金鉬股份“高性能鉬合金材料制備關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”項目喜獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎

2014年1月10日，在北京人民大會堂舉行的國家科技獎勵大會上，金堆城鉬業(yè)股份有限公司和西安交通大學共同承擔的“高性能鉬合金材料制備關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”項目喜獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

該項目揭示了多尺度稀土氧化物摻雜鉬合金的形變斷裂機理與主導因素，提出了納米摻雜強韌化的新思路，突破了鉬合金中稀土氧化物的納米化及其非團聚性均勻彌散分布等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，發(fā)明了高性能鉬合金材料制備關(guān)鍵技術(shù)，大幅度提高了鉬合金強度與延、韌性及使用壽命。項目研究過程中獲授權(quán)國家發(fā)明專利11項，發(fā)表相關(guān)論文64篇，SCI收錄28篇，其中一篇發(fā)表在影響因子達到35.75的國際著名期刊《Nature Materials》，著作 2部，制定企業(yè)標準14項。業(yè)內(nèi)專家認為本項目“技術(shù)難度大、構(gòu)思新穎獨特、創(chuàng)新性突出且具有實用性，屬原創(chuàng)性技術(shù)發(fā)明，處于國際領(lǐng)先水平”。

由于稀土元素能夠有效改善鉬的強韌性，稀土摻雜鉬合金在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但國產(chǎn)稀土鉬合金的產(chǎn)品質(zhì)量與西方國家相比存在一定差距，這限制了國產(chǎn)鉬合金的生產(chǎn)、應(yīng)用與發(fā)展。

項目團隊根據(jù)鉬金屬的強化理論和生產(chǎn)實踐，制定出從源頭上改善原料基本性能，結(jié)合最優(yōu)的板材加工工藝，生產(chǎn)出性能優(yōu)良、經(jīng)久耐用的鉬合金制品的研究思路。

將稀土元素以分子級均勻分散到鉬基體中是項目遇到的第一個難點，要解決這個難點必須首先克服:稀土與鉬化學合成過程不均勻;結(jié)晶過程偏析、聚集而導致不均勻;晶漿中稀土元素賦存分布不均勻。為此項目組提出了“稀土鉬酸銨”這一鉬化學領(lǐng)域的全新概念。

項目組首先成功合成稀土鉬多酸配合物，再以該配合物作為晶種，通過控制配合物濃度來控制成核數(shù)。最終確定并優(yōu)化出工藝參數(shù)，獲取晶瑩剔透、非團聚、流動性強、稀土分布均勻的稀土鉬酸銨;進而制備出加工性能優(yōu)良、納米級稀土氧化物均勻彌散的鉬金屬，其強度和斷裂韌性顯著高于同類產(chǎn)品;由這種鉬金屬生產(chǎn)的鉬絲的強度和延伸率得到較大提高，斷絲率顯著降低。

由于鉬金屬具有塑性差、塑脆轉(zhuǎn)變溫度低、熱導率高等特點，通常只能對1 mm以下的薄鉬板進行拉深加工，大厚壁、大規(guī)格鉬器皿的拉深成形始終是國內(nèi)空白。

攻關(guān)組制定了從微觀上優(yōu)化晶粒組織、改善原材料性能、創(chuàng)新生產(chǎn)工藝的研究思路。首先研制出均勻彌散分布的納米摻雜稀土鉬合金，再對常規(guī)的鉬板生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，制備出再結(jié)晶溫度高、低塑脆轉(zhuǎn)變溫度、高延伸率、具有各向同性、適于拉深加工的鉬合金板材。在大厚壁鉬合金器皿拉深成形工藝上，攻關(guān)組打破傳統(tǒng)思路，首次采用熱成形理論和技術(shù)，利用一種具有加熱室的四柱液壓機，將成型模具和鉬板同步進行精準的可控加熱，有效克服了冷拉深的缺陷，解決了成形過程中鉬板溫降和溫度分布不均勻的技術(shù)難題，在400～1 200℃以較慢壓下速度進行鉬板拉深加工，能夠成功實現(xiàn)1～6 mm壁厚鉬合金舟皿的熱成形。

目前，金鉬股份已在大批量生產(chǎn)這種強韌性好、內(nèi)外表面光滑、無褶皺的鉬合金舟皿，并將其應(yīng)用于鉬粉生產(chǎn)中，不僅顯著提升了料舟的使用壽命，還大大降低了鉬粉中的雜質(zhì)含量，提升了鉬粉的品質(zhì)?？梢哉f，這次研究實踐豐富了鉬合金塑性成形理論、工藝和裝備，實現(xiàn)了鉬制品加工的集成創(chuàng)新。

以該項目為依托，項目團隊還開發(fā)出一種新型粉末冶金工藝，將真空燒結(jié)與氣氛燒結(jié)相結(jié)合，極大程度去除了氣體元素和低熔點雜質(zhì)，最終生產(chǎn)出純度達到99.99%的高純鉬金屬，這種高純鉬金屬已用于生產(chǎn)高檔鉬電極、高純鉬靶材等。

該項目歷時十余年，先后獲得多個國家及地方財政支持，如:國家高技術(shù)研究發(fā)展(863)計劃:“高強韌鉬合金絲產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”和“高性能鉬合金材料制品關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”;國家自然科學基金:“鉬合金多重強化效果的單因素相關(guān)性研究”和“納米氧化鑭摻雜細晶鉬硅硼合金制備及其組織性能優(yōu)化;陜西省13115科技創(chuàng)新工程:“復合強化長壽命高溫鉬合金舟研制”和“鉬合金粉體低溫還原、超細燒結(jié)技術(shù)及裝備研發(fā)”;陜西省重大科技創(chuàng)新專項:“高純鉬電級的研究開發(fā)”等。

國家獎的獲得激勵著金鉬股份向科技研發(fā)進行更多投入，加快產(chǎn)學研結(jié)合，專注產(chǎn)品附加值的提高，掌握核心競爭力，不僅實現(xiàn)科研創(chuàng)新，還將促進管理創(chuàng)新，從科技進步中得到回報，在管理中增加活力，最終實現(xiàn)企業(yè)由原料供應(yīng)商向生產(chǎn)服務(wù)商轉(zhuǎn)型。