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基於鈦殘料製備高性能鈦合金坯技術有色、金屬綠色製造。

主要技術內容

1.技術背景和意義

鈦是重要戰略金屬。我國目前世界第一鈦大國，但鈦產品製造過程僅有10-20%的材料利用率，多數鈦成為殘料而被遺棄。將鈦殘料「變廢為寶」，顯著降低鈦製品成本，拓展鈦應用範圍，具有極強的經濟價值。同時增加鈦資源利用效率，降低碳排放，助力產業轉型升級，實現鈦工業健康可持續發展。

2.技術要點和優勢

現有鈦合金型材採用真空熔煉及開坯鍛造後的坯料，利用熱塑性變形製造。加工過程涉及多個技術難題，鈦鑄錠晶粒粗大、性能差，需多道次開坯鍛造消除鑄態組織；鈦鍛坯熱塑性加工材料利用率低；鈦材料自身強度高，變形抗力大，熱加工窗口小，使得熱加工單道次變形量小，加工道次多，成品率低。加之鈦材料本身價格昂貴，因此高性能的鈦型材其昂貴，這嚴重製約鈦合金應用範圍與程度。項目開發了一種全流程粉末冶金鈦型材製造技術。採用鈦殘料為原料，經過吸氫破碎為粉，添加固氧活化燒結劑後進行壓制、燒結形成高性能鈦合金坯料。在這一技術路線中，首創提出的鈦合金氧無害化處理方法，利用活性燒結助劑溶解粉末鈍化膜，吸附固溶氧、形成穩定的氧化物。實現粉末活化燒結的同時顯著提高其力學性能。解決了鈦殘料雜質含量高，制坯性能差的瓶頸問題。本技術製備的粉末鈦合金（TC4）燒結坯孔隙率小於0.5%，固溶氧含量低於0.15wt.%，微觀組織為α+β兩相區加工組織，α平均長度15-25μm，滿足GB/T13810-2007 A6級和ETTC2 評級A6/A14級。室溫抗拉強度大於920MPa，延伸率大於13%，超過美國ASTM B381標準。同時降低成本30%以上。

技術應用情況

1.應用案例介紹

項目組已完成了殘鈦高附加值回收利用技術開發，目前已攻克多項技術瓶頸，可形成年處理5噸的中試實驗線，開發的高附加值產品包括用於3C、智能穿戴等民用消費品，以及用於重大裝備的中大型增材製造鈦製品等。

2.服務科創中國城市（園區）情況

四川省成都市

知識產權、獎項、重要參考文獻

（1）已授權專利

路新，潘宇，李維斌，徐偉，曲選輝. 鈦或鈦合金製品的粉末冶金製備方法、鈦或鈦合金製品：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910134186.2.[2]路新，潘宇，李維斌，徐偉，曲選輝。鈦或鈦合金粉的粉末注射成形方法及鈦或鈦合金製品：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910133685.X.路新，潘宇，李維斌，楊芳，曲選輝. 原位自生陶瓷相增強鈦基複合材料的製備方法及製品：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910134185.8.[4]路新，潘宇，李維斌，楊芳，曲選輝. 粉末表面處理劑、鈦或鈦合金粉表面處理方法及複合粉末：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910133682.6.路新，潘宇，李維斌，徐偉，曲選輝. 粉末表面處理劑、鈦或鈦合金粉末注射成形方法及製品：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910133774.4.路新，潘宇，李維斌，楊芳，曲選輝. 鈦基複合材料的粉末冶金製備方法及製品：中國國家發明專利，授權號：ZL 201910134191.3.

（2）已獲得獎項

路新，朱郎平，鄒黎明，曲選輝，高正江，張嘉振，張升，南海，張飛，徐偉，潘宇，張策，劉博文，高性能粉末冶金鈦基材料製備關鍵技術及應用，中國有色金屬工業協會。 北京科技大學、中國航發北京航空材料研究院、廣東省科學院材料與加工研究所、中航邁特粉冶科技有限公司。2020-9.[2] 路新，高正江，朱郎平，潘宇，徐偉，馬騰；注射成形製備鈦基材料的關鍵技術及應用；中國發明協會發明創新一等獎（金獎）；北京科技大學，中航邁特粉冶科技有限公司，中國航發北京航空材料研究院，2020-11[3] 路新，張嘉振，高正江，徐偉，潘宇，朱郎平，王山，張飛，劉博文，張策；鈦基合金粉末及其近終成形技術研發與應用，2019中國生產力促進中心協會生產力促進（創新發展）三等獎；北京科技大學、中航邁特粉冶科技有限公司、中國航發北京航空材料研究院，2020-10。