2014年1月10日，在北京人民大會堂舉行的國家科技獎(jiǎng)勵(lì)大會上，“高性能鉬合金材料制備關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”項(xiàng)目喜獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目由金堆城鉬業(yè)股份有限公司和西安交通大學(xué)共同承擔(dān)完成，*大實(shí)用性是大幅度提高了鉬合金強(qiáng)度與延伸率、韌性及使用壽命。孫軍、孫院軍、張國君、王林、劉剛、羅建海這些科技尖兵，為了實(shí)現(xiàn)鉬合金延長壽命的夢想流下了無數(shù)的汗水，他們是*大的功臣。
該項(xiàng)技術(shù)發(fā)明，揭示了多尺度稀土氧化物摻雜鉬合金的形變斷裂機(jī)理與主導(dǎo)因素，提出了納米摻雜強(qiáng)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(tuán)聚性均勻彌散分布等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
由于稀土元素能夠有效改善鉬的強(qiáng)韌性，稀土鉬合金是鉬金屬中的主流合金，生產(chǎn)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。稀土鉬合金性能的提高有賴于彌散強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化的協(xié)同。大量的試驗(yàn)、理論和數(shù)值模擬均證明，均勻彌散分布的稀土第二相顆粒能夠顯著降低鉬合金晶粒尺寸，提高材料延伸率和強(qiáng)韌性。以孫院軍教授為首的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定出從源頭上改善原料的基本性能，結(jié)合*優(yōu)的板材加工工藝，*終確定了性能優(yōu)良、經(jīng)久耐用的鉬合金制品的研究思路。
如何將稀土元素以分子級均勻分散到鉬基體中是遇到的*難點(diǎn)。要解決這一問題又面臨著稀土與鉬化學(xué)合成過程不均勻、結(jié)晶過程偏析及聚集而導(dǎo)致不均勻、晶漿中稀土元素賦存分布不均勻。為此，團(tuán)隊(duì)中的化工專家羅建海大膽提出了稀土二鉬酸銨這一鉬化學(xué)領(lǐng)域的全新概念，做出稀土均勻分散二鉬酸銨的前驅(qū)體。
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去控制成核數(shù)。*終，經(jīng)過無數(shù)次日以繼夜的試驗(yàn)，確定并優(yōu)化出工藝參數(shù)，獲取晶瑩剔透、非團(tuán)聚、流動性強(qiáng)、稀土分布均勻的稀土二鉬酸銨，進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)率高等特點(diǎn)，通常只能對1mm以下的薄鉬板進(jìn)行拉深加工。大厚壁、大規(guī)格鉬器皿的成形始終是國內(nèi)*。
以王林博士為首的攻關(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。利用稀土二鉬酸銨制備出均勻彌散分布的納米摻雜稀土鉬合金，對常規(guī)的鉬板生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，制備出晶粒尺寸均勻、再結(jié)晶溫度高、低塑脆轉(zhuǎn)變溫度、高延伸率、高強(qiáng)韌性、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，*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(jī)，將成型模具和鉬板同步進(jìn)行可控加熱，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400~1200℃以較慢壓下速度進(jìn)行鉬板拉深加工，能夠成功實(shí)現(xiàn)1~8mm壁厚鉬合金舟皿的熱成形。
據(jù)悉，該項(xiàng)目研究歷時(shí)10余年。研究過程中獲授權(quán)國家發(fā)明專利11項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文64篇，SCI收錄28篇，其中一篇發(fā)表在國際著名期刊《Nature Materials》，著作2部，制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)14項(xiàng)。先后獲得多個(gè)國家及地方財(cái)政支持，如國家高技術(shù)研究發(fā)展（863）計(jì)劃：高強(qiáng)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(xué)基金：鉬合金多重強(qiáng)化效果的單因素相關(guān)性研究和納米氧化鑭摻雜細(xì)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(fù)合強(qiáng)化長壽命高溫鉬合金舟研制和鉬合金粉體低溫還原、超細(xì)燒結(jié)技術(shù)及裝備研發(fā)；陜西省重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)：高純鉬電級的研究開發(fā)等。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為本項(xiàng)目技術(shù)難度大、構(gòu)思新穎獨(dú)特、創(chuàng)新性突出且具有實(shí)用性，屬原創(chuàng)性技術(shù)發(fā)明，處于國際*水平。
目前，金鉬股份已在大批量生產(chǎn)該種強(qiáng)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(shí)踐豐富了鉬合金塑性成形理論、工藝和裝備，實(shí)現(xiàn)鉬制品加工的集成創(chuàng)新。
以該項(xiàng)目為依托，
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(diǎn)雜質(zhì)，*終生產(chǎn)出純度達(dá)到99.99%的高純鉬金屬，這種高純鉬金屬已用于生產(chǎn)*鉬電極、高純鉬靶材等。目前，上述工藝技術(shù)已在金鉬股份推廣，批量生產(chǎn)出稀土鉬酸銨、稀土鉬合金絲、大壁厚鉬合金舟、*鉬電極和高純鉬靶材等產(chǎn)品。打破了Plansee、H.C Starck等國外著名難熔金屬公司的技術(shù)壟斷，不僅成功替代了昂貴的進(jìn)口鉬制品，產(chǎn)品還遠(yuǎn)銷到歐盟、美國、日本等地，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會效益，大幅度提高了我國鉬合金產(chǎn)品的技術(shù)附加值和更新?lián)Q代速度。
金鉬集團(tuán)技術(shù)中心主任，也是這個(gè)項(xiàng)目的領(lǐng)頭者孫院軍說，這次國家發(fā)明獎(jiǎng)的獲得，必將激勵(lì)金鉬股份向科技研發(fā)進(jìn)行更多投入，加快產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，專注產(chǎn)品附加值的提高，掌握核心競爭力，實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新，還將促進(jìn)管理創(chuàng)新，從科技進(jìn)步中得到回報(bào)，在管理中增加活力，*終實(shí)現(xiàn)企業(yè)由原料供應(yīng)商向生產(chǎn)服務(wù)商轉(zhuǎn)型。
