日前，攀鋼(gang)集團（攀枝花）鈦金屬材(cai)料有限(xian)公司參與研發的《航空領域用超軟海(hai)綿鈦制備關鍵技(ji)術(shu)(shu)開發及應用》成果，獲得2023年度中(zhong)國有色金屬工(gong)業科學技(ji)術(shu)(shu)獎一等獎。

該項成果攻克了(le)超(chao)軟海綿鈦(tai)制(zhi)備過程中雜質元素協同控制(zhi)和致密(mi)結(jie)構調(diao)控等行業共性技術難(nan)題，實(shi)現了(le)航空領(ling)域用關鍵鈦(tai)金(jin)屬材(cai)料進口(kou)替代。

“精四(si)氯化鈦(tai)(tai)雜質含量(liang)是多少？海綿鈦(tai)(tai)的HB是多少？”這(zhe)是新生產(chan)線試生產(chan)以(yi)來，攀(pan)鋼(gang)集(ji)團攀(pan)枝(zhi)花鋼(gang)鐵(tie)研究(jiu)(jiu)院(yuan)有限公(gong)司特級研究(jiu)(jiu)員李開華與攀(pan)鋼(gang)集(ji)團（攀(pan)枝(zhi)花）鈦(tai)(tai)金屬材料有限公(gong)司（以(yi)下簡稱“攀(pan)鋼(gang)鈦(tai)(tai)材”）制造部(bu)產(chan)品質量(liang)工程師張敏，每天都要溝通的問題(ti)。

3月8日，走進位于攀枝花釩(fan)鈦高新區(qu)(qu)的攀鋼鈦材廠(chang)區(qu)(qu)，記者在(zai)張敏帶領下(xia)參觀了3.5萬噸海綿(mian)鈦擴能項目試生(sheng)產現場，而這條生(sheng)產線也是其所在(zai)科研團隊(dui)正在(zai)攻關的重點產線。

攀鋼鈦材的(de)生(sheng)產線

克難關“核心技術必(bi)須掌握在自己手里(li)”

鈦及(ji)鈦合(he)金具(ju)有強度(du)高、重(zhong)量輕、耐腐蝕、耐高溫、無磁性等特點，可被廣泛應用于航空、航天、醫療、海洋工程等領(ling)域。但在攀西(xi)地區，這種金屬長期遭遇尷尬：一方(fang)面品質搞不(bu)上(shang)去，一方(fang)面價格(ge)成本降不(bu)下來。

“鈦(tai)(tai)在自然界(jie)中存(cun)在非常(chang)(chang)分散(san)，提(ti)取到(dao)純鈦(tai)(tai)金屬非常(chang)(chang)艱難，想要進行大批量的(de)工業化生產更(geng)是難上加難。提(ti)純后的(de)鈦(tai)(tai)像海綿(mian)形狀一樣，有很多小孔(kong)。所以(yi)人們(men)一直稱這種(zhong)較為純正的(de)鈦(tai)(tai)為海綿(mian)鈦(tai)(tai)。”李開(kai)華回憶說，2011年6月(yue)11日(ri)，攀(pan)枝花(hua)生產出了第一塊(kuai)海綿(mian)鈦(tai)(tai)，開(kai)啟了攀(pan)西鈦(tai)(tai)資源高端應(ying)用。

李開華、張敏所在(zai)科(ke)研團(tuan)隊在(zai)海綿鈦技術領(ling)域(yu)已(yi)深耕(geng)16載，獲(huo)得省(sheng)部級科(ke)技進步獎10項(xiang)，全國發明展覽會金獎5項(xiang)，獲(huo)中國授權發明專利40余項(xiang)。

超(chao)軟海綿鈦

為何(he)近(jin)年來將研(yan)究方向(xiang)錨定超軟海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)？李開(kai)(kai)華告訴記者，超軟海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)是高(gao)品質海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)，具有(you)低雜質含量、低布(bu)氏硬(ying)度(du)、高(gao)疏(shu)松性(xing)等(deng)顯著特性(xing)。由(you)于(yu)其(qi)安全性(xing)和韌性(xing)強(qiang)、加工塑性(xing)好，是制(zhi)(zhi)造航(hang)空(kong)領域核心(xin)零部件的(de)重要基礎材料。但由(you)于(yu)超軟海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)的(de)核心(xin)技(ji)術長期被國(guo)外壟斷(duan)，國(guo)內主要依賴于(yu)進口。“以國(guo)家戰略需求(qiu)為導向(xiang)，我們(men)開(kai)(kai)展了(le)航(hang)空(kong)領域用超軟海(hai)綿鈦(tai)(tai)(tai)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)關(guan)鍵(jian)技(ji)術開(kai)(kai)發及應用的(de)課題(ti)攻(gong)關(guan)。”

