一、转化背景

随着我国科技强国、制造强国、教育强国战略的持续深入推进，传统装备制造产业的智能化、高端化、绿色化进程增速，新技术、新材料、新工艺、新设备不断涌现。为使职业教育能紧随产业变革，进一步提升对产业发展的贡献度，这对职业教育在人才培养、技术攻关、科技成果转化应用等方面提出了更高要求。立足职业教育服务产业发展使命，既要肩负培养高素质技术技能人才责任，又要充当技术链、创新链与产业链融合对接的中枢纽带，在服务国家创新驱动发展战略中贡献职教力量。

新时代职业教育高质量发展的内涵不再是“黑板上种田，实验室掘金”，而是要紧扣产业开展教学科研。陕西工业职业技术学院在教科研方面积极施行教学促科研、科研助产业、产业哺教学的循环路径，在人才培养、技术攻关、工艺研发等领域发挥着重要作用。

二、转化主体

瞄准航空航天、先进医疗、高端装备等领域对新型钛合金材料的切实需要，陕西工业职业技术学院积极成立“高性能航空材料与器件”工程技术中心，组建了钛合金产业专家、技能大师、校内名师高水平研发团队，针对新型钛合金棒材、板材、线材制备的“卡脖子”难题，开展联合技术攻关。

团队以应用需求为导向，开展重大技术攻关及成果产业化，致力于从技术创新到成果转化的应用型科研模式，攻关新型钛合金材料熔炼、轧制、热处理、机械加工关键制备工艺。该项目负责人张战英教授曾在西北有色金属研究院从事相关研究工作10年，积累了丰富的产业化经验。

三、主要做法

固溶处理技术是新型Ti6Al7Nb钛合金薄板轧制工艺中的重要工序，Ti6Al7Nb钛合金具有优异的生物相容性，同时具有高强高韧的性能特点，非常适用于医用接骨板器械，所用到的板材即为Ti6Al7Nb钛合金薄板（厚度一般在1-3mm）。但与传统Ti6Al4V钛合金相比，Ti6Al7Nb钛合金热加工塑性变形的抗力较大，加工温度范围窄，热塑性容易发生开裂，难以获得需要的形状和尺寸，如何实现大塑性变形一直是Ti6Al7Nb钛合金薄板在工业应用过程中的技术工艺难题。

张战英教授自2017年加入陕西工业职业技术学院以来，带领团队专注于解决新型钛合金板材的工程化应用难题。尤其在新型医用钛合金Ti6Al7Nb的应用研究中，团队统筹合金板材加工全流程工艺链，在合金洁净化熔炼、成分优化设计、轧制工艺等方面，开发了系列精准控制工艺，尤其在两火次高温热轧后，在传统工艺基础上增加中间环节的固溶处理工艺，有效地消除了热加工形成的加工织构，材料获得良好的塑性，解决了热塑性容易发生开裂难题。目前，西北有色金属研究院、西安圣泰金属材料有限公司、陕西天成航空材料股份有限公司等钛合金企业正在积极配合中试生产中。

四、转化成果

西安圣泰金属材料有限公司与张战英教授团队于2019年就新型钛合金材料的熔炼工艺，钛合金型材的锻造、轧制工艺研发及应用开展了深层次合作。本次合作开发的Ti6Al7Nb钛合金薄板规模化生产技术，攻克了Ti6Al7Nb钛合金热加工塑性变形的抗力较大，加工温度范围窄，热塑性容易发生开裂，难以实现大塑性变形一直是Ti6Al7Nb钛合金薄板在工业应用过程中的技术工艺难题。团队研发的新型医疗用钛合金板材对比国外同类型产品性能，轧制后的薄板横向和纵向金相组织及力学性能基本一致，尤其是纵向板材屈服强度大大提高，与横向基本一致，大大改善了板材的各向异性，可实现横纵两向任意切割和加工，对于医疗器械接骨板的线切割加工更方便、更灵活，大大提高了材料利用率，解决了企业制造成本高、难于批量生产的问题。实践表明：该款材料综合性能与国外同类产品持平，可以实现国产替代，为公司实现潜在量产应用价值1000万元以上。

