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鐵這種金屬跟人們的生活息息相關(guān)，而且鐵也是地核的主要組成成分，鐵在生命活動(dòng)中是不可或缺的元素，在工業(yè)應(yīng)用中更是使用最廣的金屬材料。很多人可能不知道，在工業(yè)應(yīng)用中的鐵有著極為嚴(yán)苛的純度劃分。

我國(guó)多年來(lái)雖然是世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家，但純度很高的鐵一直依賴進(jìn)口，因?yàn)檫@一領(lǐng)域的技術(shù)極其復(fù)雜，長(zhǎng)期以來(lái)被外國(guó)所壟斷。所以，攻克這一制備工藝難題，也是我們一直在做的事。

如今，這一領(lǐng)域終于取得了實(shí)質(zhì)性突破，相關(guān)的制備技術(shù)在去年底正式發(fā)布。具體的情況是怎樣的？先來(lái)看一下鐵的純度是怎么劃分的。

6個(gè)等級(jí)，最高為超純鐵

如果簡(jiǎn)單理解的話，鐵的純度越高，就代表著其中的雜質(zhì)含量越少，別的有害的元素也更低。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，純鐵是重要的原料。按照純度劃分，工業(yè)純鐵為2N級(jí)和3N級(jí)，如果能達(dá)到4N級(jí)，則被稱之為高純鐵，如果能達(dá)到5N級(jí)甚至6N級(jí)，則被稱之為超純鐵。

等級(jí)越高，純度自然也就越高。理論上說，鐵的純度或許能達(dá)到100%，但在現(xiàn)實(shí)之中，目前各國(guó)的技術(shù)還做不到這一點(diǎn)。也就是說，純度只是盡可能的提高，卻達(dá)不到完美無(wú)缺的狀態(tài)。

純度提升之后，難道鐵的整體的性能就更高了嗎？事實(shí)上還真是如此。在工業(yè)和生活應(yīng)用中，如果鐵的純度相對(duì)較低，雜質(zhì)多不說，而且其中還存在著大量有害于鐵本身的元素，這些雜質(zhì)成分可能會(huì)讓鐵早早的銹蝕，或者是延展性不強(qiáng)。

而在那些高精尖的制造業(yè)領(lǐng)域，比如航空航天設(shè)備或者是高端工業(yè)裝備，需要用到的鐵材料純度必須得達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)要求才行，如果雜質(zhì)和有害元素較多，這樣的鐵材料應(yīng)用到高端設(shè)備領(lǐng)域，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出問題。

具體來(lái)看，鐵的純度一旦達(dá)標(biāo)，就會(huì)具有優(yōu)異的延展性，耐腐蝕性也更強(qiáng)。此外，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等物理化學(xué)性能也更優(yōu)異。這樣的超純鐵既可以做基礎(chǔ)原料，又可以作為高性能材料。

那這是不是意味著，如果純度只是達(dá)到2N級(jí)或者是3N級(jí)，性能就不夠好呢？實(shí)際上也并非如此。工業(yè)純度的鐵，以2N級(jí)為例，其純度也高達(dá)99%，3N級(jí)甚至能達(dá)到99.9%，換句話說，程度如此高的鐵，實(shí)際上也遠(yuǎn)超絕大多數(shù)的鐵材料，已經(jīng)完全能滿足工業(yè)制造了。

但前面已經(jīng)提到，鐵的純度的提升幾乎是不存在上限的，也就是說在純度99.9%的基礎(chǔ)上還能夠進(jìn)一步提升。在此之前，我國(guó)鐵的提純度最高也就能夠達(dá)到3N級(jí)，也就是99.9%。

隨著這兩年來(lái)的研究不斷取得突破，純度已經(jīng)能達(dá)到5N級(jí)了。

5N級(jí)超純鐵，99.9992%

如果是在別的領(lǐng)域，99.9992%可能就是一句玩笑，但是在超純鐵領(lǐng)域，這個(gè)百分比是貨真價(jià)實(shí)的，純度達(dá)到了這個(gè)程度，也就達(dá)到了5N級(jí)。擁有了這樣的制備工藝，更標(biāo)志著在鐵的提純方面，我國(guó)躋身世界前列。

推動(dòng)這項(xiàng)研究的是上海大學(xué)和河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司，雙方在2019年正式啟動(dòng)了這個(gè)研究項(xiàng)目，為此還搭建了專業(yè)化的生產(chǎn)線，在接下來(lái)的研究中，純度是一點(diǎn)點(diǎn)提升的。

