科创中国

在国家自然科学基金、国防军工及产学研合作项目支持下，研发了“粉末制备-近终成形-性能突破”的钛基材料全流程技术方案。

主要发明点如下：1、针对高端装备用球形钛粉长期依赖进口的现状，发明了基于TiH₂短流程射频等离子体球化制备钛基粉末新工艺，自主研制了国内首台三层水冷石英灯炬100KW射频等离子体球化系统。通过构建系统电磁-热-流多场参量对颗粒运动轨迹及逸氢行为模型，实现了对粉体粒径、球化率及收粉率的定量调控。可批量化生产多种高纯度钛基球形粉末，其细粉率由传统50%提升至80%，生产成本降低30%以上。2、基于球化粉末特性，研发了多种尺寸结构需求的高精度钛制件粉末近终成形系统技术，包括：1）开发了微细粉体无氧钝化工艺及新型钛专用高粘性聚甲醛基粘结剂体系2）开发了钛基金属粉末熔池特性及显微组织调控方法，建立了中小型无缺陷复杂构件粉床增材制造技术，提出了极速熔凝过程微量间隙元素特殊赋存状态下引发的钛基体强韧化新机制；3）开发了粉末粒度双峰分布级配模型及双层结构高温可控变形陶瓷膜壳，建立了大尺寸薄壁复杂构件低成本粉末热等静压技术。3、针对开发的粉体及其成形工艺技术特点，提出了多种粉末钛基材料微合金化使役性能调控技术，具体包括：制备粉末纯钛制件抗拉强度610MPa，延伸率29.4%，大幅赶超美国ASTM B381锻造标准；利用界面形成的Ti₃Sn阻挡层提升基体高温抗氧化性能，制备TiAl基制件较常规件1000℃静态氧化增重可降低40%以上；制备高硅钛合金600℃高温拉伸强度达到792MPa，延伸率为38%，远超过美国锻态Ti-1100高温钛合金。

项目申请了PCT国际专利2项，授权国家发明专利25项，申请发明专利19项，出版专著2部，发表学术论文106篇，形成了全流程粉末冶金钛基材料制备理论和技术体系，成果已应用于20余家企业，可稳定生产多种钛基金属球形粉末、医疗民用小微型零件等产品，近三年销售额3.2亿元，利润5800万元。