“铁器自从3500年前进入人类社会就再也没有离开过，今天的钢铁材料与20年前的钢铁材料已经大不相同了。”11月27日，上海大学材料科学与工程学院博士后廉心桐在2020(第三届)全国钢铁行业绿色发展大会上演讲表示，她认为钢材是持续发展的新材料，绿色是钢材发展的方向，并在会上介绍了钢铁新材料——稀土耐蚀普碳钢和含银抗菌毒钢铁材料。

稀土耐蚀钢为绿色发展添方向

钢铁产品量大面广，2019年全国粗钢产量近十亿吨，超过全球总产量的一半。在这近十吨的粗钢中普碳钢占比70%左右，低合金钢占比20%左右，这些产品量大面广，但是也面临着容易被腐蚀的问题。

廉心桐介绍，我国钢铁材料每年因腐蚀造成的损失占GDP的3%~4%。钢铁企业为了减少钢铁材料的腐蚀，采用的常用的防腐蚀方法，一是合金化，例如低合金耐候钢、高合金不锈钢，但是成本较高；二是表面涂镀，例如金属镀层、油漆涂刷，金属镀层使用的年限大概是15~20年，镀层失去之后，腐蚀会加快。所以我们需要更低成本和环保的方式来提高钢铁的性能。

钢材的发展，代表性的阶段产品分别为Q235RE、304L（不锈钢）、316L、904L（超级不锈钢），耐腐蚀性能也在不断提高，新的合金化的概念也被提出，例如稀土合金化。

廉心桐认为，我国稀土元素储量和生产量全国第一，也是唯一一个具有全部稀土元素种类国家，高丰度低成本稀土镧铈钇堆积如山，镧铈钇亟需拓展应用，促进稀土均衡利用。

稀土合金化的耐腐蚀作用也被研究证实，廉心桐所在的上海大学材料科学与工程学院院长，博士生导师董瀚的团队研究发现稀土多形合金化的机理具体为：稀土变性夹杂物，降低与基体电极电位差，避免点蚀发生；稀土偏聚于界面，降低界面能量，避免局部腐蚀发生；稳定与致密表面锈层组织，有效减缓腐蚀速率合金化。

廉心桐介绍，基于以上研究，该团队通过技术创新，开发了稀土稳定加入技术，使得稀土具有高收得率(≥70%)，元素均匀分布，连浇生产顺行，成本比普碳钢增加吨钢50元以内，实际在生产中可以控制在10~20元/吨钢，钢材的耐腐蚀性提高，平均达到30%~50%，在实际应用过程中耐腐蚀性可以达到翻番的状态。产品用于钢结构民居、标准钢结构厂房、钢筋混凝土建筑、集装箱方舱、外挂装饰、地螺丝等。

稀土耐蚀钢和镀锌的钢材相比，优势在于一是成本低，二是镀锌层的时效是15~20年，稀土耐蚀钢的使用寿命可以达到70年，对于钢材的绿色化、环保及减量化的应用具有积极的意义。

含银抗菌毒钢为健康增护盾

“绿色材料除了腐蚀性能和低成本以外，还要安全健康”廉心桐说道。董瀚团队研发的含银的抗菌毒钢铁材料对生命的安全和健康有较大作用。

银在水中能分解出极微量的银离子，这种银离子能吸附水中的微生物，使微生物赖以呼吸的酶失去作用，从而杀死微生物。银离子的杀菌能力十分惊人，十亿分之几毫克的银就能净化1千克水。

银制品价格高，多用于装饰品或高档餐具，适用范围小，董瀚团队研发的含银抗菌毒钢铁材料，通过银多形合金化提高银收得率、降低材料成本、耐腐蚀、易成形、消毒杀菌。

目前在民用的主要有马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢，此外在飞机发动机、重大装备等方面都有应用。

目前该团队研发的HT150抗病毒材料，对甲型流感病毒能够达到99.95%的抗病毒率，HT150、751M、A304L抗病毒材料对黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率都达到99.9%以上。抗菌病毒不锈钢可以应用在公共场所设施和餐饮厨卫等领域。

“钢铁材料的核心竞争力是低成本，我们希望获得低成本高性能的钢铁材料。目前，高性能、低成本、易加工、绿色化也是我们提出来发展绿色材料的一个关键点。”廉心桐介绍。