深耕钛合金应用领域 两江新区这支团队助力国家轻质装甲发展

王乐在实验室。（江亚蔓 摄）

钛合金以其低密度、高强韧、良好的成形性、耐蚀性等特点，广泛用于武器装备、航空航天、海洋、石化、医疗等领域，对国防和经济发展具有战略意义。在两江新区北京理工大学重庆创新中心，有一支特种金属材料研发团队，在负责人王乐带领入驻两年多以后，已成功地设计和制备一批满足相关要求的特种钛合金结构材料，部分钛合金已经进入相关的工程应用。对于促进重庆钛合金相关产业升级，扩大钛合金应用领域和范围等方面都发挥了重要作用。

王乐出生于1990年，2019年3月在中国科学技术大学获得博士学位，2019年6月在北京理工大学材料学院从事博士后研究工作，同年10月转入北京理工大学重庆创新中心继续从事博士后工作。

王乐在办公室查阅资料。（江亚蔓 摄）

“我研究的是高强韧钛合金材料，主要面向航空航天和装甲防护领域。”王乐告诉记者，钛合金材料在工程应用方面具有显著的优势，比如密度低、强度高。钛合金的密度只有钢的57%，部分领域可代替传统钢材，实现减重。在比强度方面，是钢的1.61倍，铝合金的1.24倍，有利于装备轻量化。此外，钛合金耐热性远高于铝合金，具有良好的高温机械性能，在航空航天、军工领域有着绝对的应用优势。

拥有这些优势的钛合金，在具体应用上，也面临着许多挑战。最主要的是实现低成本，其次是增强它的强韧性和抗冲击性。“钛合金的原材料通常来源于海绵钛。”王乐说，为实现低成本，他们开始逐渐使用回收的钛废料，“但其中面临的难点就是成分控制。”

实验室。（江亚蔓 摄）

王乐介绍，钛合金含有3种以上的元素，不同元素含量会导致不同性质，“我们的实验过程就是要推导出合适的元素种类以及含量配比，找到每种元素所特有的控制范围。”王乐说，钛合金在锻造和轧制变形过程中，会受到很多因素影响，其中温度控制很重要。“钛合金变形温度一般在八九百度，但几十度的差异就有可能导致失败。”为了找到不同组织钛合金的最佳变形温度，王乐团队通常要实验几十次甚至上百次，通过大量的实验，团队逐渐找到经验，从而确定不同钛合金所对应的合适变形温度。

自从入驻两江新区，王乐每天花大量的时间在实验室里，而重庆密集的军工企业和丰富的产业资源，也为研究的推进提供了不少便利。“之前在和金世利航空材料有限公司合作研发新型钛合金材料的过程中，出现了钛合金开裂的情况。”得知这一消息后，王乐立即前往，在现场指导，不断修改锻造工艺，实现技术优化。“这为我们节省了不少时间。”

王乐表示，目前实验室已经与重庆金世利航空材料有限公司、红宇集团、重庆铁马集团等单位建立了广泛的合作，对于促进重庆钛合金相关产业升级，扩大钛合金应用领域和范围等方面都发挥了重要作用。团队入驻两江新区以来，已经主持参与了国防重点研发项目、中央军委总装备部预研项目、重庆市自然科学基金等一系列项目，相关技术已走在前沿，不断推进解决国家发展过程中的重大需求和关键技术瓶颈。

未来，实验室将继续深入开展高强韧钛合金的研发，拓宽钛合金应用范围，研发成果有利于新项目的获得以及钛合金产品的工程化应用。同时将以项目推动成果转化。推进装甲钛合金在二代空降车的应用，研发用于两栖突击车的高抗弹性能钛合金板材，开展用于导弹战斗部壳体的高抗冲击钛合金工程应用研究等。

王乐表示，将带领科研团队立足国防特色，依托本地密集的军工企业和丰富的产业资源，以装备轻量化和先进安全防护材料为导向牵引，以高性能钛合金的研发与应用为核心任务，以新材料新工艺研发与技术服务为主要工作，以工程应用创新成果的转移转化为长期目标，推动钛合金产业高质量发展。