歷(li)時7年，該科研團隊(dui)先(xian)后(hou)攻克了(le)超軟(ruan)海(hai)綿(mian)鈦制備過程中雜質(zhi)元素協同控(kong)制和(he)致密結構調(diao)控(kong)等行業(ye)共性技(ji)術(shu)難題，形(xing)成(cheng)了(le)基于(yu)攀(pan)西資源生(sheng)產(chan)(chan)高品質(zhi)海(hai)綿(mian)鈦的成(cheng)套產(chan)(chan)業(ye)化技(ji)術(shu)，并成(cheng)功運用(yong)于(yu)批量生(sheng)產(chan)(chan)。看到實驗室里一(yi)個(ge)個(ge)數據，變為車間(jian)里的一(yi)桶桶超軟(ruan)海(hai)綿(mian)鈦，李開華感(gan)慨說：“新質(zhi)生(sheng)產(chan)(chan)力(li)持續發展要求我們必須(xu)將核心技(ji)術(shu)掌握(wo)在自己手里。”

記者參觀攀鋼鈦材的產(chan)品(pin)倉庫(ku)

產業化“新的挑戰已經到來”

記者來到攀鋼(gang)鈦材(cai)2萬(wan)噸/年海綿(mian)鈦生產線，目(mu)之(zhi)所及，一片熱(re)火朝天，工(gong)人們(men)聚(ju)精(jing)會神(shen)、精(jing)細操作，起重機(ji)、叉(cha)車(che)等相互配合、緊密協作。

“2023年(nian)公(gong)司高品質海綿(mian)鈦的產(chan)量(liang)已占到總產(chan)量(liang)的34%，去年(nian)全(quan)年(nian)實(shi)現科技創(chuang)效5995萬元。”張敏介紹說，他們生產(chan)的超軟海綿(mian)鈦，已在國內關(guan)鍵核心領域得到批量(liang)應用，并于(yu)2023年(nian)實(shi)現外貿出口(kou)。

他告訴記者，超軟(ruan)海綿鈦的(de)批(pi)量生產，意味著(zhu)不僅(jin)是在航空航天領域，在3D打(da)印、醫療器(qi)械、冶金化(hua)工(gong)、體育等領域的(de)超軟(ruan)海綿鈦使用成本都(dou)將(jiang)得到大(da)幅(fu)度的(de)降低。

但科技成果(guo)產業(ye)化(hua)的過程并非一(yi)路坦途，李開(kai)華、張敏等人也遇(yu)到了不少(shao)新的挑戰。2023年8月，攀鋼鈦材3.5萬噸海(hai)綿鈦擴(kuo)能項目開(kai)始(shi)試生產，但這條生產線還(huan)未(wei)實現超軟海(hai)綿鈦批量生產，這是什么原(yuan)因(yin)呢？

“新生產(chan)線(xian)采(cai)(cai)取(qu)了不少新的工(gong)藝(yi)。老線(xian)采(cai)(cai)取(qu)鋁粉除釩(fan)、新線(xian)采(cai)(cai)取(qu)礦物油除釩(fan)，老線(xian)采(cai)(cai)取(qu)流(liu)水線(xian)式鎂(mei)電解工(gong)藝(yi)，新線(xian)采(cai)(cai)取(qu)多極性鎂(mei)電解工(gong)藝(yi)……”張敏舉例說。想(xiang)用(yong)新線(xian)生產(chan)出(chu)超軟(ruan)海綿鈦，照搬老線(xian)的制備(bei)技術就行不通了，還需要(yao)開展精(jing)四氯化(hua)鈦雜質(zhi)控制技術研(yan)究等。

于是(shi)，就出現了文章(zhang)開(kai)頭一(yi)幕——生(sheng)產(chan)線上(shang)的(de)張敏(min)與實(shi)驗室中的(de)李開(kai)華(hua)每天電(dian)話(hua)溝通著生(sheng)產(chan)質(zhi)量(liang)情況。他(ta)們對突破(po)(po)更多關鍵(jian)技術難(nan)題充滿(man)信心，張敏(min)說：“奮斗不止(zhi)，創新不止(zhi)，希望通過(guo)我(wo)們的(de)努力(li)，盡快實(shi)現3.5萬(wan)噸海(hai)綿鈦擴能項目的(de)超軟(ruan)海(hai)綿鈦批(pi)量(liang)生(sheng)產(chan)。”李開(kai)華(hua)則表示(shi)，想進一(yi)步突破(po)(po)超軟(ruan)海(hai)綿鈦制備(bei)過(guo)程中的(de)純凈性(xing)(xing)、均勻性(xing)(xing)和穩定性(xing)(xing)技術難(nan)題，繼續為保障國家高端鈦金屬材料的(de)自(zi)主供給和鈦產(chan)業高質(zhi)量(liang)發展貢獻智慧(hui)和力(li)量(liang)。