科创中国

目前飞机的轻量化、长寿命、高可靠性对钛合金强韧性水平以及航空锻件的整体化、大型化提出迫切需求。高熔点易偏析的β元素高合金化是提升钛合金强韧水平最主要的途径，铸锭成分的均匀性、大型锻件的组织均匀性和性能稳定性控制是当前钛合金制造的重大技术挑战。在国家科技重大专项等项目的持续支持下，团队提出“组织遗传调控”创新思路，并贯穿熔铸-自由锻-模锻整个制造过程，突破了钛合金熔铸柱状晶轴向稳态生长控制、自由锻组织高均匀性调控、模锻高稳定性控制等系列核心技术，实现了TA15、Ti6Al4V、TB6、Ti5553等航空结构用钛合金的高质量高效率制备。

阐明了真空自耗熔炼凝固过程中的铸造织构控制原理，揭示了柱状晶持续稳态生长机制，建立了柱状晶轴向生长的控制技术，获得了以轴向柱状晶凝固组织为主的大规格铸锭；阐明了轴向柱状晶在自由锻过程中的再结晶原理，揭示了柱状晶组织细化机制，形成了“锻造温度和锻比协调控制、关键火次热料回炉”的工艺方案，获得了组织均匀的大规格锻棒；阐明了模锻成形过程中的塑性流动和组织演变耦合作用原理，获得了组织均匀和性能稳定的大型复杂模锻件；以“组织遗传调控”为主线，对上述关键技术进行整体集成创新，实现了熔铸-自由锻-模锻工艺的合理匹配，形成了高质量高效率制备技术体系，大幅提升了航空钛合金模锻件的质量稳定性。

该项目已授权发明专利20项，牵头或参与起草/修订国家和行业标准8部，发表论文92篇，形成了成套企业制造规范和产品工艺规范。项目成果已在湖南金天钛业科技有限公司形成年产2500吨高品质钛合金棒材/锻坯的规模化生产能力，技术重现性好、成熟度高，近三年累计新增销售额56790万元，新增利润11749万元，相关产品已在中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司等单位应用。