超高强度钢一般是指屈服强度大于1180MPa,抗拉强度大于1380MPa的钢。超高强度钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐疲劳等特点,并且还具有良好的成型性与焊接性,主要用于制造承受较高压力的结构件,被广泛应用在航空航天产业中,是一种高技术含量钢材料。
在航空航天技术不断进步的情况下,为降低飞行器重量,提高飞行速度、降低燃料消耗,结构件在保证强度的同时其轻量化要求不断提升。超高强度钢具有更高的比强度,在同等强度等级下,可以最大限度的减少钢材用量,达到轻量化要求,因此其研发受到关注。
在全球范围内,美国在超高强度钢研究领域起步最早,于20世纪40年代开始发展,现阶段技术处于全球领先地位,能够生产的产品种类较为齐全。我国超高强度钢行业于20世纪50年代开始起步,随着研究不断深入,超高强度钢生产工艺与相关应用已取得了显著进展。
超高强度钢在航空航天产业中,可用来制造飞机大梁、飞机起落架、飞机发动机零部件、火箭发动机壳体等。尽管新材料不断涌现,但超高强度钢在强度与抗冲击韧性等方面具有明显优势,因此在飞行器部分结构件制造领域具有较强的不可替代性。除航空航天产业外,超高强度钢在汽车工业的需求也在不断增长。在节能减排背景下,汽车轻量化发展已成趋势,同时还要满足碰撞安全性要求,因此超高强度钢在汽车主要结构件领域的应用需求不断上升。
超高强度钢主要包括低合金超高强度钢、中合金超高强度钢、马氏体时效钢、二次硬化超高强度钢等类型。根据新思界产业研究中心发布的
《2021-2026年中国超高强度钢行业应用市场需求及开拓机会研究报告》显示,超高强度钢研发难度大、技术壁垒高,由于其价格昂贵,一直以来,我国应用主要集中在航空航天产业中,需求量小,因此企业投资积极性较低。在此背景下,尽管我国超高强度钢生产能力不断增强,但与美国相比,产品在性能、可靠性、使用寿命等方面还存在差距。
新思界
行业分析人士表示,我国航空航天技术进步迅速,火箭发射量不断增加,军用飞机新品推出速度加快,民用大飞机已进入量产阶段,高性能的超高强度钢需求日益旺盛,其新技术研究的重要性日益突出。2018年2月,北京科技大学吕昭平教授团队研发出基于共格纳米析出强化的新一代超高强钢,荣获科技部2017年度中国科学十大进展。由此可以看出,未来,我国超高强度钢生产技术将不断进步。