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1450MPa超高强高韧钛合金 成功通过科技成果评价

供稿:中关村中慧先进制造产业联盟 | 2021-11-08

2018年2月12日,依据《中华人民共和国科学技术进步法》《中华人民共和国促进科技成果转化法》《科学技术评价办法》《科技评估管理暂行办法》,中关村中企慧联先进制造产业技术联盟在北京组织召开由重庆金世利钛业有限公司自主研发的1450MPa超高强高韧钛合金 科技成果评价会。

评价机构严格按照《科技成果评价试点暂行办法》的有关规定和要求,秉承客观、公正、独立的原则,聘请中国科学院院士、中国航发北京航空材料研究院曹春晓任主任,中国航空发动机公司研究员李园春、中国运载火箭技术研究院研究员刘素云、中国有色金属工业协会钛锆铪分会教高王向东、北京航空航天大学教授李岩、北京航空制造工程研究院研究员李继贞、工业和信息化部产业发展促进中心高工刘英军等6位同行专家,组成评价委员会,对该项科技成果进行了评价。评价委员会听取了项目完成单位的技术总结报告,对评价资料进行了审查,经严格质询和充分讨论形成了评价意见。

该项目属于钛合金领域,钛合金整体自耗电极制备技术属于国内首创,区别于国内常用的钛合金电极分块压制,然后在真空焊箱里面用氩弧焊或者等离子弧焊焊接成整体电极的方法;该技术创造性的采用一台大吨位油压机(100MN)通过半连续式挤压工艺,制备出直径450-650mm、长度2500-6500mm的钛合金整体自耗电极,整体电极全身没有一处焊点,完全避免了小块电极焊接导致的冶金质量问题,熔炼的铸锭冶金质量可以满足航空发动机转子级钛合金标准要求。

通过采用钛合金“高低高”多向近β等温锻造工艺,控制钛合金多向锻造过程中道次变形量的大小来调整合金中β相的晶粒大小,变形程度越大,晶粒越细小弥散;在近β区温度锻造时,变形量逐渐增大首先使晶界α相得到更有效的破碎,其次使α相由针片状和短杆状至点状和球状,在力学性能上则表现出强度和塑性的同时提高。

通过采用钛合金双重循环热处理工艺,严格控制加热速度、加热温度、保温时间和冷却速度,使得合金的析出相更加弥散均匀,合金晶粒尺寸进一步细化,超高强高韧钛合金综合力学性能大幅提高。

主要创新点:

1、在国内首次提出了钛合金整体自耗电极制备技术,可解决以往国内钛合金自耗电极制备过程中可能产生的自耗电极氧化、夹杂、虚焊等质量问题,保证了合金成分的高纯净性,能够一次性制备出直径450-650mm,长度2500-6500mm的钛合金整体自耗电极,整体电极致密度高达3.8g/cm3 左右;采用了Al-Mo-V-Fe四元中间合金,有利于高熔点元素如Mo、Fe等在合金中的均匀分布;通过熔炼工艺参数优化来控制合金凝固行为,提高成分均匀性。

2、采用多向近β锻造和多重热处理工艺,改善了钛合金的强度、塑性、断裂韧度,制备出超高强高韧钛合金棒材。

经重庆材料研究院有限公司检测,试样室温抗拉强度1458MPa,屈服强度1402MPa,延伸率10.5%,断面收缩率23%,冲击韧性30J/cm2。

建议补充完善性能数据,增加测试试样数量,获得具有统计意义的数据;加强基础研究,进一步掌握合金设计和强韧化机理;增加产品尺寸规格和生产批量,提高工艺稳定性;加强服役环境下的验证考核,拓展市场应用。

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