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年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。
該項(xiàng)成果攻克了超軟海綿鈦制備過程中雜質(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，攀鋼集團(tuán)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(tuán)（攀枝花）鈦金屬材料有限公司（以下簡稱“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3.5萬噸海綿鈦擴(kuò)能項(xiàng)目試生產(chǎn)現(xiàn)場，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)，這種金屬長期遭遇尷尬：一方面品質(zhì)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(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。”李開華回憶說，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，獲得省部級科技進(jìn)步獎10項(xiàng)，全國發(fā)明展覽會金獎5項(xiàng)，獲中國授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)。
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(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)長期被國外壟斷，國內(nèi)主要依賴于進(jìn)口。“以國家戰(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7年，該科研團(tuán)隊(duì)先后攻克了超軟海綿鈦制備過程中雜質(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)。看到實(shí)驗(yàn)室里一個個數(shù)據(jù)，變?yōu)檐囬g里的一桶桶超軟海綿鈦，李開華感慨說：“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)品倉庫
產(chǎn)業(yè)化“新的挑戰(zhàn)已經(jīng)到來”
記者來到攀鋼鈦材2萬噸/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5995萬元。”張敏介紹說，他們生產(chǎn)的超軟海綿鈦，已在國內(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。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。他們對突破更多關(guān)鍵技術(shù)難題充滿信心，張敏說：“奮斗不止，創(chuàng)新不止，希望通過我們的努力，盡快實(shí)現(xiàn)3.5萬噸海綿鈦擴(kuò)能項(xiàng)目的超軟海綿鈦批量生產(chǎn)。”李開華則表示，想進(jìn)一步突破超軟海綿鈦制備過程中的純凈性、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。