- 在军工史上，具备轻质、高强和耐腐的钛合金，一度被称作“深海王者”。冷战时期，苏联曾凭借钛合金技术制造出下潜超千米核潜艇，其航速至今无人能超越。但因为成本和可靠性等问题，正在逐渐被淘汰。
不过，尤其值得关注的是，钛合金的辉煌一直仍只是局限于潜艇领域，从未涉足航母建造。当下，钛合金在航母上的应用仅仅局限于螺旋桨、管路等部件。那么，尽管钛合金性能卓越，为何至今都没有用于制造钛合金航母呢？我通过一个从事军用钛合金业务的人做了个深度了解，给大家做个详细阐述。
首先就是成本方面，钛合金比钢铁确实贵很多，最近几年中国已经把钛合金原料跟加工打到世界有史以来最具性价比的程度，比如海绵钛去年最低时只要50-60元/1公斤，贵的时候会在100元左右，但即使如此单就原料而言，钢铁价格依然会便宜非常多，甚至铁矿石跟废铁才数元一吨了。
其次，钛合金其实并不是原料昂贵，最大问题是加工困难或者说加工成本高，比如加工工时高，加工设备贵，材料损耗大，人员素质要求高等。而且钛合金是对空气高度敏感金属，对间隙元素非常敏感，极度微量的氧，氮，铁，硅，氢都会造成钛合金性能发生大变化。
因此，它无法使用常规冶炼方法，高级军用产品甚至电极焊接都只能采用真空焊箱进行焊接避免污染，熔炼时只能采用真空熔炼技术，熔炼开始前要把熔炼干锅里抽成真空后才能开始熔炼，使用电弧熔炼或使用电子束，真空磁悬浮等熔炼技术，这样使得熔炼设备成本跟熔炼时间比常规钢铁高出多倍。
到这里还不算完，这样炼制出的只是钛锭，对比钢铁的话大致就相当于一个大铁块，之后要加工成零件的话，还要经过多次锻造（热处理）以及最终机加才能成品。当然也可以使用3D打印或真空铸造技术，但这些技术成本只会更加昂贵，比如3D打印每公斤钛合金加工成本数千元左右，真空铸造技术每公斤成本一般在数百到数千元一公斤。
其实真空铸造技术是适合不需要热处理的，结构复杂有空腔结构的钛合金零件，批量越多越适合，缺点是无法热处理，性能上会受到影响，对小批量产品根本不适合使用。因为你需要制造模具，模具成本昂贵，如果制造数量少，简直无法平摊模具成本，那单个成本就会很高。
比如1个模具100万，你只制造100个零件这个模具就不用了，单个产品光模具费就上万了，但如果你制造10万个零件，单个产品模具费只要10块钱，这样成本优势就比较大了。
3D钛合金打印适合需要热处理且对性能要求更高的钛合金零件，缺点这是目前成本最高制造生产方式，但制造小批量高性能且结构复杂的产品时，可能会比铸造有一定优势。
如果使用锻造加机械加工路线的话，首先高级军工产品，需要极多次反复锻造，出来只是钛坯，最终如果是复杂结构加工，最终成材率也非常低，优势是可以进行热处理，对于结构相对简单钛合金零件使用，这个技术加工成本已经是最低的。但缺点是工时漫长工序多，不适合做复杂结构原材料材料，而且损耗大。
可见，这一切最终会使原料方面就非常贵的钛合金，到最终成品价格更是高昂了。原料成本50-60元一公斤，最终将钛合金制造成零件的成本，根据零件形状及性能要求，可能会增加5到300倍，远大于钢铁制品的成本增加。
当然民品一般性能要求低，原料的5-15倍价格一般就能覆盖，而军工产品性能要求成本会更高。最贵的钛合金零件是用在航空的，比如钛铝合金，是用在大型飞机发动机上，属于特种高温合金，这个是最贵的，具体价格就不透露了，但反正一台发动机要数千万美元，这玩意价格自行想象，另外一些超纯钛可以用在半导体上，纯度小数点后面5-8个9，价格也非常昂贵了。
不过钛合金最大优点，是达到钢铁性能的力学性能前提下，重量可以减轻40%的左右，所以航天航空上用途比较多，以及具备远比钢铁强大耐腐蚀性能，因此在海军是大量使用的，但一般会作为某种耐腐蚀材料或结构减重材料使用的，其实我国一直仍然是没有完全使用钛合金的军舰，毕竟需要平衡成本跟性能。
