稀土钛基复合材料加快国产化进程

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传统的钛合金通过合金化和组织结构优化提高其性能已经发展到极致,只有通过复合强化才能突破传统钛合金的窠臼,让钛合金在更多领域“大展拳脚”。

包头嘉泰金属科技有限公司(以下简称嘉泰金属)现已制备出直径达580㎜、重量1.5t的国际最大尺寸钛基复合材料铸锭,同时,通过自主研制设备制出国内唯一的直径0.05mm钛合金超细丝材。该产品是依托上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室国际首创且唯一的原位自生稀土氧化物颗粒强化钛合金技术,还有等温锻造、精密铸造等方面的技术,生产出钛基复合材料。

据悉,嘉泰金属创新性地提出利用多元、多尺度增强体复合强化提高钛合金性能的技术路线,设计新型原位自生工艺,简捷、低成本制备了高性能稀土改性钛基复合材料,进一步优化了成分和性能,解决高性能稀土改性钛合金构件的等温锻造和精密铸造的关键成形技术难题。

生产方面,嘉泰金属目前配备了钛合金冶炼、热加工等一系列设备。同时也组织设计并配置相应的电极压制模具、钛合金热加工模具,挤压,等温锻造及拉丝设备,构建了比较完整的钛合金冶炼和加工体系。

精密铸造方面,嘉泰金属与国内航空航天一家精密铸造企业合作,利用工业化铸造设备制备了颗粒增强钛合金叶轮、DD壳体等精密铸件,构件在用户获得了验证,尤其是耐热颗粒增强钛合金叶轮在高温复杂的环境中经受了考验,显著提升了高端设备的性能,成套设备年节约用电1000万度,产生了显著的社会效益。目前,该技术成果转化取得积极效益,2020年产值437万。

此外,利用有限元分析等新型的计算机模拟技术实现等温锻造工艺过程控制的模拟仿真,有效设计等温锻造模具和锻造工艺参数,高效、低成本地制备出高性能的稀土增强钛合金材料锻件,以满足高性能、高可靠、低成本航空零件的设计要求,提供可工业化生产的构件。

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