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行业领域

制造业

需求背景

解决现行交付锻件经机加工至成品（薄壁腔体），工件表面偶发目视可见V型开口性缺陷（微型开裂尺寸***，最大***，肉眼难以发现）造成成品报废问题。现状：企业自行分析，认为因材料基体局部较高的氧、氮和碳等间隙性元素富集而引起的α稳定区，其硬度高于附近的区域，这些间隙性元素提高β转变温度的同时产生较高的硬度，使α相变脆，受应力（热应力/形变应力/机加工应力等）影响而形成开口性缺陷和裂纹/裂隙。又因其材料基体本身不存在可UT(超声波)检测的孔洞、裂纹/裂隙，故即便已进行多向纵、横波100%UT检测，但无法准确、量化识别、检测出由冶金缺陷成因造成的高间隙缺陷，导致直接经济损失（材料费+加工费）和间接经济损失（补投原料+工期延误）巨大。

需解决的主要技术难题

现状：企业自行分析，认为因材料基体局部较高的氧、氮和碳等间隙性元素富集而引起的α稳定区，其硬度高于附近的区域，这些间隙性元素提高β转变温度的同时产生较高的硬度，使α相变脆，受应力（热应力/形变应力/机加工应力等）影响而形成开口性缺陷和裂纹/裂隙。又因其材料基体本身不存在可UT(超声波)检测的孔洞、裂纹/裂隙，故即便已进行多向纵、横波100%UT检测，但无法准确、量化识别、检测出由冶金缺陷成因造成的高间隙缺陷，导致直接经济损失（材料费+加工费）和间接经济损失（补投原料+工期延误）巨大。钛产业结构调整及产能过剩的问题需要国家、地方和企业共同商榷解决。

期望实现的主要技术目标

钛拥有许多金属无法比拟的优点，随着社会的进步、科技的发展，钛及钛合金的应用将更加广泛，人类对钛和钛合金的需求将日益增大，而生产成本高是限制钛及钛合金推广使用的主要原因之一。因此，主要技术目标要开发与应用低成本、大规模及生态环保的连续化生产工艺，才能使钛及钛合金得到更加广泛的应用。

需求解析

解析单位：陕西省西咸新区 解析时间：2023-10-15

李卫斌

西安电子科技大学

教授

综合评价

1)偏析缺陷的控制是真空自耗冶炼工艺生产高品质钛铸锭的重要任务。提高原料品质、设置合理的熔炼参数与稳定熔炼工况是改善钛合金成分组织、减轻偏析、提高合金质量的重要途径。 2)改进海绵钛生产工艺、减少杂质元素含量，控制返回料添加比例，合理设计合金元素添加方式，可以减轻元素烧损、节约成本并有效改善钛合金产品均匀性。 3)优化数值模拟模型与算法，根据实际生产需要调整真空自耗钛合金冶炼工艺参数，可以加强理论模拟与实践生产的联系，更好地发挥数值模拟低成本试错的特点，增进行业对熔炼过程的理解认识，达到理论指导实践的效果。 4)提高工艺操作水平，加强设备运行稳定性，保障熔炼平稳运行，做好源头控制、理论控制与实践控制，对于充分发挥真空自耗熔炼的性能与优势具有重要意义。

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