减重1kg，能省2亿元！生活中常见的铝，竟这么“值钱”！

材料

被称作发明之母、工业粮食

材料的研制水平和产业化规模

直接决定了

一个国家的制造实力和装备水平

中央广播电视总台财经节目中心大型工业纪录片《栋梁之材》，聚焦材料这一大国竞争的利器、企业竞争的法宝、美好生活的支撑，凝聚近20位顶级材料科学家、院士的智慧和心血，首次以全景式的视角和史诗般的格局，对支撑中国制造高质量发展的材料产业体系进行了一次深入的探访、立体的呈现和全面的展示。

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大型工业纪录片《栋梁之材》7月17日至20日，7月24日至25日，每天19:43在CCTV-2央视财经频道播出。今晚播出第一集《百变金刚》，为您讲述先进金属材料的研发、应用故事！

“一种会飞的金属”——铝

铝在地壳中的丰度超过任何其它金属，最重要的是其密度只有钢的三分之一，用铝制造飞行器减重效果显著。对飞机而言，减重一公斤意味着每年可以减少近40万元人民币的油耗；而航天装备，减少一公斤就可节约发射费用近2亿元人民币。因此，轻金属铝在航空航天领域广受重视，也是迄今为止这个领域用量最大的轻质结构材料，铝由此得名“会飞的金属”。

行业内有“一代铝合金，一代飞行器”的说法。

最新一代超高强高韧铝合金材料彻底突破国外技术封锁，用作国产大飞机机翼壁板，成功托举国产大飞机展翅飞天。

按照行业共识，从1930年起，铝合金每30年更新一代，强度提高100兆帕。中国仅用十几年时间就完成了从国际上第二代铝合金到当前最先进的第四代的跨越，助推国产航空航天装备快速升级换代。

不仅在航空航天，铝在现代社会的角色也不容小觑。能源领域，由铝线和钢线绞合而成的线缆广泛应用于特高压电网输电，先进的铝合金材料让汽车、高铁持续减重；生活方面，铝制包装、铝制建材随处可见。

作为“21世纪的金属”，铝对人们生活方方面面的改变不仅仅是在当下，更是在未来。

戳视频，走进中国第一个大型综合铝加工企业，见证国产大飞机机翼壁板的铝合金材料的生产过程↓

世界钢铁进入“中国时代”！连续26年保持世界第一

钢，工业之粮食，大国之筋骨。

1996年，中国粗钢产量突破1亿吨，世界钢铁正式进入“中国时代”，此后，中国不仅连续26年保持粗钢产量世界第一，还不断突破品类，今天已能够冶炼包括高温合金、精密合金在内的1000多个钢种，轧制加工超过4000种规格的钢材，这在世界范围内绝无仅有。

1999年，在国家“973”项目的支持下，中国工程院院士王国栋和他的团队在没有添加任何合金的情况下，仅依靠控制轧制和冷却，就让钢材的强度显著提升，此后，控轧控冷技术作为钢铁行业的共性关键技术，迅速成为各大钢企的标配。一时间带领中国钢材快速升级换代，为中国桥、中国路、中国楼的飞速建设提供了有力支撑。

王国栋院士也被尊称为不老的“钢铁侠”。

戳视频，看中国“钢铁侠”用科学视角为你解读轧制奥秘↓

“海陆空三栖金属”——钛

着陆四年的“玉兔二号”月球车，行驶里程将近1500米，最大的功臣是钛合金制作的车轮筛网，无论月壤的碎石如何磨损，它总能凭借记忆恢复原形。

马里亚纳海沟，中国“奋斗者”号深潜器成功坐底，可以抵挡1100个大气压的载人球仓，由钛合金打造。

国家大剧院，由于选用轻质又耐腐蚀的钛合金做穹顶，整座建筑无需立柱支撑，外观还能长保金属光泽。

太空、海洋、陆地，金属钛一次次向我们昭示出它的超凡能力。事实如此，钛，被认为是继铁和铝之后崛起的第三金属，其强度和重量比是金属之最，不怕600℃的高温，也不惧零下196℃的严寒，耐酸、耐碱、耐盐，永不生锈，几乎具有理想金属材料的全部属性。

今天，钛合金已经成为航空业的核心材料之一，几乎适用于制造飞机上的任何部件，伴随着更加深入的开发和利用，钛在未来的发展一定会有更具想象力的空间。

戳视频，让我们来到中国第一家全流程单质钛生产基地和中国钛谷，一起看价格不菲的钛合金是如何炼成的↓

原子时代的“第一号金属”——锆

一根根直径9.5毫米的细管，名为“N36包壳管”。它们是 “华龙一号” CF3燃料组件的关键部件，用来直接装载核燃料。核反应堆堆芯能否安全、稳定运行，与它们密切相关。制作这些细管用的是另一种金属——锆，它被誉为原子时代的“第一号金属”。

锆，热中子吸收截面小，不仅如此，在高温高压水中具有良好的耐腐蚀性能和优异的力学性能，可以有效阻止核裂变产物逸出，阻断核污染，因此，锆成为核燃料包壳材料的不二之选。

一个百万千瓦的核反应堆堆芯需要近5万支这样的管材，一般使用12个月左右就要更换一次，而中国最新研制的N36管材，寿命可以达到18个月。

未来，它们将用在中国建设的全球新一代核能源工程。

戳视频，一起回顾中国锆合金包壳管研发和制造迎来突破的历史性时刻↓

“中国镁”和“中国美”的“镁”美与共

通常对于骨折患者治疗，内植入骨钉通常由不锈钢或钛合金材料制成，无论选用哪种，都不可避免地要经历两次手术：第一次，放入体内；第二次，把完成了使命却又无法参与人体代谢的“异物”取出。如今，一种材料或将破解这个窘局。

中国工程院院士丁文江团队制造的镁合金骨钉，在骨折愈合后会慢慢降解，无需手术二次取出。这是如何做到的？

事实上，“性格活泼”的镁合金总是容易和人体产生化学反应，极有可能的结果是，还没等到骨头愈合，镁合金骨钉就已经消失得无影无踪。为此，丁文江院士团队想到了一个办法：把氟化后的镁合金骨钉浸泡在含有钙和磷的溶液中，这是一种生物活性溶液，成分与人体骨质几乎相同。慢慢地，在骨钉的外表会均匀地生长一层钙磷涂层。这种“身披外衣”的骨钉，既能从容地降解，涂层的成分还可以诱导骨原细胞生成，启发骨骼自愈。预计3年后，患者体内的镁合金骨钉，就将消解。

之后，丁文江院士向内植入迈出了更重要的一步，研发镁合金血管支架。它可以在病变血管正性重构完成后逐渐消失，径向强度水平可以媲美已经取得临床应用的钴铬合金支架。

中国是世界上镁资源第一的国家， 如今中国镁也正式进入发展的快车道。丁文江院士介绍，今天，中国镁占了全世界的90%。镁陆续开始在各个领域担当重任，国防“镁”、交通“镁”，农业“镁”，能源“镁”，而医疗“镁”是丁文江为镁合金开发的新角色。一旦成功，对金属镁而言将是又一次革命性跨越。

求木之长，必固其根本

欲厦之高，必牢其基础

制造强国，必是材料强国

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编辑：彭琳