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在重慶兩江新區(qū)北京理工大學重慶創(chuàng)新中心，有一支特種金屬材料研發(fā)團隊，在負責人王樂帶領入駐兩年多以后，已成功地設計和制備一批滿足相關要求的特種鈦合金結構材料，部分鈦合金已經(jīng)進入相關的工程應用。對于促進重慶鈦合金相關產(chǎn)業(yè)升級，擴大鈦合金應用領域和范圍等方面都發(fā)揮了重要作用。
王樂出生于1990年，2019年3月在中國科學技術大學獲得博士學位，2019年6月在北京理工大學材料學院從事博士后研究工作，同年10月轉(zhuǎn)入北京理工大學重慶創(chuàng)新中心繼續(xù)從事博士后工作。
“我研究的是高強韌鈦合金材料，主要面向航空航天和裝甲防護領域。”王樂告訴筆者，鈦合金材料在工程應用方面具有顯著的優(yōu)勢，比如密度低、強度高。鈦合金的密度只有鋼的57%，部分領域可代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材，實現(xiàn)減重。在比強度方面，鈦合金是鋼的1.61倍、鋁合金的1.24倍，有利于裝備輕量化。此外，鈦合金耐熱性遠高于鋁合金，具有良好的高溫機械性能，在航空航天、軍工領域有著絕對的應用優(yōu)勢。
擁有這些優(yōu)勢的鈦合金，在具體應用上，也面臨著許多挑戰(zhàn)：一是要實現(xiàn)低成本，二是增強它的強韌性和抗沖擊性。“鈦合金的原材料通常來源于海綿鈦。”王樂說，為實現(xiàn)低成本，他們開始逐漸使用回收的鈦廢料，但其中面臨的難點是成分控制。
王樂介紹，鈦合金含有3種以上的元素，不同元素含量會導致不同性質(zhì)。“我們的實驗過程就是要推導出合適的元素種類以及含量配比，找到每種元素所特有的控制范圍。”王樂說，鈦合金在鍛造和軋制變形過程中，會受到很多因素影響，其中，溫度控制很重要。鈦合金變形溫度一般在八九百攝氏度，但幾十度的差異就有可能導致失敗。為了找到不同組織鈦合金的最佳變形溫度，王樂團隊通常要實驗幾十次甚至上百次，通過大量的實驗，團隊逐漸找到經(jīng)驗，從而確定不同鈦合金所對應的合適變形溫度。
自從入駐兩江新區(qū)，王樂每天花大量的時間在實驗室里，而重慶密集的軍工企業(yè)和豐富的產(chǎn)業(yè)資源，也為研究的推進提供了不少便利。“之前在和金世利航空材料有限公司合作研發(fā)新型鈦合金材料的過程中，出現(xiàn)了鈦合金開裂的情況。”得知這一消息后，王樂立即前往，在現(xiàn)場指導，不斷修改鍛造工藝，實現(xiàn)技術優(yōu)化，為團隊節(jié)省了許多時間。
王樂表示，目前，實驗室已經(jīng)與重慶金世利航空材料有限公司、紅宇集團、重慶鐵馬集團等單位建立了廣泛的合作，對于促進重慶鈦合金相關產(chǎn)業(yè)升級，擴大鈦合金應用領域和范圍等方面都發(fā)揮了重要作用。團隊入駐兩江新區(qū)以來，已經(jīng)主持參與了國防重點研發(fā)項目、中央軍委總裝備部預研項目、重慶市自然科學基金等一系列項目，相關技術已走在前沿，不斷推進解決國家發(fā)展過程中的重大需求和關鍵技術瓶頸。
未來，實驗室將繼續(xù)深入開展高強韌鈦合金的研發(fā)，拓寬鈦合金應用范圍，研發(fā)成果有利于新項目的獲得以及鈦合金產(chǎn)品的工程化應用，有利于以項目推動成果轉(zhuǎn)化。例如，推進裝甲鈦合金在二代空降車的應用、研發(fā)用于兩棲突擊車的高抗彈性能鈦合金板材、開展用于導彈戰(zhàn)斗部殼體的高抗沖擊鈦合金工程應用研究等。
王樂表示，他將帶領科研團隊立足國防需要，依托本地密集的軍工企業(yè)和豐富的產(chǎn)業(yè)資源，以裝備輕量化和先進安全防護材料為導向牽引，以高性能鈦合金的研發(fā)與應用為核心任務，以新材料新工藝研發(fā)與技術服務為主要工作，以工程應用創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化為長期目標，推動鈦合金產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。