一顆顆如小米珠大小的深灰色顆粒，乍看之下酷似鉛筆芯，但卻令人意外地有著遠(yuǎn)高于金剛石的屈服強(qiáng)度。這一名為“超高強(qiáng)鈦合金”的喂料材料，是海曙區(qū)企業(yè)寧波鈦鉭新材料技術(shù)有限公司通過(guò)研發(fā)創(chuàng)新，在金屬注射成型領(lǐng)域首次實(shí)現(xiàn)鈦合金原材料1300兆帕屈服強(qiáng)度的具體體現(xiàn)。

屈服強(qiáng)度是指金屬材料在受到外力作用時(shí)，開(kāi)始發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力值。1300兆帕屈服強(qiáng)度，即1平方厘米的面積約可承受13噸的力，其屈服強(qiáng)度相當(dāng)于4頭3噸多重的大象同時(shí)施力。這意味著，在面對(duì)強(qiáng)大外力作用時(shí)，采用該材料制造的鈦合金機(jī)械零件，可做到“風(fēng)雨不動(dòng)安如山”。

當(dāng)下，憑借強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、生物相容性好等性能優(yōu)勢(shì)，鈦合金材料在航空航天、海洋工程、3C產(chǎn)品、生物醫(yī)用等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

目前，市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的為900兆帕屈服強(qiáng)度的TC4鈦合金材料，TC4鈦合金的強(qiáng)度接近傳統(tǒng)不銹鋼，但相同體積下重量?jī)H為其一半。美中不足的是，TC4鈦合金粉末每公斤價(jià)格為不銹鋼粉末的6倍以上。“抗拉性”更強(qiáng)、“性價(jià)比”更高的鈦合金原材料成為市場(chǎng)的新需求。

喂料作為金屬注射成型（MIM）的關(guān)鍵中間體，連接鈦合金粉末制備與成型工藝，其性能直接決定*終零件的機(jī)械強(qiáng)度。

“我們的技術(shù)團(tuán)隊(duì)核心成員均來(lái)自北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院，核心團(tuán)隊(duì)傳承自該學(xué)院十余年金屬粉末研究積淀，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研深度協(xié)同創(chuàng)新，在喂料制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)突破。這也恰好與寧波當(dāng)?shù)馗咝阅芙饘俜勰┎牧袭a(chǎn)業(yè)形成互補(bǔ)。”寧波鈦鉭新材料總經(jīng)理曲昊說(shuō)。2023年，在市、區(qū)兩級(jí)政府專(zhuān)項(xiàng)政策扶持及產(chǎn)業(yè)鏈伙伴協(xié)同下，企業(yè)開(kāi)始將實(shí)驗(yàn)室成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，正式落戶海曙并啟動(dòng)生產(chǎn)線建設(shè)。

喂料“脫胎”于金屬鈦粉，中間需經(jīng)歷整形、分級(jí)、級(jí)配、混料、捏合等工序。這些工序決定著喂料在屈服強(qiáng)度方面的“稟賦”，也影響著注射成型后的機(jī)械零件的實(shí)際應(yīng)用。

以整形工序?yàn)槔�。傳統(tǒng)氣霧化法和旋轉(zhuǎn)電極法制備鈦合金粉末，存在能耗過(guò)高、粉末收率偏低等痛點(diǎn)。對(duì)此，寧波鈦鉭新材料通過(guò)雙路徑實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

一方面，聯(lián)動(dòng)上游環(huán)節(jié)與供應(yīng)商協(xié)同創(chuàng)新，氫破法制備鈦粉。“另一方面，我們創(chuàng)新采用氫化脫氫破碎預(yù)處理結(jié)合表面整形技術(shù)，通過(guò)重塑粉末顆粒形貌，使整體工藝相比傳統(tǒng)氣霧化法，工藝能耗降低90%，粉末收得率提升至原工藝的3倍以上。”曲昊說(shuō)。

在此過(guò)程中，通過(guò)熱力學(xué)調(diào)控，利用高壓氣體沖擊，使粉末顆粒在高速碰撞中完成棱角修整，*終獲得滿足粉末注射成型工藝要求的高球形度粉末。該技術(shù)體系為后續(xù)制造工序提供了理想的原料基礎(chǔ)。

氧含量也是影響鈦合金材料性能的重要因素。在喂料加工生產(chǎn)全過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，寧波鈦鉭新材料做好各流程中的氧含量監(jiān)督把控，使之不超過(guò)0.25%，避免因氧含量過(guò)量導(dǎo)致材料性能下降。

曲昊透露，這款“超高強(qiáng)鈦合金”喂料已進(jìn)入試產(chǎn)驗(yàn)證階段，近期不少客商聞?dòng)嵍鴣?lái)“求合作”。據(jù)預(yù)計(jì)，正式投產(chǎn)后，前期，企業(yè)年產(chǎn)能約可達(dá)100噸，銷(xiāo)售額約3000萬(wàn)元。

“待其正式量產(chǎn)并得到廣泛應(yīng)用，不僅市場(chǎng)價(jià)格將比當(dāng)下更有優(yōu)勢(shì)，更可在更多復(fù)雜環(huán)境種發(fā)揮穩(wěn)定性能作用，為相關(guān)事業(yè)領(lǐng)域提供有力支撐。”曲昊表示。

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