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“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、福建省冶金工業協會和中晶環境科技股份有限公司協辦的2020（第三屆）全國鋼鐵行業綠色發展大會上這樣表示。她認為，鋼材是持續發展的新材料，綠色是鋼材發展的方向，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保的方式來提高鋼材性能。”她說道。
鋼材的發展，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，避免點蝕發生；稀土偏聚于界面，降低界面能量，避免局部腐蝕發生；穩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新，開發了稀土穩定加入技術，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。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。抗菌、抗病毒不銹鋼可以應用在公共場所設施和餐飲廚衛等領域。
“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。
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