最先的研究從3N級(jí)提升到了4N級(jí)，也就是純度達(dá)到了99.97%，而后又開發(fā)了新的提純生產(chǎn)線，研制新的制備工藝，純度進(jìn)一步提升到了99.996%，這時(shí)的等級(jí)已經(jīng)升到了5N級(jí)。

在純度持續(xù)提高的同時(shí)，依靠新的制備工藝也能形成生產(chǎn)規(guī)模。2019年之前，我國(guó)只能大規(guī)模生產(chǎn)工業(yè)純鐵，也就是純度在2N級(jí)到3N級(jí)之間的純鐵。截止到目前，我國(guó)已經(jīng)形成了百萬(wàn)噸級(jí)火法冶金生產(chǎn)4N級(jí)高純鐵的產(chǎn)能規(guī)模。

也就是說，高純鐵能夠大規(guī)模量產(chǎn)了。在這個(gè)基礎(chǔ)上，純度的研究最終提升到了99.9992%，達(dá)到了5N級(jí)的規(guī)模。2024年11月，在中國(guó)國(guó)際特殊鋼工業(yè)展覽會(huì)上，我國(guó)正式公布了超純鐵的制備技術(shù)。

接下來(lái)就是超純鐵的大規(guī)模量產(chǎn)。目前高純鐵的提純度不小于99.95%，而且制備工藝成本低，專業(yè)化程度強(qiáng)，規(guī)?；a(chǎn)能力還在持續(xù)提升。在此基礎(chǔ)之上，超純鐵接下來(lái)也會(huì)盡快進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段。

未來(lái)，隨著純度高的鐵材料大規(guī)模生產(chǎn)，在航空航天、電子、能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域，意味著從原料到制備工藝再到技術(shù)等各個(gè)方面，國(guó)產(chǎn)化率又得到了進(jìn)一步提升。

值得一提的是，雖然純度有6個(gè)等級(jí)，但目前還沒有哪個(gè)國(guó)家能夠把純度真正提升到6N級(jí)，也就是說，5N級(jí)的超純鐵已經(jīng)是目前純度最高的了。除此之外，美日等發(fā)達(dá)國(guó)家此前也只是在實(shí)驗(yàn)室中制備出了5N級(jí)超純鐵。

這也就意味著，在未來(lái)一個(gè)階段的應(yīng)用中，4N級(jí)的高純鐵就已經(jīng)能夠應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)的需求場(chǎng)景了，而且目前我國(guó)的產(chǎn)量每年已經(jīng)能達(dá)到80萬(wàn)噸。

下一個(gè)階段就是超純鐵的量產(chǎn)

過去5年，為了能夠攻克超純鐵的制備技術(shù)難點(diǎn)，整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了全新的方案，而且還設(shè)計(jì)制造出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)超高真空垂直浮區(qū)應(yīng)區(qū)熔爐。

簡(jiǎn)單來(lái)說就是5N級(jí)的超純鐵制備工藝，目前的世界上都還在研究階段，并沒有量產(chǎn)和應(yīng)用，一切都是空白。如果有研究者涉足這一領(lǐng)域，從技術(shù)再到研制設(shè)備都是從0~1的突破。

在具體推動(dòng)中，研究團(tuán)隊(duì)將目前已有的材料提純技術(shù)與鐵的純化技術(shù)結(jié)合在一起，提出了全新的方案，而研制制備設(shè)備更是經(jīng)過了兩年連續(xù)艱苦的科研工作，雖然很難，可一旦達(dá)到了“1”的這個(gè)程度，那就意味著接下來(lái)的路就好走多了。

因?yàn)殡S著制備工藝的攻克，接下來(lái)不管是原先的研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究，還是由別的研究團(tuán)隊(duì)接續(xù)進(jìn)行，都有了可參照物，而且也具備了繼續(xù)前進(jìn)的能力與動(dòng)力。

在整個(gè)研究過程中，2023年9月，研究團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)第一次實(shí)現(xiàn)了5N級(jí)超純鐵的提純。然后又經(jīng)過半年多的努力，到2024年3月，提純工藝的整體性能得到了進(jìn)一步優(yōu)化。

99.9992%的這個(gè)數(shù)據(jù)可不是隨便說的，而是經(jīng)過了第三方嚴(yán)格檢驗(yàn)檢測(cè)的。更為關(guān)鍵的是，具備了穩(wěn)定的提純工藝之后，接下來(lái)不管是投入應(yīng)用還是進(jìn)一步研究都不再是難題。

