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新材料技术

针对我国核工业领域用高端钛合金、锆合金用中间合金原材料种类少、纯度低、成分均匀性和稳定性差、能耗高以及生产效率低等问题，本项目重点开展金属热还原多元多相复杂体系多物理场下的物理化学与界面作用机制、粉末冶金体系烧结特性与多元粉体本征热力学驱动机理、真空熔炼系统合金熔体净化提质与低成本短流程制备协同作用等关键技术研究，解决了钛钽中间合金（TiTa40）以及锆铌中间合金（ZrNb45）两类产品中单质金属高熔点不易熔、低熔点易挥发、高密度易偏析等冶金问题，形成纯度高、均匀性和稳定性好的中间合金创新制备技术，提高生产效率，为我国核工业行业关键部件提供性能优异的钛锆基稀有金属中间合金原材料。

成果主要内容、适用范围及实施要点 本项目研发团队在真空熔炼和粉末冶金技术的基础上，自主研发核用钛锆基中间合金制备技术。该技术采用高真空冷坩埚的熔炼方法解决合金中易存在氧化物和碳化物夹杂的难题，采用粉末冶金的方法解决合金元素的富集与波动难题。研发团队成功制备出无夹渣高均质的钛锆基中间合金，控制源头材料的高品质与纯净度，提高大铸锭的成品率，显著降低了后续锻造、轧制以及热处理工序时间并减少能源损耗。 本项目产品主要是核用钛锆基中间合金，属于高品质大铸锭的熔炼原材料，其中钛基中间合金是乏燃料后处理用的元件溶解器和各种蒸发器关键设备制造的关键原材料，锆基中间合金是水冷核反应堆用包壳管、控制棒导向管、端塞棒、格架、压力管等关键部件制造的关键原材料。 本项目核用钛锆基中间合金执行内控企业标准《Q/RMI YJ015-2023》和《Q/RMI YJ023-2024》。

李欢 西安稀有金属材料研究院有限公司 副所长/高级工程师 刘成 西安稀有金属材料研究院有限公司 无/中级工程师 吴金平 西安稀有金属材料研究院有限公司 院长助理/正高级工程师