“中國(guó)想要打造成為海洋強(qiáng)國(guó)，沒有先進(jìn)的設(shè)備，不可能成為海洋強(qiáng)國(guó)。裝備的先進(jìn)是首要因素，而裝備先進(jìn)，必須靠先進(jìn)的新材料，所以，材料的使用、發(fā)展、研究， 是把海洋工程裝備做成現(xiàn)代化，成為海洋強(qiáng)國(guó)的必要條件”周廉院士說。

 

    本刊記者/劉娟

 

    隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展和城市化水平的提高， 人類面臨著資源短缺難題。據(jù)估計(jì)，陸地主要礦產(chǎn)資源的可開采年限大多在30-80 年，而石油、天然氣的消耗只有百余年的時(shí)間。最豐富的煤礦，也只夠開采300-400 年?？v觀全球，現(xiàn)有陸地能源與礦物資源的枯竭，已是為期不遠(yuǎn)的可怕現(xiàn)實(shí)。在嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)面前，迫使人們不得不把希望的目光投向占地球表面積約70.8%的藍(lán)色海洋。目前全球海洋業(yè)產(chǎn)值已超過3 萬億美元，約占世界經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的16%，成為世界經(jīng)濟(jì)的重要支柱。加強(qiáng)海洋控制，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，已成為世界各國(guó)特別是亞洲國(guó)家激烈角逐的主旋律。

周廉院士接受采訪現(xiàn)場(chǎng)照片

 

    2014年7月1日，《腐蝕防護(hù)之友》記者有幸采訪到中國(guó)工程院院士周廉先生。40多年來，周院士致力于超導(dǎo)和稀有金屬材料的研究發(fā)展工作，近年來更涉及鈦及鈦合金、材料加工和制備技術(shù)，以及生物工程材料等多個(gè)領(lǐng)域。為中國(guó)超導(dǎo)材料及稀有金屬材料的基礎(chǔ)研究、工藝技術(shù)及實(shí)用化的研究和發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)?？胺Q我國(guó)有色合金與鈦合金之父。他向記者說：“中國(guó)想要打造成為海洋強(qiáng)國(guó)，沒有先進(jìn)的設(shè)備，不可能成為海洋強(qiáng)國(guó)。裝備的先進(jìn)是首要因素，而裝備先進(jìn)，必須靠先進(jìn)的新材料，所以，材料的使用、發(fā)展、研究，是把海洋工程裝備做成現(xiàn)代化，成為海洋強(qiáng)國(guó)的必要條件。”

 

    高強(qiáng)耐蝕“鈦”現(xiàn)代化正當(dāng)時(shí)

 

    鈦金屬質(zhì)輕、高強(qiáng)、無磁、耐蝕，特別突出的是耐海水和海洋大氣腐蝕， 是優(yōu)異的輕型結(jié)構(gòu)材料，被稱為“海洋金屬”。是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重要戰(zhàn)略材料之一。周院士說：“未來5到10 年，將是我國(guó)發(fā)展海洋工程的大好時(shí)機(jī)，如今鈦合金價(jià)格下降，4.5萬/噸， 與銅合金價(jià)格差不多。”

幾種金屬材料在流動(dòng)海水中腐蝕速率的比較

 

    鈦表面可形成氧化膜使鈦鈍化而不受腐蝕。鈦的鈍化膜具有很好的自愈合性， 當(dāng)其破損之后可以迅速自動(dòng)修復(fù)，形成新的保護(hù)膜。鈦在氯化物水溶液和酸性烴類化合物中具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，可以使海洋工程裝備與整體結(jié)構(gòu)同壽命設(shè)計(jì)， 減少維護(hù)成本。同時(shí)可以減少腐蝕裕量設(shè)計(jì)，大幅降低裝備的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并且無需涂層保護(hù)，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了制造成本，保護(hù)了海洋環(huán)境。

 

    縱觀近十年來，我國(guó)鈦工業(yè)和技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，鈦加工產(chǎn)品產(chǎn)量從2005年到2012年產(chǎn)量提升了5倍多。在鑄錠、鍛造和板材生產(chǎn)方面，我國(guó)已裝備了完善和先進(jìn)的鈦及鈦合金生產(chǎn)線，技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn)水平。但，我國(guó)艦船用鈦起步晚， 規(guī)模小，總體還處于起步階段。

 

