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突破關(guān)鍵技術(shù)難題丨他們研發(fā)出航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦

日前,攀鋼集團(tuán)(攀枝花)鈦金屬材料有限公司參與研發(fā)的《航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦制備關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用》成果,獲得2023年度中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

該項(xiàng)成果攻克了超軟海綿鈦制備過(guò)程中雜質(zhì)元素協(xié)同控制和致密結(jié)構(gòu)調(diào)控等行業(yè)共性技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了航空領(lǐng)域用關(guān)鍵鈦金屬材料進(jìn)口替代。

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

3月8日,走進(jìn)位于攀枝花釩鈦高新區(qū)的攀鋼鈦材廠區(qū),記者在張敏帶領(lǐng)下參觀了3.5萬(wàn)噸海綿鈦擴(kuò)能項(xiàng)目試生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),而這條生產(chǎn)線也是其所在科研團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)的重點(diǎn)產(chǎn)線。


攀鋼鈦材的生產(chǎn)線

克難關(guān)“核心技術(shù)必須掌握在自己手里”

鈦及鈦合金具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、耐高溫、無(wú)磁性等特點(diǎn),可被廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療、海洋工程等領(lǐng)域。但在攀西地區(qū),這種金屬長(zhǎng)期遭遇尷尬:一方面品質(zhì)搞不上去,一方面價(jià)格成本降不下來(lái)。

“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(jìn)行大批量的工業(yè)化生產(chǎn)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(shuō),2011年6月11日,攀枝花生產(chǎn)出了第一塊海綿鈦,開啟了攀西鈦資源高端應(yīng)用。

李開華、張敏所在科研團(tuán)隊(duì)在海綿鈦技術(shù)領(lǐng)域已深耕16載,獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10項(xiàng),全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)5項(xiàng),獲中國(guó)授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)。


超軟海綿鈦

為何近年來(lái)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(zhì)海綿鈦,具有低雜質(zhì)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(qiáng)、加工塑性好,是制造航空領(lǐng)域核心零部件的重要基礎(chǔ)材料。但由于超軟海綿鈦制備的核心技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷,國(guó)內(nèi)主要依賴于進(jìn)口?!耙試?guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向,我們開展了航空領(lǐng)域用超軟海綿鈦制備關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用的課題攻關(guān)。”

歷時(shí)7年,該科研團(tuán)隊(duì)先后攻克了超軟海綿鈦制備過(guò)程中雜質(zhì)元素協(xié)同控制和致密結(jié)構(gòu)調(diào)控等行業(yè)共性技術(shù)難題,形成了基于攀西資源生產(chǎn)高品質(zhì)海綿鈦的成套產(chǎn)業(yè)化技術(shù),并成功運(yùn)用于批量生產(chǎn)??吹綄?shí)驗(yàn)室里一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù),變?yōu)檐囬g里的一桶桶超軟海綿鈦,李開華感慨說(shuō):“新質(zhì)生產(chǎn)力持續(xù)發(fā)展要求我們必須將核心技術(shù)掌握在自己手里?!?


記者參觀攀鋼鈦材的產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)

產(chǎn)業(yè)化“新的挑戰(zhàn)已經(jīng)到來(lái)”

記者來(lái)到攀鋼鈦材2萬(wàn)噸/年海綿鈦生產(chǎn)線,目之所及,一片熱火朝天,工人們聚精會(huì)神、精細(xì)操作,起重機(jī)、叉車等相互配合、緊密協(xié)作。

“2023年公司高品質(zhì)海綿鈦的產(chǎn)量已占到總產(chǎn)量的34%,去年全年實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)效5995萬(wàn)元?!睆埫艚榻B說(shuō),他們生產(chǎn)的超軟海綿鈦,已在國(guó)內(nèi)關(guān)鍵核心領(lǐng)域得到批量應(yīng)用,并于2023年實(shí)現(xiàn)外貿(mào)出口。

他告訴記者,超軟海綿鈦的批量生產(chǎn),意味著不僅是在航空航天領(lǐng)域,在3D打印、醫(yī)療器械、冶金化工、體育等領(lǐng)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(chǎn)業(yè)化的過(guò)程并非一路坦途,李開華、張敏等人也遇到了不少新的挑戰(zhàn)。2023年8月,攀鋼鈦材3.5萬(wàn)噸海綿鈦擴(kuò)能項(xiàng)目開始試生產(chǎn),但這條生產(chǎn)線還未實(shí)現(xiàn)超軟海綿鈦批量生產(chǎn),這是什么原因呢?

“新生產(chǎn)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(shuō)。想用新線生產(chǎn)出超軟海綿鈦,照搬老線的制備技術(shù)就行不通了,還需要開展精四氯化鈦雜質(zhì)控制技術(shù)研究等。

于是,就出現(xiàn)了文章開頭一幕——生產(chǎn)線上的張敏與實(shí)驗(yàn)室中的李開華每天電話溝通著生產(chǎn)質(zhì)量情況。他們對(duì)突破更多關(guān)鍵技術(shù)難題充滿信心,張敏說(shuō):“奮斗不止,創(chuàng)新不止,希望通過(guò)我們的努力,盡快實(shí)現(xiàn)3.5萬(wàn)噸海綿鈦擴(kuò)能項(xiàng)目的超軟海綿鈦批量生產(chǎn)?!崩铋_華則表示,想進(jìn)一步突破超軟海綿鈦制備過(guò)程中的純凈性、均勻性和穩(wěn)定性技術(shù)難題,繼續(xù)為保障國(guó)家高端鈦金屬材料的自主供給和鈦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。

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