0.01毫米间的极致追求——湖南湘投金天钛金属公司研发高端钛材纪实

沿海地区的大型核电站,源源不断地产出清洁能源;热销的折叠屏幕手机,为消费者带来便捷体验。然而,鲜为人知的是,核电机组稳定运行、手机屏幕丝滑折叠,离不开一种关键材料——高端钛材。湖南省在高端钛材领域可谓独树一帜,湖南省既无钛资源,也未有成熟的钛产业体系。然而,为加快助跑湖南省工业化,服务湖南省先进制造业发展,近年来,湖南省前瞻布局,将目标瞄准高端钛及钛合金产业。近日,笔者走进国内钛带卷主要生产企业——湖南湘投金天钛金属股份有限公司(以下简称“金天公司”),实地感受高端钛材的研发过程。

“追赶10年,

终于填补国内技术空白”

3月18日,在金天公司的冷轧事业部里,一卷卷银色的钛带卷正缓缓轧出。不久后,这批高品质钛带卷将发往沿海地区,作为“华龙一号”核电项目发电机组的关键材料。

“未来3年订单在手!”金天公司常务副总经理杨友志自豪地说,金天公司自主研发制造的核电用钛材,填补了国内技术空白,在市场上占据领先地位,助力中国核电产业提高自主可控能力。

板式换热器是核电机组的关键部件,需要长时间与海水接触,对材料耐腐蚀性、强度等指标要求严苛,曾被一些发达国家长期垄断封锁技术。

“这块钛板看起来薄薄一片,却是纯钛行业‘皇冠上的明珠’。”杨友志向笔者展示,一块钛板上有各种波纹状流道,其设计对于材料成型能力的考验非常大。

金天公司研发团队创造性地构建“成分—工艺—组织—性能”模型,从原料成分调控着手,对关键元素反复计算和试验,在工艺和成品处理环节,日复一日打磨。

“追赶了10年,终于填补国内技术空白。”杨友志介绍,金天公司从2015年参与国家重大科技专项开展技术攻关,到2021年、2023年分别通过中国核能行业协会、中国有色金属工业协会成果鉴定,从试制到小堆再到装机,现已批量供货。目前,金天公司成为国内唯一一家批量供货三大核电集团的企业,为全球核电领域提供材料支持。

目前,金天公司生产的钛带卷广泛应用于核电、化工、航空、能源、消费电子等领域,市场占有率位居国内第一、全球前三。

足够薄、更加宽

“手撕钛”挑战成功

在企业展厅,一张钛箔通体透亮,反射着镜面般的光泽,它的厚度只有0.089毫米,相当于一根头发丝的直径。这样一张钛箔,可以像纸张一样柔软弯曲,可以用手轻轻撕开,因此获得一个形象的名字“手撕钛”。

“目前,行业内应用于手机折叠屏的钛箔为0.12毫米,用量以克计算。”杨友志介绍,2022年以来,金天公司精密钛箔累计供货100吨级,相当于为1000多万台手机供货的规模,国内市场占有率达70%。

相比不锈钢,钛材更轻、强度更高、耐腐蚀性更好,但轧制难度更大。

金天公司曾轧制出我国第一卷自主研发的宽幅冷轧钛带卷,而且厚度不断下探,0.5毫米、0.3毫米、0.2毫米宽幅钛带卷相继挑战成功。

随着高端电子产品对钛箔的需求越来越大,金天公司发力攻关“手撕钛”。

从0.2毫米到0.1毫米,这无法用肉眼分辨的厚度,对于工业生产来说却如同一道巨大的鸿沟。

“钛就像一匹野马,驯服过程格外艰难。每轧薄0.01毫米都不容易。”杨友志说,最难的是,既要减薄,还要做宽。

如何把“手撕钛”做到像镜面一般平整光洁?仅仅是针对板形这一个技术点,研发团队就配辊上百次,在经历了上百次试验后,才成功研制出厚0.089毫米、宽1050毫米的钛箔,铸就行业宽厚比最大的宽幅极薄钛材。

超软、超强、超薄、超宽,是业内对高端钛材的极致追求。金天公司正瞄准氢能、海工、电子等应用领域,持续开展技术攻关、扩大产品应用,为国家重大装备提供先进材料支撑。

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李丹
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