2026年，恰逢高效轧制与智能制造国家工程研究中心（简称“中心”）三十华诞。三十年来，中心从自动化到智能化，走出了一条艰辛却亮眼的金属轧制技术国产化替代之路；从国内市场到“一带一路”，中心的工程实践从“中国应用”迈向“全球验证”。三十而砥，风华正茂，这三十年的匠心沉淀为冶金轧制领域铺开了一幅崭新的画卷，不仅铸就了中心坚实的技术根基与品牌口碑，更奠定了持续创新的底气。值中心成立三十周年之际，《世界金属导报》特此推出系列文章，旨在将中心三十年来精益求精的奋斗历程、敢为人先的破壁之举、与时俱进的转型节点、细节雕琢的丰硕成果呈与读者。

钛是军民两用关键战略材料，但主流减材制造技术材料利用率低，产生大量残钛废料，造成资源浪费大并推高制造成本，严重制约其规模化应用进程。为此，北科工研先进粉末冶金钛材料研究所系统研发了“残料净化-再生粉制备-近终成形-性能调控”的再生钛材全流程技术方案，形成了具有自主知识产权的钛残料高附加值循环再利用理论及技术体系，实现了多种再生钛合金粉末及复杂结构钛合金产品的研发、规模化生产与推广应用。同时依托北京科技大学核心技术作价入股孵化成立国家高新技术企业北京中科宏钛新材料科技有限公司，形成百吨级高端再生钛粉产能，建立了从产品研发到工业化应用的全流程再生钛材产品近终形制造技术，相关产品在国防重点装备和消费电子领域成功应用。

1概述

钛是国家战略性关键材料，地壳丰度在金属元素中位居第四，兼具军民两用属性。凭借轻质高强、高耐蚀、耐高低温、无磁及生物相容等显著优势，在航空航天、国防军工、生物医疗等高端制造领域应用广泛且不可或缺，其产业技术水平已直接关乎国家战略安全与发展潜力。但钛高活性、高熔点、低热导率等特征，导致传统液态减材制造存在复杂结构制备困难、成品率低等问题，材料利用率通常低于15%，造成钛材部件成本居高不下，同时也面临着大量块状及屑状残钛返回料存续量持续增加。现阶段残钛返回料循环利用主要采用重熔法，但受限于成分杂质含量控制与性能一致性要求，返回料使用率通常不足20%-30%，且熔炼锭坯后续加工仍会产生大量二次废料，无法从根本上解决残料高值利用难题。因此，如何将钛残料直接高效制备高品质钛材制件，构建钛绿色循环与高性能制造的全链条协同方案，是当前突破钛产业发展瓶颈、推动规模化应用的关键。

为此，北科工研先进粉末冶金钛材料研究所发挥粉末冶金技术在钛残料高值再生利用方面的优势，通过“废料净化-氢化制粉-粉末改性”的技术路线开发出多种高品质再生钛粉，所制备的再生钛粉以钛残料为全部原料，返回料在原料中的使用占比为100%，大幅降低了钛粉制备原料成本，并利用近终成形和性能调控方法，实现了不同尺度复杂形状高性能钛制件制造。研究所自主设计创建了高端钛粉颠覆性制造技术体系及首台套产业化装备产线，形成了从产品研发到工业化应用的全流程再生钛基材料产品近终形制造技术，提升了钛材料在航空航天、兵器装备及消费电子等领域的应用水平。

2主要技术成果

2.1基于钛残料的高品质再生钛粉制备技术

钛返回料来源多样，其成分、粒度与形貌差异对粉末品质及后续成形工艺适配提出了较高要求。面向增材制造、粉末注射成形及冷喷涂等工艺对低成本钛粉需求，研究所自主开发了返回料净化-再生钛粉制备-粉末半固态球化技术，突破100%资源回收高值再利用，实现了特性参数精准可控的再生近球形钛粉规模化制备，并自主搭建了工业级装备及产线。该技术0-53μm细粉收得率超过90%，所制备粉末具有良好流动性、高纯度和粒度可控等特点（图1），可根据成形工艺需求开展粒度、形貌及成分定制。通过粉末制备与下游成形工艺相结合，为不同制造技术路线提供原料选择，在保障粉末品质的同时降低制备成本，形成“粉末供应+定制开发+技术服务”的成果转化模式。

