基于钛残料制备高性能钛合金坯技术查看源代码讨论查看历史

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基于钛残料制备高性能钛合金坯技术有色、金属绿色制造。

主要技术内容

1.技术背景和意义

钛是重要战略金属。我国目前世界第一钛大国，但钛产品制造过程仅有10-20%的材料利用率，多数钛成为残料而被遗弃。将钛残料“变废为宝”，显著降低钛制品成本，拓展钛应用范围，具有极强的经济价值。同时增加钛资源利用效率，降低碳排放，助力产业转型升级，实现钛工业健康可持续发展。

2.技术要点和优势

现有钛合金型材采用真空熔炼及开坯锻造后的坯料，利用热塑性变形制造。加工过程涉及多个技术难题，钛铸锭晶粒粗大、性能差，需多道次开坯锻造消除铸态组织；钛锻坯热塑性加工材料利用率低；钛材料自身强度高，变形抗力大，热加工窗口小，使得热加工单道次变形量小，加工道次多，成品率低。加之钛材料本身价格昂贵，因此高性能的钛型材其昂贵，这严重制约钛合金应用范围与程度。项目开发了一种全流程粉末冶金钛型材制造技术。采用钛残料为原料，经过吸氢破碎为粉，添加固氧活化烧结剂后进行压制、烧结形成高性能钛合金坯料。在这一技术路线中，首创提出的钛合金氧无害化处理方法，利用活性烧结助剂溶解粉末钝化膜，吸附固溶氧、形成稳定的氧化物。实现粉末活化烧结的同时显著提高其力学性能。解决了钛残料杂质含量高，制坯性能差的瓶颈问题。本技术制备的粉末钛合金（TC4）烧结坯孔隙率小于0.5%，固溶氧含量低于0.15wt.%，微观组织为α+β两相区加工组织，α平均长度15-25μm，满足GB/T13810-2007 A6级和ETTC2 评级A6/A14级。室温抗拉强度大于920MPa，延伸率大于13%，超过美国ASTM B381标准。同时降低成本30%以上。

技术应用情况

1.应用案例介绍

项目组已完成了残钛高附加值回收利用技术开发，目前已攻克多项技术瓶颈，可形成年处理5吨的中试实验线，开发的高附加值产品包括用于3C、智能穿戴等民用消费品，以及用于重大装备的中大型增材制造钛制品等。

2.服务科创中国城市（园区）情况

四川省成都市

知识产权、奖项、重要参考文献

（1）已授权专利

路新，潘宇，李维斌，徐伟，曲选辉. 钛或钛合金制品的粉末冶金制备方法、钛或钛合金制品：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910134186.2.[2]路新，潘宇，李维斌，徐伟，曲选辉。钛或钛合金粉的粉末注射成形方法及钛或钛合金制品：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910133685.X.路新，潘宇，李维斌，杨芳，曲选辉. 原位自生陶瓷相增强钛基复合材料的制备方法及制品：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910134185.8.[4]路新，潘宇，李维斌，杨芳，曲选辉. 粉末表面处理剂、钛或钛合金粉表面处理方法及复合粉末：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910133682.6.路新，潘宇，李维斌，徐伟，曲选辉. 粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910133774.4.路新，潘宇，李维斌，杨芳，曲选辉. 钛基复合材料的粉末冶金制备方法及制品：中国国家发明专利，授权号：ZL 201910134191.3.

（2）已获得奖项

路新，朱郎平，邹黎明，曲选辉，高正江，张嘉振，张升，南海，张飞，徐伟，潘宇，张策，刘博文，高性能粉末冶金钛基材料制备关键技术及应用，中国有色金属工业协会。 北京科技大学、中国航发北京航空材料研究院、广东省科学院材料与加工研究所、中航迈特粉冶科技有限公司。2020-9.[2] 路新，高正江，朱郎平，潘宇，徐伟，马腾；注射成形制备钛基材料的关键技术及应用；中国发明协会发明创新一等奖（金奖）；北京科技大学，中航迈特粉冶科技有限公司，中国航发北京航空材料研究院，2020-11[3] 路新，张嘉振，高正江，徐伟，潘宇，朱郎平，王山，张飞，刘博文，张策；钛基合金粉末及其近终成形技术研发与应用，2019中国生产力促进中心协会生产力促进（创新发展）三等奖；北京科技大学、中航迈特粉冶科技有限公司、中国航发北京航空材料研究院，2020-10。