最新的消息顯示，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)向6N級(jí)的超純鐵領(lǐng)域發(fā)起了挑戰(zhàn)，要進(jìn)一步提高提純工藝，又得研制新的提純?cè)O(shè)備?？梢哉f，接下來(lái)的研究還沒有止境，而應(yīng)用新的技術(shù)同樣也關(guān)鍵。

我國(guó)是鋼鐵產(chǎn)量大國(guó)，而且近年來(lái)又在持續(xù)推動(dòng)科技創(chuàng)新，不管是在航空航天領(lǐng)域，還是在高端工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)于超純鐵的需求將變得越來(lái)越迫切。因此，接下來(lái)就要看超純鐵的應(yīng)用和產(chǎn)量情況。

而從科技創(chuàng)新的角度來(lái)看，我國(guó)在這一領(lǐng)域又取得了實(shí)質(zhì)性突破，恰恰又意味著美國(guó)在科技領(lǐng)域試圖對(duì)我國(guó)展開的封鎖是徒勞的。

“啃硬骨頭”，強(qiáng)化核心技術(shù)攻關(guān)

就在近日，國(guó)家剛公布了二十屆四中全會(huì)公報(bào)，其中，圍繞科技創(chuàng)新，未來(lái)五年國(guó)家明確提出了新的發(fā)展方向，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是“啃硬骨頭”。我國(guó)目前攻克了超純鐵的制備工藝，就是最典型的“啃硬骨頭”之舉。

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，未來(lái)要想達(dá)到更高的程度，尤其是要取得深度，就必須得強(qiáng)化核心技術(shù)的攻關(guān)，不僅僅要全面，在高精尖領(lǐng)域還得具備深度。

在這一方面，我國(guó)確實(shí)還有不少短板需要取得突破。要真正引領(lǐng)原創(chuàng)、引領(lǐng)科技發(fā)展，就必須得強(qiáng)化核心創(chuàng)新力。美國(guó)也正是意識(shí)到了這一點(diǎn)，在這兩年持續(xù)采取各種各樣的制約措施，試圖遏制我國(guó)在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的整體發(fā)展。

顯而易見，美國(guó)人做的并不成功。不管是超純鐵還是半導(dǎo)體領(lǐng)域，亦或是其他高新技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)不但在采取系統(tǒng)性的行動(dòng)，關(guān)鍵是都取得了成果，見到了曙光。

未來(lái)5年我還會(huì)加大研究的投入，要實(shí)現(xiàn)更多從 0~1的突破，有了這些原創(chuàng)突破，將來(lái)就再不用擔(dān)心美國(guó)對(duì)我國(guó)技術(shù)封鎖乃至于技術(shù)要挾了。

從這一點(diǎn)也能看出來(lái)，觀念的改變也很關(guān)鍵，因?yàn)樵诖酥?，很多人總覺得有些技術(shù)我們沒有必要去做進(jìn)一步的攻克，認(rèn)為拿著錢去買，也可以買到我們想要的東西。

但很顯然，買是絕對(duì)不靠譜的，因?yàn)槲鞣降膽B(tài)度發(fā)生了急轉(zhuǎn)直下的變化，我們同樣得給出有效的應(yīng)對(duì)措施。所以發(fā)展原創(chuàng)科技，不斷在高精尖領(lǐng)域發(fā)起沖鋒式的研究就很有必要。

結(jié)語(yǔ)

從超純鐵的制備工藝角度看，我國(guó)一旦熟練掌握了技術(shù)，未來(lái)在鋼鐵領(lǐng)域的主導(dǎo)地位將能得到進(jìn)一步加強(qiáng)，尤其在產(chǎn)業(yè)鏈上處在強(qiáng)有力的主導(dǎo)地位，不但能夠影響和重新改變鋼鐵產(chǎn)業(yè)格局，關(guān)鍵還能夠影響到地緣政治的走向。

就比如說印度高端鋼鐵產(chǎn)品需要從我國(guó)進(jìn)口，未來(lái)超純鐵一旦大規(guī)模量產(chǎn)，我們同樣可以利用這一點(diǎn)對(duì)印度展開制約，亦或是施加其他更具體的影響。

總之一句話，自己具備了能力，具備了技術(shù)，擁有產(chǎn)業(yè)鏈，其他的國(guó)家哪怕內(nèi)心不愿意，在行動(dòng)上也得受制于我們。