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行业领域

新材料技术

需求背景

目前国内70%以上的3D打印钛合金粉需要进口，特别是在航空航天等高端领域，高品质钛合金粉末使用的基本都是进口产品。国内自产的钛合金粉末主要存在粒径较大、氧含量不稳定、球形度不好，不同批次粉末质量不稳定等问题，难以满足关键部件3D打印要求。          

    本项目在目前国内相对稳定成熟的熔炼加工工艺基础上，做深层次的技术研发。熔炼工艺主要对原有成分较大波动的Al、V、Fe、O元素，通过反偏析。分层布料等方式，得到高均匀性的铸锭；锻造加工过程，主要在原有φ50～φ60mm基础上开发。大于φ60mm棒材，径向锻造机锻造折本锻透性的问题，造成棒材心部和边部组织均匀性较差；小于φ50mm棒材，棒材直径较小两端温度变化较大，对棒材两端的组织均匀性具有较大影响。本项目开发将解决这一技术难题。

    金航钛业公司作为宁夏地区唯一的钛加工材研发、生产、销售基地，借助中色东方的国内外销售平台和国家级研发平台积极推进本项目的产业化，项目产品主要用于EIGA和PREP两种制粉工艺，产品质量稳定可靠。研发Φ30-Φ75mm 高均匀钛合金棒材势在必行。

需解决的主要技术难题

1、反偏析、分组布料、铜坩埚速冷的新工艺研究  

a.铁元素的反偏析布料，布料数量的研究；  

b.不同中间合金的特性，进行分层分量布料的研究；  

c.速冷下的 VAR 熔炼工艺参数的控制技术研究。  

    通过以上研究内容的实施，预期可提高钛合金铸锭化学成分的均匀性和铸态组织的一致性，保证铸锭纵向头、中、尾三点和同一截面心部、1/2 半径、边部区域的主元素 Al、V 波动在 ***%和主要的低间隙元素  Fe、O 的波动在 ***%范围内，确保原始铸锭的成分高均匀性。  

2、大变形短流程锻造新技术研究  

a.β区一次性变形量的计算控制；  

b.α＋β区内锻造变形量控制及难变形区的组织改善；  

c.大变形短流程锻造中各阶段变形量、锻造温度、组织影响关系研究。

     通过以上研究内容的实施，确保β区变形充分，得到均匀的β晶粒，为α＋β区锻造打好基础。在α＋β区锻造既要改善难变形区的组织，使棒材组织均匀，还要保证缩短棒材产品的锻造流程，降低生产成本，提高棒材产品的综合成材率。  

3、高均匀钛合金棒材产业化技术研究  

a.质量稳定可靠关键控制点：海绵钛和中间合金配比，混料时间和混料方法，电熔炼电流、电压、熔速，锻造变形方式、加热温度、时间、变形量；  

b.产品整体评估：铸锭头、中、尾三部位检测化学成分，成品棒材化学成分、力学性能、超声波检验、尺寸和外形、高低倍组织、外观质量检验。  

    通过以上研究内容的实施，预期可以掌握粒度均匀的球形 3D 打印粉钛合金棒材的生产工艺技术，形成年产 100 吨高均匀钛合金棒材生产线。

期望实现的主要技术目标

解决铸锭及棒材的成分、组织均匀性、一致性，从而系统性的保证高均匀3D打印粉用钛合金棒材的特殊质量要求。项目的技术研发，突破钛合金产品生产中涉及的熔炼、锻造两个关键技术。实现产业化，产品将应用于EIGA和PREP两种主流制粉工艺中。

1.新增产值大于 300 万元；

2.开发两种牌号以上高均匀 3D 打印粉用钛合金棒材；

3.棒材横截面心部和边部，头部和尾部四个区域，晶粒度级别差缩小到三个级别以内。

处理进度