图1 不同再生钛粉形貌

2.2再生钛材近终成形技术

将再生钛粉转化为高附加值构件，需协同解决粉末特性、成形工艺与产品性能之间的适配问题。研究所围绕不同来源再生钛粉的成分、粒度及形貌特点，开展粉末与工艺协同优化，打造了涵盖“粉末—喂料—坯料—复杂零件”的全链条系统化产品体系。针对小微型精密零件及批量制造需求，开发了高品质注射成形专用喂料，并打通了从喂料到复杂零件的批量生产工艺；面向中大型复杂构件的制造需求，采用增材制造技术，实现复杂构件的成形制造；针对大尺寸棒材、管材及异形件，开发了近终成形坯料，实现短流程制备；同时，结合压制烧结等传统工艺，可以实现多元化的复杂零件定制开发。通过“再生原料高值化利用+近终成形技术”的深度融合，研究所目前已开发形成系列产品（图2），性能指标大幅提升，开发高强钛合金抗拉强度＞1600MPa；高硬度钛合金洛氏硬度＞52HRC，相比传统钛合金提升40%；高弹性模量钛合金，弹性模量＞150GPa，相比常规牌号提升35%。通过再生原料利用与近终成形相结合，减少材料损耗和后续机加工，兼顾产品性能与制造经济性，并形成从粉末选型、工艺开发到样件验证的配套服务能力，满足了市场对于低成本、高品质钛材的多元化需求。

图2 基于再生钛粉开发的近终成形系列产品

2.3再生钛粉冷喷涂耐蚀防护制造技术

面向海洋工程、能源装备等领域对低成本耐蚀防护与部件修复的需求，研究所依托开发再生钛粉冷喷涂技术，通过再生钛粉品质控制与喷涂工艺适配，可在钢、铝、铜、镁等不同金属基材表面制备连续致密的钛基涂层。涂层致密度＞99.5%，界面结合强度＞100 MPa，厚度可在100 μm～20 mm范围内任意调控，可用于不用领域构件内外表面处理，并支持双金属组合制造及管道内壁涂层防护。通过在常规金属材料基材表面构筑钛基防护层，可显著提升部件耐蚀性能，或实现损伤部件的原位修复，且最大程度降低材料使用成本，为大量基础建设领域关键部件的表面防护与修复提供技术新思路，推动了再生钛粉由成形制造向表面工程领域的拓展。

3应用成果及转化

研究所由国家重大人才工程计划入选者、全国五一巾帼标兵、全国黄大年式教师团队核心成员、国家优秀青年基金获得者、首都最美巾帼奋斗者路新教授领衔，近年来承担国家级及省部级科研项目110余项，获行业及省部级科技奖励14项，包括中国有色金属工业科学技术一等奖3项、教育部高等学校科学研究优秀成果技术发明二等奖1项等。研究所成员以第一作者或通讯作者发表SCI论文180余篇，出版专著2部，参与制定国家及行业标准7项，获授权中国发明专利90余项，其中38项已转让并实现产业化，为钛基粉末及先进成形技术开发提供持续支撑。

依托上述积累，研究所通过北京科技大学专利作价入股设立北京中科宏钛新材料科技有限公司，已建成百吨级高端再生钛粉及衍生材料产能，并具备从粉末定制到部件开发的全流程制造能力。目前，已全面推向市场涵盖高品质粉末、注射成形专用喂料、近终成形坯料及冷喷涂涂层等系列化产品，在钛新材料先进制造领域获得行业广泛认可与高度评价。公司先后获得国家高新技术企业、北京市“创新型”中小企业等资质，并于2024年荣获HICOOL全球创业大赛优胜奖，成为“高校原创技术-企业孵化-产业化-应用推广”的典型案例。

图3 孵化企业-北京中科宏钛新材料科技有限公司

4展望

全球钛合金市场规模将持续扩容，钛已成为最具发展潜力的金属结构材料。而我国是全球钛产业的核心引擎，作为全球最大的生产及消费市场，返回料高值化循环利用技术将成为我国抢占新一轮国际竞争制高点的关键突破口。研究所开发的钛残料高品质循环再生钛粉及高性能制件近终成形技术，通过将低附加值二次钛资源转化为高品质再生钛粉及高性能钛制件，有效提升了钛残料资源化利用水平，并显著降低钛产品制造成本，进一步拓展了其替代传统金属结构材料的应用空间。未来，随着再生钛材制造技术持续成熟，将支撑国防军工、生物医疗、电子通讯、特种装备、汽车工业、轨道交通、电力行业等军民关键领域钛材应用快速增长，为钛产业打开从“高端专用”走向“规模工程”的万亿级增长空间，对推动有色金属材料产业技术进步具有重要意义。