有研“钛”难忘

钛是一种重要的金属结构材料,其密度(4.506g/cm3)约为钢铁材料的一半,但它具有接近于钢的机械强度。钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、高低温力学性能优良等特点而被广泛用于各个领域。

有研集团自上世纪60年代起就从事钛合金的研究和产品研制工作,先后援建了宝鸡有色金属加工厂/研究所(现宝钛集团和西北有色金属研究院)、广州有色金属研究院等单位,为中国钛合金工业的建立奠定了基础。当年的筚路蓝缕,今天的硕果累累,很是难忘。

“钛”难忘——“长五”的脊梁

随着国家航天事业的发展,对钛合金型材提出了严格的要求,而当时钛合金型材是国内唯一一类尚未实现货架产品供应的钛合金半成品材料。为满足国家航天工业对钛合金型材的需求,实验室与宝钛集团经过刻苦攻关,突破了钛合金挤压型材工艺技术。钛合金型材代替铝合金型材,提高了支撑构件的高温结构刚度。研制国产钛合金型材,助力我国目前起飞重量最大、技术跨度最大、运载能力最大的新一代大型运载火箭“长征五号”首飞成功,实现了国产钛合金型材在航天领域的首次成功应用,填补了国内空白。有研总院(现有研集团)也收到了国家主管单位发来的感谢信。2021年4月29日,长征五号B遥二运载火箭助力空间站天和核心舱发射任务取得圆满成功。

“钛”难忘——飞天的梦想

星箭分离是卫星发射中的重要环节。它是指运载火箭飞行达到预定高度和速度并经姿态调整后,卫星以一定的相对速度与火箭分离的过程。星箭分离系统中最为关键的结构件就是星箭连接带。为提高卫星的有效发射载荷,急需研制一种轻质高强高韧的材料来代替原有的不锈钢材料。

上世纪70年代,有研总院从事钛合金的研究人员就致力于高强高韧钛合金的体系研究和产品试制,完成了TB2星箭连接带科研及试制工作。他们突破了冷轧和整体热处理等关键技术难题,使得该合金具有优异的工艺成型性能、高的比强度和良好的焊接性能。

1984年,TB2星箭连接带获得首飞成功。TB2合金作为拥有完全自主知识产权的高强高韧钛合金,获得了国家钛合金牌号注册。1985年,该项目荣获国家科学技术进步特等奖。

“百尺竿头更进一步”,钛合金研究所的科研人员又继续开展了TB10钛合金的研制工作,并突破了轧制及强韧化处理等关键技术难题。2000年,TB10星箭连接机构左右连杆也成功应用到卫星上,并成功应用于上百次的正式飞行,保障了国家重大需求,打下了“钛”难忘的烙印。

五十年来,钛合金科研工作者,面向国家重大需求,开发出了新中国首个纯钛铸锭和首个钛合金铸锭,开发出了具有自主知识产权的高强钛合金体系,注册了TB2、TB10、TB16等多项国家钛合金牌号。“十五”以来,先进钛合金材料与制备加工技术研究室共获得省部级科学技术奖励十余项。(惠松骁  叶文君  陶海明)

注:钛的熔点为1668°C,在低于882°C时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882°C以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。在钛中添加适当的合金元素,使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金,分别以TA、TC、TB表示。

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