廉心桐：鋼材是持續(xù)發(fā)展的新材料

“鐵器自從3500年前進入人類社會后就再也沒有離開過，今天的鋼鐵材料與20年前的鋼鐵材料已經大不相同了。”11月27日，上海大學材料科學與工程學院博士后廉心桐在由中國鋼鐵工業(yè)協會指導、中國冶金報社和三寶集團股份有限公司聯合主辦、福建省冶金工業(yè)協會和中晶環(huán)境科技股份有限公司協辦的2020（第三屆）全國鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展大會上這樣表示。她認為，鋼材是持續(xù)發(fā)展的新材料，綠色是鋼材發(fā)展的方向，并在會上介紹了兩種鋼鐵新材料——稀土耐蝕普碳鋼和含銀抗菌毒鋼鐵材料。

成本低、壽命長的稀土耐蝕鋼

廉心桐介紹，2019年全國粗鋼產量近10億噸，超過全球總產量的一半。在這近10噸的粗鋼中，普碳鋼占比為70%左右，低合金鋼占比為20%左右。這些產品量大面廣，面臨著容易被腐蝕的問題。

廉心桐介紹，我國鋼鐵材料每年因腐蝕造成的損失占GDP的3%~4%。鋼鐵企業(yè)為了減少鋼鐵材料的腐蝕，常采用兩種方法。一是合金化，如低合金耐候鋼、高合金不銹鋼，但是成本較高；二是表面涂鍍，如金屬鍍層、油漆涂刷等。金屬鍍層使用的年限大概是15年~20年，失去鍍層之后，鋼材腐蝕會加快。“所以，我們需要更低成本和更環(huán)保的方式來提高鋼材性能。”她說道。

鋼材的發(fā)展，代表性的階段產品分別為Q235RE、304L（不銹鋼）、316L、904L（超級不銹鋼）。在這期間，鋼材耐腐蝕性能不斷提高，新的合金化概念也被提出，如稀土合金化。

廉心桐介紹，我國稀土儲量和生產量為世界第一，也是唯一一個具有全部稀土元素種類的國家，高豐度、低成本稀土鑭鈰釔堆積如山，鑭鈰釔亟須拓展應用，促進稀土均衡利用。

稀土合金化的耐腐蝕作用已被研究證實。廉心桐所在的上海大學材料科學與工程學院院長董瀚團隊研究發(fā)現了稀土多形合金化機理，具體為：稀土變性夾雜物，減小與基體電極電位差，避免點蝕發(fā)生；稀土偏聚于界面，降低界面能量，避免局部腐蝕發(fā)生；穩(wěn)定與致密表面銹層組織，有效減緩腐蝕速率合金化。

廉心桐介紹，基于以上研究，董瀚團隊通過技術創(chuàng)新，開發(fā)了稀土穩(wěn)定加入技術，使得稀土具有高收得率(≥70%)，元素均勻分布，連澆生產順行，鋼材耐腐蝕性能提高，平均達到30%~50%，在實際應用過程中鋼材耐腐蝕性能可以達到翻番的狀態(tài)。產品用于鋼結構民居、標準鋼結構廠房、鋼筋混凝土建筑、集裝箱方艙、外掛裝飾、地螺絲等。

稀土耐蝕鋼和鍍鋅的鋼材相比，優(yōu)勢有兩點。一是成本低；二是使用壽命長，鍍鋅層的時效是15年~20年，而稀土耐蝕鋼的使用壽命可以達到70年，對鋼材的綠色化及減量化應用具有積極意義。

為健康增護盾的含銀抗菌毒鋼

“綠色材料除了腐蝕性能和低成本以外，還要安全健康。”廉心桐介紹，董瀚團隊研發(fā)的含銀的抗菌毒鋼鐵材料對生命的安全和健康有較大作用。

銀在水中能分解出極微量的銀離子。這種銀離子能吸附水中的微生物，使微生物賴以呼吸的酶失去作用，從而殺死微生物。銀離子的殺菌能力十分驚人，十億分之幾毫克的銀就能凈化1千克的水。

銀制品價格高，多用于裝飾品或高檔餐具，適用范圍小，董瀚團隊研發(fā)的含銀抗菌毒鋼鐵材料，通過銀多形合金化可提高銀收得率、降低材料成本，具有耐腐蝕、易成形、消毒殺菌的特點。目前在民用領域的主要有馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼。此外，該材料在飛機發(fā)動機、重大裝備等領域也有應用。

廉心桐說，目前，董瀚團隊研發(fā)的HT150抗病毒材料對甲型流感病毒能夠起到99.95%的抗病毒率，HT150、751M、A304L抗病毒材料對黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌率能達到99.9%以上?？咕?、抗病毒不銹鋼可以應用在公共場所設施和餐飲廚衛(wèi)等領域。

“鋼鐵材料的核心競爭力是低成本，我們希望獲得低成本、高性能的鋼鐵材料。”廉心桐說道。

備注：數據僅供參考，不作為投資依據。