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突破关键技术难题丨他们研发出航空领域用超软海绵钛

[ 来源: | 作者:本站 | 发布时间:1710724117 | 浏览:12729次 ]

日前,攀钢集团(攀枝花)钛金属材料有限公司参与研发的《航空领域用超软海绵钛制备关键技术开发及应用》成果,获得2023年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖。

该项成果攻克了超软海绵钛制备过程中杂质元素协同控制和致密结构调控等行业共性技术难题,实现了航空领域用关键钛金属材料进口替代。

“精四氯化钛杂质含量是多少?海绵钛的HB是多少?”这是新生产线试生产以来,攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司特级研究员李开华与攀钢集团(攀枝花)钛金属材料有限公司(以下简称“攀钢钛材”)制造部产品质量工程师张敏,每天都要沟通的问题。

3月8日,走进位于攀枝花钒钛高新区的攀钢钛材厂区,记者在张敏带领下参观了3.5万吨海绵钛扩能项目试生产现场,而这条生产线也是其所在科研团队正在攻关的重点产线。


攀钢钛材的生产线

克难关“核心技术必须掌握在自己手里”

钛及钛合金具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐高温、无磁性等特点,可被广泛应用于航空、航天、医疗、海洋工程等领域。但在攀西地区,这种金属长期遭遇尴尬:一方面品质搞不上去,一方面价格成本降不下来。

“钛在自然界中存在非常分散,提取到纯钛金属非常艰难,想要进行大批量的工业化生产更是难上加难。提纯后的钛像海绵形状一样,有很多小孔。所以人们一直称这种较为纯正的钛为海绵钛。”李开华回忆说,2011年6月11日,攀枝花生产出了第一块海绵钛,开启了攀西钛资源高端应用。

李开华、张敏所在科研团队在海绵钛技术领域已深耕16载,获得省部级科技进步奖10项,全国发明展览会金奖5项,获中国授权发明专利40余项。


超软海绵钛

为何近年来将研究方向锚定超软海绵钛?李开华告诉记者,超软海绵钛是高品质海绵钛,具有低杂质含量、低布氏硬度、高疏松性等显著特性。由于其安全性和韧性强、加工塑性好,是制造航空领域核心零部件的重要基础材料。但由于超软海绵钛制备的核心技术长期被国外垄断,国内主要依赖于进口。“以国家战略需求为导向,我们开展了航空领域用超软海绵钛制备关键技术开发及应用的课题攻关。”

历时7年,该科研团队先后攻克了超软海绵钛制备过程中杂质元素协同控制和致密结构调控等行业共性技术难题,形成了基于攀西资源生产高品质海绵钛的成套产业化技术,并成功运用于批量生产。看到实验室里一个个数据,变为车间里的一桶桶超软海绵钛,李开华感慨说:“新质生产力持续发展要求我们必须将核心技术掌握在自己手里。”


记者参观攀钢钛材的产品仓库

产业化“新的挑战已经到来”

记者来到攀钢钛材2万吨/年海绵钛生产线,目之所及,一片热火朝天,工人们聚精会神、精细操作,起重机、叉车等相互配合、紧密协作。

“2023年公司高品质海绵钛的产量已占到总产量的34%,去年全年实现科技创效5995万元。”张敏介绍说,他们生产的超软海绵钛,已在国内关键核心领域得到批量应用,并于2023年实现外贸出口。

他告诉记者,超软海绵钛的批量生产,意味着不仅是在航空航天领域,在3D打印、医疗器械、冶金化工、体育等领域的超软海绵钛使用成本都将得到大幅度的降低。

但科技成果产业化的过程并非一路坦途,李开华、张敏等人也遇到了不少新的挑战。2023年8月,攀钢钛材3.5万吨海绵钛扩能项目开始试生产,但这条生产线还未实现超软海绵钛批量生产,这是什么原因呢?

“新生产线采取了不少新的工艺。老线采取铝粉除钒、新线采取矿物油除钒,老线采取流水线式镁电解工艺,新线采取多极性镁电解工艺……”张敏举例说。想用新线生产出超软海绵钛,照搬老线的制备技术就行不通了,还需要开展精四氯化钛杂质控制技术研究等。

于是,就出现了文章开头一幕——生产线上的张敏与实验室中的李开华每天电话沟通着生产质量情况。他们对突破更多关键技术难题充满信心,张敏说:“奋斗不止,创新不止,希望通过我们的努力,尽快实现3.5万吨海绵钛扩能项目的超软海绵钛批量生产。”李开华则表示,想进一步突破超软海绵钛制备过程中的纯净性、均匀性和稳定性技术难题,继续为保障国家高端钛金属材料的自主供给和钛产业高质量发展贡献智慧和力量。

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