鐵性能的力學性能前提下，重量可以減輕40%的左右重量，所以航天航空上用途比較多，以及具備遠比鋼鐵強大的耐腐蝕性能，因此在海軍是大量使用的，但一般會作為某種耐腐蝕材料或者結構減重材料使用的，我國沒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)秀的鋼鐵牌號的力學性能，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。（各國鈦合金牌號超過100種，但海軍常用的不會超過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，但作為一個結構性材料是合格的。這點很多已經(jīng)被應用了，比如我國制造類似M777鈦合金火炮制造AH4火炮就是一個結構材料主要使用鈦合金的火炮。
最后得益于我國極端全面的鈦合金產(chǎn)業(yè)鏈，我國已經(jīng)事實上完成了原料，熔煉，鍛造，3D打印，真空鑄造，相關技術跟設備的全面國產(chǎn)化。無論產(chǎn)能跟性能都足以媲美世界任何國家，特別產(chǎn)能優(yōu)勢極大，海綿鈦占了世界70%了，鈦材占50%以上，實際上國內(nèi)企業(yè)都沒滿功率生產(chǎn)，實際規(guī)劃的產(chǎn)能在全世界的比例會達到80%，是這個領域統(tǒng)治性力量。另外我國每年使用海軍上的鈦合金，目前應該也是世界上最大的，但就是我們沒跟蘇聯(lián)一樣，去制造純鈦合金的軍艦或者潛艇而已，因為沒啥意義，我們使用混合材料就能制造出跟全鈦合金材料性能相當?shù)臇|西了，沒必要額外多花幾倍錢。
蘇聯(lián)當初那樣搞鈦合金軍艦或者潛艇，是因為他們體制下，很多東西他們是沒成本概念的，所以他們可以不計代價成本，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性能，中國跟蘇聯(lián)不同是會考慮成本的，除非真是這種材料優(yōu)勢非常大，中國才會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，中國人是不愿意干的。其次就是中國產(chǎn)業(yè)鏈非常全，往往可以通過不同材料復合使用達到減少成本的效果，比如蘇聯(lián)鈦合金是很強，但蘇聯(lián)碳釬維，陶瓷領域或者其他材料領域技術就不行，所以他們只能在自己領先領域不計代價成本拼命發(fā)揮，才能得到一個性能相對理想的性能，而中國就不同，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，就考慮復合使用不同材料，通過不同領域的材料搭配使用，花費增加不多的情況下，可以得到類似性能，這是蘇聯(lián)沒有的選項。
美國佬現(xiàn)在沒有海綿鈦生產(chǎn)能力了，靠進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)爭前美國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)能力但沒有加工能力，俄羅斯的話，加工鍛造能力比較強，但機加能力弱，雖然我們機床不如頂級西方貨，但俄羅斯機床還不如我們國產(chǎn)的貨，其次毛子在3D打印跟真空鑄造也沒啥建樹，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，因為被制裁后俄羅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)組團來中國試圖拉點業(yè)務，但顯然中國自己加工企業(yè)目前業(yè)務都不多，不可能分給俄羅斯業(yè)務，到底俄羅斯有的加工能力，中國這邊都有俄羅斯沒有加工能力中國這邊也有，歐洲基本進口中國貨。
簡單來說鈦合金領域的話，中國一國可以吊打全世界，除非極個別特殊牌號鈦合金我們還在突破，別的領域我們都是絕對優(yōu)勢，現(xiàn)在問題是中國產(chǎn)能爆發(fā)的太多了內(nèi)卷造成全國鈦合金價格大幅度下跌，造成企業(yè)利潤不好，未來技術存在問題或者從事低端鈦合金加工的小企業(yè)會加速倒閉。
至于為什么市場上出現(xiàn)了很多便宜的鈦合金產(chǎn)品，因為我國河北某地跟西北某地是國內(nèi)鈦合金廢料回收中心，他們經(jīng)過多年琢磨的搞出了各種奇奇怪怪的鈦合金廢料回收技術，最近2，3年終于大成。
這種廢料鈦合金具備很強欺騙性，外觀看起來是鈦合金，光譜檢測也是鈦合金，化學成份也是鈦合金，但力學性能因為混入過多雜質(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，因為極高的成本優(yōu)勢，在極低端跟低端市場占據(jù)不小市場，忽悠了不少不懂的人，一般是賣給業(yè)外人士，懂行的人不會買，有性能要求的企業(yè)是不敢用這些玩意的，這玩意實際也用不了。我見過這種廢料的材料，外觀看起來沒啥問題，你真拿這個東西去加工零件，你會發(fā)現(xiàn)加工出來，這玩意很大概率會自己碎掉，不存在任何力學性能。
還有一點跟一般人想象不同，鈦合金性能遠比純鈦要好，純鈦價格會便宜的多（也可以說純鈦是鈦合金產(chǎn)品里最便宜，最沒技術含量的品種。），比如最常用TC4鈦合金，含有6%鋁跟4%釩，一般人可能認為加了鋁肯定成本比純鈦要低，但事實上這里面加了鋁跟釩都是成分超純的中間合金，雖然成份看起來不是很貴的金屬，但實際的每公斤的價格比海綿鈦還要貴的多，跟一般人理解鋁不是一個東西，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，并性能達標。
而回收商人時無法保證自己回收鈦合金是同一個牌號的，因此會出現(xiàn)成份混雜的情況，造成性能不合格，工業(yè)上不同牌號的，鈦合金成份跟力學性能時有嚴格數(shù)據(jù)要求的，極小合金含量的差異就會造成該鈦合金性能不合格，比如一些少見牌號的鈦合金會加稀土，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，含量你高了是報廢品，低了也是報廢品，只有規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)才是合格品。
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