    材料腐蝕機(jī)理研究是海洋防護(hù)的關(guān)鍵

 

    周院士表示，鈦合金在海洋復(fù)雜環(huán)境（深海高壓、高低溫交變、動(dòng)靜載荷交變、多種介質(zhì)腐蝕等）的抗腐蝕性、疲勞、振動(dòng)、氫脆、接觸腐蝕、電偶腐蝕及海洋生物污損等問題需要進(jìn)行深度的基礎(chǔ)研究。目前，許多鈦合金材料只做了短時(shí)間、小范圍、小規(guī)格產(chǎn)品的研究，離大型工程應(yīng)用要求還有很大的差距，這些需要我們加強(qiáng)深入的研究，有評(píng)估、有模擬、有計(jì)算、有模型，海洋用材料實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場(chǎng)腐蝕的基礎(chǔ)研究必須重視起來，共同推進(jìn)。

2005年1月18日周廉院士榮獲傅立葉大學(xué)名譽(yù)博士后和夫人屈翠芬合影留念

 

    他說：“特別像基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，一個(gè)很好的科學(xué)項(xiàng)目計(jì)劃是很關(guān)鍵的，而計(jì)劃的得到，需要把國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及未來二三十年需求制定出分層次的詳細(xì)計(jì)劃，尤其是在基礎(chǔ)研究方面，例如”973項(xiàng)目“，我特別推崇”973項(xiàng)目“由五六個(gè)單位，組合成一個(gè)很大的研究方陣，研究腐蝕基礎(chǔ)問題，根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀，以實(shí)際問題為起點(diǎn)， 解決現(xiàn)實(shí)工業(yè)問題。這樣，科技力量，包括高校、研究單位、企業(yè)，三方合力解決問題。這個(gè)方向是對(duì)的，需要更加緊密的合作，加強(qiáng)合作的深度與廣度。”

 

    “我們面臨的關(guān)鍵問題，是要對(duì)材料本身在多層次跨尺度的各種情況下記錄、分析、總結(jié)海洋腐蝕性能的基本變化，給出選材建設(shè)性意見的報(bào)告，形成綜合防護(hù)體系技術(shù)。目前，針對(duì)以鋼鐵為主的腐蝕數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步擴(kuò)大材料種類，例如鈦合金，鎢合金、鎳合金這類有色金屬”周廉院士說。

 

    “產(chǎn)、學(xué)、研、用”合作機(jī)制契合海洋材料防護(hù)工程

 

    中國(guó)有遼闊的領(lǐng)海，包括18000km 大陸海岸線，6500 多個(gè)島嶼和300 萬平方公里的專屬管轄海域。我國(guó)的海運(yùn)事業(yè)發(fā)展很快，萬噸級(jí)以上的港口有2000 多個(gè)，沿海萬噸級(jí)以上泊位近1700 個(gè)，大型海洋船舶數(shù)千艘，船舶規(guī)模居世界第四位。但是，許多海岸、島嶼、船舶均見不到鈦材應(yīng)用的身影，鈦的使用基本為空白。

 

    周院士介紹道： “ 中國(guó)工程院?jiǎn)?dòng)了”中國(guó)海洋工程材料研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略初步研究“咨詢項(xiàng)目。目前咨詢項(xiàng)目進(jìn)展情況良好，通過文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地考察調(diào)研，已初步掌握了我國(guó)海洋用材的應(yīng)用現(xiàn)狀，并召開了海洋工程用有色金屬、無機(jī)材料、腐蝕防護(hù)、鋼鐵、鈦合金、復(fù)合材料等一系列的海洋工程用材專題研討會(huì)，實(shí)現(xiàn)了科研院所、生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用部門產(chǎn)、學(xué)、研、用的對(duì)接。”

 

    周院士對(duì)海洋工程未來的發(fā)展，期許很高。中國(guó)將形成完整的海洋工程裝備用鈦合金材料設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造、加工、研究等產(chǎn)業(yè)體系，打造若干具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的海洋工程裝備用鈦合金配套、服務(wù)機(jī)構(gòu)，全面掌握海洋工程裝備用鈦金屬材料的設(shè)計(jì)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和生產(chǎn)加工技術(shù)， 具備創(chuàng)新應(yīng)用鈦金屬材料的技術(shù)能力，使海洋工程裝備鈦合金應(yīng)用技術(shù)和范圍達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

周廉院士在中法納米材料研討會(huì)上講演