說起鈦合金，你的第一印象是不是高大上，而提起60毫米迫擊炮，很多人第一反應就是，呦，您老還在世呢？
但是沒就這麼兩個看似不咋搭邊的東西，卻被咱們軍工人結合到了一起，這也就是前不久官方媒體剛披露新型60毫米迫擊炮——PBP-201。
這炮有什麼特別的呢？
從外觀上看，這個炮最明顯的特徵就是與以往烏漆嘛黑或者塗覆綠漆的迫擊炮不同，它通體呈現的是金屬原色。
之所以如此，就是因為這個炮大量運用了鈦合金，這也是它最引人注目的亮點，雖說該炮延續了傳統迫擊炮身管（含擊發機）、支架、底鈑三部分的基本結構，但鈦合金材料的大量運用，使得整炮的重量大幅減輕至僅8.5公斤，相較於前代89式和93式，減重效果顯著，非常適合高原作戰，堪稱“列印神器”。
傳統的迫擊炮全炮重量的大頭就在座鈑，像全重22.4公斤的93式60mm迫擊炮，座鈑就重達7.3kg，而使用鈦合金製作的座鈑則要比傳統鋼製座板輕50%以上，強度也完全夠用。
▲93式60mm迫擊炮
可以說，鈦合金是製造迫擊炮管、座板、槍管、炮架等的上乘材料，但為什麼這麼好的材料，之前我們不用呢？這主要是因為鈦合金材料實在是太難加工了。
鈦合金具有比強度高、耐腐蝕、耐高溫和抗疲勞等特點，重量只是同樣大小鋼的60%，其機械效能在常溫下接近鋼鐵和鋁合金這類金屬材料，加工時的切削力只是略高於同等硬度的鋼，但是加工鈦合金的物理現象遠比加工鋼要複雜得多。
大多數的鈦合金的熱導率很低，只有鋼的1/7，鋁的1/16，這就導致在加工過程中，切削鈦合金產生的熱量不會迅速傳遞給工件或被切屑帶走。
而是集聚在切削區域，其產生的溫度可高達1 000℃以上，在切削的時候容易產生積屑瘤，導致黏刀現象，當粘屑的刀具再次切入工件時，粘屑被碰掉並帶走一小塊刀具的材料，使刀具的刃口迅速磨損、崩裂，而這又使切削區域產生更多的熱量，進一步縮短刀具的壽命。
與此同時，切削過程中產生的高溫也破壞了鈦合金零件的表面完整性，使零件幾何精度下降和疲勞強度嚴重減少，導致材料軟化、變形或燒損。
鈦合金的彈性也很不錯，雖說這對於當零件而言是好事，但是在切削過程中，工件的彈性變形會產生震動。
切削壓力使“彈性”的工件離開刀具和反彈，從而使刀具與工件之間摩擦現象大於切削作用，尤其是加工薄壁或環形等易變形零件時，隨著工件材料被刀具推開，薄壁的區域性變形就會超出彈性範圍而產生塑性變形，切削點的材料強度和硬度明顯增加。
如果此時還按照原先確定的切削速度加工，就會一方面導致刀具急劇磨損，另一方面產生震刀導致零件發生變形，容易有齒狀波紋，表面質量無法保證，還很容易造成摩擦過程也會產生熱，更加重了鈦合金導熱性不良問題。
另外，鈦合金的化學活潑性高，對氧氣、氮氣和水等常見氣體和液體具有較高的反應性，在高溫和高能量的加工環境下，鈦合金容易與周圍環境中的氧、氮等元素髮生反應，形成氧化物或氮化物膜。
這些膜會附著在材料表面，使工件表面硬化，增加了加工過程中的摩擦阻力，使得加工難度增高，容易崩刀。
鈦合金切削時生成的切屑形狀特殊，通常為長絲狀或螺旋狀，不易斷裂和排出。這會導致切削刀具的堵塞和切削液的難以順利排出，進而影響加工的穩定性和效率。
所以看起來極佳的減重材料，對於工業基礎沒那麼強的國家來說，其實是根難啃的硬骨頭。人類自從1790年發現鈦元素以來，為了獲得它超凡的效能，開展了長達百年的艱辛探索。
