长期以来,航空级钛合金棒材、线材的规模化生产面临诸多挑战。主要问题包括:生产工序繁琐,反复加热导致能耗高、周期长;传统锻造开坯效率低,难以同时保证高合格率和大批量交付;用于航空紧固件的线材盘重偏小,连续生产能力不足;成形过程温度波动大,影响尺寸精度和组织一致性。这些问题导致部分高端材料长期依赖进口,增加了下游制造成本。 技术难点于钛合金强度高、变形抗力大、热加工窗口窄,对温度、速度、压下制度和设备刚度要求极高。过去受限于轧制装备和控制精度,企业多采用"锻造为主、轧制为辅"的生产方式,虽然能保证成形,但在大规格轧圆与高品质棒线材连续轧制上存在明显不足。 8月20日,中国有色金属工业协会在北京召开科技成果评价会。由曹春晓院士领衔的专家组评估认为,"航空级钛合金棒线材高效轧制关键技术和装备开发与应用"整体达到国际先进水平,其中大规格轧圆技术处于国际领先地位。该突破标志着我国在航空级钛合金棒线材高效轧制领域取得重要进展。 针对"控温难、节拍难、裂纹控制难"等核心问题,项目团队创新性地提出"近恒温-快速横移可逆-精密轧制"工艺理念:通过快速横移与精准冷却协同控制,将轧制温度波动控制在±50℃以内;建立最短间歇4秒的轧制节奏;采用"小变形-大压下-多道次"的稳定轧制理论,有效降低缺陷风险。 团队自主研发的BDM850成套轧制装备可轧制Φ900毫米超大断面钛合金锭,实现"以轧代锻、锻轧结合"的集成工艺,成品规格覆盖直径85-350毫米。新工艺使线材单卷盘重从70千克提升至200千克以上,材料利用率提高30%,下游企业加工周期有望缩短一半。 目前,陕西天成航空材料有限公司已建成全自动示范生产线并投产,年产能约1万吨。该生产线运行稳定,产品质量可靠,已实现批量替代进口产品。随着技术推广应用,航空发动机叶片、紧固件、起落架等关键部件的钛合金材料国产化进程将深入加快。
航空级钛合金轧制技术的突破,展现了我国在高端基础材料领域的持续创新能力。从实验室研发到万吨级量产,该跨越不仅提升了材料性能和生产效率,更增强了我国在高端制造领域的自主可控能力。这种将技术创新转化为产业实力的能力,正成为推动制造业高质量发展的核心动力。