而且钛合金虽然性能接近优秀钢铁牌号的力学性能，但钢铁也分非常多种类，有些种类钢铁的某些性能是比钛合金更强更便宜的，其次大多钛合金高温性能都不行，所以完全采用钛合金并不是一个理性选择。虽然也有耐高温钛合金，但一般使用在海军钛合金，也不会使用这种耐高温钛合金，因为价格非常昂贵，而且通常非常“脆”，加工难度比普通钛合金还要复杂多倍，一般是只能用在航天跟航空上的。不过各国钛合金牌号超过100种，但海军常用的不会超过5种。
另外，包括坦克装甲之类，常规钛合金都不适合作为基材材料，但作为一个结构性材料是合格的。这点很多已经被应用了，比如我国制造类似M777钛合金火炮和制造AH4火炮就是一个结构材料，主要使用就是钛合金的火炮。
最后，得益于我国极端全面钛合金产业链，我国事实上已经完成原料，熔炼，锻造，3D打印，真空铸造，相关技术跟设备全面国产化。无论产能跟性能都足以媲美世界任何国家，特别产能优势极大，海绵钛占世界70%，钛材占50%以上，但就算如此，实际上国内企业都都还没满功率生产，实际规划的产能在全世界比例会达到80%，是这个领域统治性力量。
还有，我国每年使用海军上的钛合金，目前应该也是世界上最大的，但就是我们没跟苏联一样，去制造纯钛合金的军舰或潜艇而已，因为没啥意义，我们使用混合材料就能制造出跟全钛合金材料性能相当的东西了，没必要额外多花几倍钱。
苏联当初那样搞钛合金军舰或者潜艇，是因为在当时体制下，很多东西他们是没成本概念的，他们可以不计代价成本，为了少量成品性能，多花几倍资金或者资源去得到他们想要的先进性能，我们跟苏联不同是会考虑成本的，除非真是这种材料优势非常大，我们才会愿意多花很多钱上它。
如果单单为提高10%性能，额外多花几倍钱这种事，苏联人愿意干，我们是不愿意干的。其次就是中国产业链非常全，往往可以通过不同材料复合使用达到减少成本效果，比如苏联钛合金很强，但苏联碳钎维，陶瓷领域或其他材料领域技术不行，他们只能在自己领先领域不计代价成本拼命发挥，才能得到一个性能相对理想的效果，而我们就不同，一种材料路走不通就考虑另外一种材料，每种材料都走不通，就考虑复合使用不同材料，通过不同领域的材料搭配使用，花费增加不多情况下，可以得到类似性能，这是苏联没有的选项。
其实美国现在也没有海绵钛生产能力了，靠进口日本跟乌克兰海绵钛然后自己加工，甚至加工能力都不是很充裕，俄罗斯乌克兰战争前美国把大量钛合金加工工作外包给俄罗斯，波音钛合金零件之前很大比例是俄罗斯生产的。日本只有海绵钛生产能力，但没有加工能力，俄罗斯加工锻造能力比较强，但机加能力弱，虽然我们机床不如顶级西方货，但俄罗斯机床还不如我们国产的货了。
另外，俄罗斯在3D打印跟真空铸造也没啥建树，而前苏联最大海绵钛企业在乌克兰，大概占俄罗斯40%海绵钛产量，所以原料上俄罗斯比较蛋疼，加工目前也蛋疼，因为被制裁后俄罗斯钛合金加工订单减少一大半，去年俄罗斯钛合金企业组团到中国试图拉业务，但显然我们自己加工企业前业务都不满，不可能分给俄罗斯的。何况俄罗斯有的加工能力，我们这边都有，俄罗斯没有的加工能力我们这边也有，甚至欧洲基本都要进口中国货。
简单来说，在钛合金领域，我们一国可以吊打全世界，除非极个别特殊牌号钛合金，我们还在突破，别的领域我们都是绝对优势，现在问题是我们产能爆发的太多了，内卷造成全国钛合金价格甚至大幅度下跌，造成企业利润不好，未来技术存在问题或者从事低端钛合金加工的小企业会甚至可能会出现加速倒闭。
目前市场上鱼龙混杂，最差的材料是钛屑锭，我国河北某地跟西北某地是国内钛合金废料回收中心，他们经过多年琢磨，搞出了各种奇奇怪怪的钛合金废料回收技术，最终搞出这种钛屑加工的锭子。这种钛屑钛合金具备很强欺骗性，外观看起来是钛合金，光谱检测也是钛合金，化学成份也是钛合金，但力学性能因为混入过多杂质已经废掉了，一致性极差。