1910年人類第一次製得金屬鈦，但此後的應用之路卻異常艱辛漫長，直到1951年才最終實現工業化生產，而直到現在，全世界也只有中國、美國、俄羅斯、日本四個國傢俱備鈦金屬的全產業鏈生產能力。
▲蘇聯曾使用鈦合金打造核潛艇
鈦在地球上並不稀缺，地球表面十公里厚的地層中，含鈦達千分之六，比銅多61倍，在地殼中的含量排第十位，也就是說，隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，只是鈦的提取和加工十分困難，所在才把它稱為稀有金屬。
據統計，截至2022年底，全球已探明鈦礦儲量約為7.49億噸，其中中國就佔2.3億噸，佔比30.7%，位居世界第一，而攀西地區則是我國鈦礦資源最豐富的地區。
自鈦及鈦合金50年代工業化生產以來，美國及蘇聯就開始關注和研究它們在兵器中的應用，1955年美國兵器工業用鈦就達到了57噸。
像美國1950年製造的M28型120mm克羅克特無後坐力炮的炮管、藥室、噴管與發射活塞，就是用鈦合金製造，於1961年開始批次生產，裝備步兵營、傘兵營、機械化步兵營、坦克營與空降師。
中國鈦工業起步於20世紀50年代。當時，隨著航空工業的興起，對輕質且高強度的材料需求日益迫切，鈦合金憑藉其獨特的效能優勢，逐漸引起了國內科研人員的關注。
1954年，我國在承德大廟地區首先開展鈦礦的開採，製取了鈦精礦，獲得了製取金屬鈦所需的基礎原料，原重工業部有色金屬綜合研究所也在此時開始探索海綿鈦製備試驗。
1956年，國家把鈦當作戰略金屬列入了12年發展規劃，1958年在撫順鋁廠實現了海綿鈦工業試驗，成立了中國第一個海綿鈦生產車間。
次年，用鎂熱還原法生產出我國第一批海綿鈦工業產品，當時爐產能僅100kg/爐，不久擴大到160-180kg/爐，當年生產海綿鈦60噸。至此，填補了我國海綿鈦工業的空白。
▲攀鋼第一爐海綿鈦
上世紀六七十年代，在國家的統一規劃下，先後建設了以遵義鈦廠為代表的10餘家海綿鈦生產單位，在1967年在洛陽銅加工廠成立了中國第一個鈦管棒加工材生產試驗車間和第二條鈦板帶材生產試驗車間，併為主承擔了當時國內第一艘核潛艇、第一艘導彈驅逐艦及航空用鈦材的試製開發任務。
中國也在七十年代成為繼美國、前蘇聯和日本之後的第四個具有完整鈦工業體系的國家，到1980年前後，中國海綿鈦產量達到2800噸。
那時，中國透過自主研發和創新，成功掌握了鈦合金的冶煉、加工和熱處理等關鍵技術，並開始研究鈦合金在兵器製造中的應用。
像用退火狀態的TC9鈦合金製造反坦克導彈舵機與架體，用TC4鈦合金製造的85式高射機槍制退器，後來為了便於加工，又用精鑄ZTC4合金取而代之。
2002年研製出的02式14.5毫米高射機槍，大量採用鈦合金材料，整槍重量只有73千克，比我國75式14.5高機重量減少了46%，是世界上第一種鈦合金機槍，也是迄今為止全球唯一的鈦合金大口徑機槍。
中國還將鈦合金材料應用在了大口徑火炮上，像對標美製M777型榴彈炮的AH-4型榴彈炮，鈦合金比例有10%，透過綜合減重設計，定型時炮重穩定在4.2噸，只比全部使用鈦合金打造的M777型榴彈炮重了300千克。
除了製造兵器，中國甚至在2019年“奢侈”地為邊防部隊配發了19式鈦水壺，這種航天級別的貴金屬竟然用到了大規模配發的水壺上。
你說這種事除了被稱為“工業克蘇魯”的咱們，誰還能幹得出來？僅僅用鈦合金造點60mm迫擊炮是不是就更不算事兒了？
