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  • 突破關鍵技術難題丨他們研發出航空領域用超軟海綿鈦

    日前,攀鋼集團(攀枝花)鈦金屬材料有限公司參與研發的《航空領域用超軟海綿鈦制備關鍵技術開發及應用》成果,獲得2023年度中國有色金屬工業科學技術獎一等獎。

    該項成果攻克了超軟海綿鈦制備過程中雜質元素協同控制和致密結構調控等行業共性技術難題,實現了航空領域用關鍵鈦金屬材料進口替代。

    “精四氯化鈦雜質含量是多少?海綿鈦的HB是多少?”這是新生產線試生產以來,攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司特級研究員李開華與攀鋼集團(攀枝花)鈦金屬材料有限公司(以下簡稱“攀鋼鈦材”)制造部產品質量工程師張敏,每天都要溝通的問題。

    3月8日,走進位于攀枝花釩鈦高新區的攀鋼鈦材廠區,記者在張敏帶領下參觀了3.5萬噸海綿鈦擴能項目試生產現場,而這條生產線也是其所在科研團隊正在攻關的重點產線。


    攀鋼鈦材的生產線

    克難關“核心技術必須掌握在自己手里”

    鈦及鈦合金具有強度高、重量輕、耐腐蝕、耐高溫、無磁性等特點,可被廣泛應用于航空、航天、醫療、海洋工程等領域。但在攀西地區,這種金屬長期遭遇尷尬:一方面品質搞不上去,一方面價格成本降不下來。

    “鈦在自然界中存在非常分散,提取到純鈦金屬非常艱難,想要進行大批量的工業化生產更是難上加難。提純后的鈦像海綿形狀一樣,有很多小孔。所以人們一直稱這種較為純正的鈦為海綿鈦?!崩铋_華回憶說,2011年6月11日,攀枝花生產出了第一塊海綿鈦,開啟了攀西鈦資源高端應用。

    李開華、張敏所在科研團隊在海綿鈦技術領域已深耕16載,獲得省部級科技進步獎10項,全國發明展覽會金獎5項,獲中國授權發明專利40余項。


    超軟海綿鈦

    為何近年來將研究方向錨定超軟海綿鈦?李開華告訴記者,超軟海綿鈦是高品質海綿鈦,具有低雜質含量、低布氏硬度、高疏松性等顯著特性。由于其安全性和韌性強、加工塑性好,是制造航空領域核心零部件的重要基礎材料。但由于超軟海綿鈦制備的核心技術長期被國外壟斷,國內主要依賴于進口?!耙試覒鹇孕枨鬄閷?,我們開展了航空領域用超軟海綿鈦制備關鍵技術開發及應用的課題攻關?!?

    歷時7年,該科研團隊先后攻克了超軟海綿鈦制備過程中雜質元素協同控制和致密結構調控等行業共性技術難題,形成了基于攀西資源生產高品質海綿鈦的成套產業化技術,并成功運用于批量生產??吹綄嶒炇依镆粋€個數據,變為車間里的一桶桶超軟海綿鈦,李開華感慨說:“新質生產力持續發展要求我們必須將核心技術掌握在自己手里?!?


    記者參觀攀鋼鈦材的產品倉庫

    產業化“新的挑戰已經到來”

    記者來到攀鋼鈦材2萬噸/年海綿鈦生產線,目之所及,一片熱火朝天,工人們聚精會神、精細操作,起重機、叉車等相互配合、緊密協作。

    “2023年公司高品質海綿鈦的產量已占到總產量的34%,去年全年實現科技創效5995萬元?!睆埫艚榻B說,他們生產的超軟海綿鈦,已在國內關鍵核心領域得到批量應用,并于2023年實現外貿出口。

    他告訴記者,超軟海綿鈦的批量生產,意味著不僅是在航空航天領域,在3D打印、醫療器械、冶金化工、體育等領域的超軟海綿鈦使用成本都將得到大幅度的降低。

    但科技成果產業化的過程并非一路坦途,李開華、張敏等人也遇到了不少新的挑戰。2023年8月,攀鋼鈦材3.5萬噸海綿鈦擴能項目開始試生產,但這條生產線還未實現超軟海綿鈦批量生產,這是什么原因呢?

    “新生產線采取了不少新的工藝。老線采取鋁粉除釩、新線采取礦物油除釩,老線采取流水線式鎂電解工藝,新線采取多極性鎂電解工藝……”張敏舉例說。想用新線生產出超軟海綿鈦,照搬老線的制備技術就行不通了,還需要開展精四氯化鈦雜質控制技術研究等。

    于是,就出現了文章開頭一幕——生產線上的張敏與實驗室中的李開華每天電話溝通著生產質量情況。他們對突破更多關鍵技術難題充滿信心,張敏說:“奮斗不止,創新不止,希望通過我們的努力,盡快實現3.5萬噸海綿鈦擴能項目的超軟海綿鈦批量生產?!崩铋_華則表示,想進一步突破超軟海綿鈦制備過程中的純凈性、均勻性和穩定性技術難題,繼續為保障國家高端鈦金屬材料的自主供給和鈦產業高質量發展貢獻智慧和力量。

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