初期混迹市场因为极高成本优势，在极低端跟低端市场忽悠不少不懂的人，一般是卖给业外人士。我见过这种废料材料，外观看起来没啥问题，但是你真拿这个东西去加工零件，你会发现加工出来，这玩意很大概率会自己碎掉，不存在任何力学性能。
当然大家也别恐慌，这种材料一般是被奸商卖给化工厂做工业用途，化工厂因为耐腐蚀需求，会一次购买几吨甚至几十吨这种钛材料，因为这些材料都是很多年才换一次的，工厂采购对这个不太理解，有时为省钱，到处询价最后就买市面上最便宜的钛屑锭子，等到他们用这材料加工锻造就会出问题，比如忽然断裂或粉碎，但这时已经找不到卖家了，而卖家每吨会有数万暴利，不过近期这种事已经少了，早几年发生很多。
目前市面上加工成品的钛产品，绝大部分不是这个东西，因为如果原料有问题，这些产品在中间工序时，就会出现质量问题，做不成成品就报废了，去年到今年因为海绵钛价格降低到有史以来最低值，使得钛加工行业成本大大降低，目前假货很少了。而且民用钛合金大多使用是纯钛，因为纯钛比较软容易加工，制造成本低，民用市场大多使用它为原料加工各种产品，缺点是性能强度远不如正经钛合金，用来做水杯，水壶，餐具，车架等民品，也有手机跟手表使用的。
还有一点跟一般人想象不同，钛合金性能远比纯钛要好，纯钛价格会便宜的多，也可以说纯钛是钛合金产品里最便宜，最没技术含量的品种，比如最常用TC4钛合金，含有6%铝跟4%钒，一般人可能认为加了铝肯定成本比纯钛要低，但事实上这里面加了铝跟钒都是成分超纯的中间合金，虽然成份看起来不是很贵金属，但实际每公斤价格比海绵钛还要贵的多，跟一般人理解铝不是一个东西，这些合金纯度非常高，杂质非常小，并且具备非常好的融合性，只有使用这些材料，才能保证钛合金成份均匀，并性能达标。
不同牌号的钛合金，钛合金成份跟力学性能时有严格数据要求的，极小合金含量的差异就会造成该钛合金性能不合格，比如一些少见牌号钛合金会加稀土，但稀土含量只有0.2%，这么小含量，还要保证成份均匀，熔炼难度是很大的，含量你高了是报废品，低了也是报废品，只有规定数值范围内才是合格品，因此没有添加任何合金的纯钛熔炼难度是最低的，也是最不容易出问题的，但性能也因为缺乏中间合金，晶体结构无法发生改变，性能比正经钛合金差2-3倍。但民用产品一般不需要什么力学性能，所以民用倒不影响什么了。
- 接下来，我们再来看看全世界钛产量。根据美国地质调查局（USGS）的数据，2022年全球钛铁矿产量为890万吨，金红石产量为59万吨。而据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的数据，2020年中国钛材产量达到近10万吨，占全球钛材产量50%以上。从理论来说，我们这个产量属于集合全国之力一年的产量，当然也是够产一航母的。也就是说，我们真要铁了心造一钛合金航母，也不是不可以，毕竟航母从开工到下水怎么也得三五年的，作为全国超级重点工程，冶炼厂增产加上其他民用军工都一起让路，只要凑够钛合金材料数量也不是不可能的。但是，如前面所述，钛合金的冶炼技术成本极其高昂并不合适的。
最后还有一点就是，真正导致钛合金不能用来建造航母的原因是钛合金的焊接性能太差了。毕竟航母在军用领域是属于高大型的，在所有焊接过程中，高温下极其易氧化，还有吸气性，一点点氧气就给你颜色看，不是裂缝就是夹渣。非常难搞。现在船舶工艺对焊接的依赖又是不可替代的，那钛合金的焊接更是特别难了。
你要说有没有人干过类似的丧心病狂的事，其实还是有的。正如前面所说的，苏联当年的钛合金潜艇就是用钛合金耐压壳体。为了焊接这个巨大的构件，苏联造了个最大的封闭罐子，焊接时在封闭罐子里充满保护气，焊接工人穿着类似宇航服衣服进入罐子里工作，才能完成这么巨大的钛合金焊接件。那么，想造钛合金航母，就需要航母尺寸的密闭容器，在里头充满保护气，再让工人进去焊接。这活谁能干？全球只有中国能干，但是我们不会做！
