（1）任务来源

本成果来源于关键材料进口替代专项延伸。

（2）应用领域和技术原理

钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀强、高温下抗蠕变性能好、焊接性能好、生物相容性优异且外表美观等优点，广泛应用于航空航天、航海、化学工业、加工业、发电工业、汽车工业、体育及休闲用品、医学、信息技术等领域。然而，钛的生产成本太高，钛的提取、熔炼、加工十分困难，而且航空航天用钛合金生产费用更高。粉末冶金技术是一种降低成本，制造性能优异产品的工艺方法。粉末冶金法是用金属粉末（或金属与非金属粉末的混合物）作原料，经成形和烧结制造金属材料、复合材料及各类制品的工艺过程。从技术上看，粉末冶金制造的零件性能优越，无成分的偏析，能保证合金具有均匀的组织和稳定的性能；从经济上看，粉末冶金制造的零件材料利用率可以达到100%，是一种少切屑、无切屑的新工艺，节约了金属材料，提高了生产率。然而，钛的生产成本太高，钛的提取、熔炼、加工十分困难，而且航空航天用钛合金生产费用更高。粉末冶金技术是一种降低成本，制造性能优异产品的工艺方法。粉末冶金法是用金属粉末（或金属与非金属粉末的混合物）作原料，经成形和烧结制造金属材料、复合材料及各类制品的工艺过程。从技术上看，粉末冶金制造的零件性能优越，无成分的偏析，能保证合金具有均匀的组织和稳定的性能；从经济上看，粉末冶金制造的零件材料利用率可以达到100%，是一种少切屑、无切屑的新工艺，节约了金属材料，提高了生产率。

（3）性能指标

1）棒材规格：直径80mm，转速30000rpm

2）粉末性能：成分符合GB/T 3620.1；粉末粒度635目~80目；霍尔流速<28s，松装比>60%。

（4）与国内外同类技术比较

西安欧中材料科技有限公司从事高端金属球形粉末的研发与生产，产品涵盖了国内外航空、航天、生物医疗等领域对高品质球形粉末的需求，先后承担了30余项金属球形粉末制备关键技术研发项目。经过科技攻关，在钛合金等高品质粉末制备领域取得了重大的进展，突破了钛合金制备与产业化的技术瓶颈，实现了大批量稳定生产，合金粉末与成形件性能均达到国际先进水平。国内研究与生产中一般采用直径Φ50mm的电极棒，设备转速最高为15500r/min，其所获得的粉末平均粒度在120μm左右，由于技术的限制，平均粒度难以进一步减小，而氢化脱氢法制造的钛粉，形状不规则，大小不均匀，影响到粉末的堆积成型，所以很难用于3D打印中，气雾化法成本相对较低，细粉收得率较高，但粉末纯净度较差，这些现状限制了3D打印及热等静压技术的广泛应用。而本项目制备的钛合金粉末，通过大尺寸与高转速电极棒的研制，大幅减小了合金的平均粒度，优化了粉末形貌，消除了空心粉、粘接粉等常见缺陷，性能全面满足了钛合金粉末冶金的对高品质钛合金球形粉末的迫切额需求。

近年来，各国都在大力发展钛合金无切削少切削的近净成形工艺，可大大的缩短生产周期、提高材料利用率，例如3D打印和热等静压技术等。前者主要用于形状复杂的钛合金零部件，后者主要用于对性能要求较高的航空航天关键零部件。无论3D打印技术还是HIP技术对粉末的粒度分布和纯净度都有较高的要求。因此有必要开发高品质球形钛及钛合金粉末产业化技术。

（5）成果的创造性、先进性

课题组自成立以来，在合金离心雾化制粉机理、合金成分、粒度分布模型、批次稳定性等方面进行了大量的基础研究与应用研究，取得了一系列的成果，主要包含以下方面：

通过对离心雾化机理进行研究，成功匹配了钛合金粉末制备工艺，大幅提高了钛合金粉末细粉收得率；

通过对钛合金粉末制粉、粒度分级、储存技术的研究与控制，开发出了夹杂与氧含量控制方法，大幅降低了合金粉末中的夹杂含量，大幅提升了粉末氧含量的控制水平。

通过对钛合金粉末性能稳定性的探究与控制，制备出细粒径、全致密、高球形度、高纯净的钛合金球形粉末，全面提升了SLM、LENS、EBM、热等静压工艺成形件性能，且批次稳定性良好。

（6）作用意义（直接经济效益与社会效益）

通过本项目的研究，西安欧中材料科技有限公司为各家科研单位提供多个牌号的钛合金粉末数十吨，产生直接经济效益2000万元。近年来，随着我国航空、航天领域以及3D打印、热等静压等先进近净成形技术的快速发展，国产高品质钛合金粉末需求量逐年猛增。课题组突破了高品质钛合金粉末制备技术，成功实现了高品质钛合金球形粉末的国产化，为航空航天钛合金粉末冶金零部件国产化奠定了坚实的基础，标志着我国航空航天钛合金粉末在自主研发关键材料上取得了重要突破，打破了国外钛合金粉末的技术垄断，为我国航空航天事业进步做出了积极贡献，对促进我国航空、航天等产业都具有重要意义。