图1 Ti6Al7Nb钛合金薄板样品

五、经验总结

1.关键要素

校企合作的重要性：先进合金材料的制备开发及产业化应用需要校企双方协同发挥双方主体之间在技术、设备、智力、产业资源方面的合作，才能快速迭代，解决研发应用过程中的各种挑战。

系统性的工艺设计：从原材料的选用、合金成分优化、加工工艺参数的调控、工艺路线的制定等方面，需要制定科学合理的系统性工艺方案。尤其是针对Ti6Al7Nb钛合金热加工塑性变形的抗力较大，加工温度范围窄，热塑性容易发生开裂难题，中间环节的加工温度、压力、速度等耦合参数的调整均会对产品的可成型性及组织性能产生显著影响。通过系统的实验与数据分析，逐步确定成熟的加工工艺方案，确保大规模生产的稳定性。

高效的沟通与反馈机制：新材料的加工参数与产品的性能表征结论要形成高效反馈，学校团队与企业人员在中试生产中要进行有效沟通。每一次实验的结果能否及时反馈到设计和生产环节，并对下一步工艺做出调整，是研发成功的关键经验之一。

2.存在的问题

批次稳定性问题：在实验室验证阶段虽然已经进行了大量的批次稳定性试验，取得了较好的实验室成果，积累了一定的经验，但在大规模量产过程中，由于设备、人员技术水平等潜在因素，材料性能的批次稳定性仍然是一个挑战。不同批次材料的成分组织波动，会直接反映在材料的成型性、力学性能等方面，所以需要进一步优化加工工艺及过程质量控制。

成本控制问题：金属加工行业属于高能耗、高成本行业，Ti6Al7Nb钛合金板材的研发和生产成本仍然较高，对其在民用市场的大规模推广应用有一定限制，所以降低生产成本，提高生产效率仍是未来的关键目标。

3.未来的举措

针对上述的批次稳定性问题，进行进一步的深化制备工艺研究，尝试在原材料选用、制备工艺、加工设备、材料性能、应用技术等维度建立成熟的Ti6Al7Nb钛合金板材加工工艺数据库，为指导产业化生产及应用提供科学的数据支撑。针对生产成本问题，从原材料加工成本控制、提升生产效率两个方面开展工作，加强与钛合金生产企业的合作，进一步联合开发具有低成本、工艺精简、效率高特点的工艺方案。通过校企合作，进行大规模生产验证并探索形成可复制可推广的新产品开发模式机制，持续扩大职业教育对行业技术革新的支撑度。

六、推广应用

在陕西工业职业技术学院持续深化科技体制改革、推动产学研合作的背景下，高性能航空材料与器件实验室的科技成果转化工作取得显著进展。在技术应用领域研发团队陆续与西北有色金属研究院、西安圣泰金属材料有限公司、陕西天成航空材料股份有限公司等区域代表企业开展全方位的产学研合作，发挥高校研发优势与地区产业力量，积极推进新型医疗钛合金材料与器件的国产化应用创新和产品孵化，项目的实施，有利于医疗植入物用钛合金材料领域的技术创新，形成拥有自主知识产权的新兴产业，促进钛合金材料的产业化建设。

2022年10月，陕西工业职业技术学院与西安圣泰金属材料有限公司针对钛合金薄板及其制备成果启动了项目转化与产业应用对接会，我校授权了企业应用核心技术进行生产活动。同时围绕推动产学研成果在产业化生产应用，加速科技成果转化，加强企业横向项目资源对接等工作进行交流。

上述成果为我国钛合金产业发展贡献了“陕工力量”，在陕西省树立了高端技术领域职业高校研发与教育的领军旗帜，还为促进钛合金产业自主创新做出了积极贡献。陕西工业职业技术学院坚持以成果转化为导向的科研定位：不断推进科研体制机制改革，充分发挥高性能航空材料与器件研究中心等平台，为职业院校科技成果迈向产业化市场“铺路搭桥”，实现从科研到产业的成果转化，助力重要产业的创新发展。