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周廉院士：《用材料大创新助力海洋工程大发展》
2026-09-02 09:48:04
作者：周廉（中国工程院院士，西北有色金属研究院名誉院长）
随着产业发展和城市化水平的提高，人类面临着资源短缺难题。据估计，陆地主要矿产资源的可开采年限大多在30-80年，而石油、天然气的消耗只有百余年的时间。最丰富的煤矿，也只够开采300-400 年。纵观全球，现有陆地能源与矿物资源的枯竭，已是为期不远的可怕现实。在严峻的现实面前，迫使人们不得不把希望的目光投向占地球表面积约70.8%的蓝色海洋。目前全球海洋业产值已超过3 万亿美元，约占世界经济总产值的16%，成为世界经济的重要支柱。加强海洋控制，建设海洋强国，已成为世界各国特别是亚洲国家激烈角逐的主旋律。
中国有辽阔的领海，包括18000km 大陆海岸线，6500 多个岛屿和300 万平方公里的专属管辖海域。我国的海运事业发展很快，万吨级以上的港口有2000 多个，沿海万吨级以上泊位近1700 个，大型海洋船舶数千艘，船舶规模居世界第四位。但是，许多海岸、岛屿、船舶均见不到钛材应用的身影，钛的使用基本为空白。
一、高强耐蚀“钛”现代化正当时
钛金属质轻、高强、无磁、耐蚀，特别突出的是耐海水和海洋大气腐蚀，是优异的轻型结构材料，被称为“海洋金属”。是建设海洋强国的重要战略材料之一。未来5到10年，将是我国发展海洋工程的大好时机，如今钛合金价格下降，4.5万/吨，与铜合金价格差不多。钛表面可形成氧化膜使钛钝化而不受腐蚀。钛的钝化膜具有很好的自愈合性，当其破损之后可以迅速自动修复，形成新的保护膜。钛在氯化物水溶液和酸性烃类化合物中具有优异的抗腐蚀性能，可以使海洋工程装备与整体结构同寿命设计，减少维护成本。同时可以减少腐蚀裕量设计，大幅降低装备的结构质量，并且无需涂层保护，简化了制造工艺，降低了制造成本，保护了海洋环境。
纵观近十年来，我国钛工业和技术得到了迅猛发展，钛加工产品产量从2005年到2012年产量提升了5倍多。在铸锭、锻造和板材生产方面，我国已装备了完善和先进的钛及钛合金生产线，技术水平达到世界先进水平。但，我国舰船用钛起步晚，规模小，总体还处于起步阶段。
二、材料腐蚀机理研究是海洋防护的关键
钛合金在海洋复杂环境（深海高压、高低温交变、动静载荷交变、多种介质腐蚀等）的抗腐蚀性、疲劳、振动、氢脆、接触腐蚀、电偶腐蚀及海洋生物污损等问题需要进行深度的基础研究。目前，许多钛合金材料只做了短时间、小范围、小规格产品的研究，离大型工程应用要求还有很大的差距，这些需要我们加强深入的研究，有评估、有模拟、有计算、有模型，海洋用材料实验室与现场腐蚀的基础研究必须重视起来，共同推进。
特别像基础研究领域，一个很好的科学项目计划是很关键的，而计划的得到，需要把国内外现状及未来二三十年需求制定出分层次的详细计划，尤其是在基础研究方面，例如“973项目”，我特别推崇“973项目”由五六个单位，组合成一个很大的研究方阵，研究腐蚀基础问题，根据行业现状，以实际问题为起点，解决现实工业问题。这样，科技力量，包括高校、研究单位、企业，三方合力解决问题。这个方向是对的，需要更加紧密的合作，加强合作的深度与广度。
我们面临的关键问题，是要对材料本身在多层次跨尺度的各种情况下记录、分析、总结海洋腐蚀性能的基本变化，给出选材建设性意见的报告，形成综合防护体系技术。目前，针对以钢铁为主的腐蚀数据研究的基础上，需要进一步扩大材料种类，例如钛合金，钨合金、镍合金这类有色金属。
中国将形成完整的海洋工程装备用钛合金材料设计、验证、制造、加工、研究等产业体系，打造若干具有较强创新能力的海洋工程装备用钛合金配套、服务机构，全面掌握海洋工程装备用钛金属材料的设计技术、应用技术和生产加工技术，具备创新应用钛金属材料的技术能力，使海洋工程装备钛合金应用技术和范围达到国际先进水平。
作者介绍：
周廉：超导和稀有金属材料专家，中国工程院院士，研究员、博士生导师，西北有色金属研究院名誉院长，陕西科技大学名誉校长，南京工业大学先进金属材料研究院院长。兼任国际材料联合会主席，中国材料研究学会理事长，中国工程院化工、冶金与材料工程学部主任等职。1963年从东北工学院毕业后分配到北京有色金属研究总院工作；1969年调到宝鸡有色金属研究所工作；1970年加入中国共产党；1979年由教育部派往法国国家科研中心低温研究实验室进修；1984年担任西北有色金属研究院常务副院长；1994年当选中国工程院首批院士；2002年担任中国工程院冶金、化工与材料学部主任；2003年担任陕西科技大学名誉校长；2008年担任中国钛工业协会首任会长；2013年出任南京工业大学先进金属材料研究院院长。周廉院士致力于超导和稀有金属材料的研究发展工作。研究方向涉及到钛及钛合金、材料加工和制备技术，以及航空、航天、海洋工程、生物工程材料等多个领域。在低温铌钛超导材料Nb3Sn、高温YBCO超导材料、Bi系超导材料和二硼化镁新型超导材料性能研究方面创造了三次世界最高纪录；发表论文400多篇，获得国家发明专利14项；参与了多项政府间科技合作项目，先后获得国家发明二等奖2项、省部级科技成果一等奖5项、二等奖5项。先后被授予“全国先进工作者”、“国家有突出贡献的中青年专家”、“有色金属工业特等劳动模范”、“何梁何利基金科学与技术进步奖”等荣誉称号。
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