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深圳市万泽中南研究院有限公司


(一)概况
    深圳市万泽中南研究院有限公司(以下简称“研究院”)隶属于上市公司万泽实业股份有限公司(股票代码:000534)。2014年6月成立,注册地址在深圳市福田保税区,是一家从事航空发动机和燃气轮机高温合金材料及核心部件研制的新型研发型国家高新技术企业。

    研究院自成立以来,先后获得国家地方联合工程研究中心、国家粉末冶金工程中心深圳分中心、广东省航空高温合金材料工程实验室、广东省新型研发机构、广东省工程技术研究中心、深圳市超合金材料与构件公共技术服务平台、深圳市航空高温合金材料工程实验室等平台资质。

    研究院致力于航空发动机高温合金材料及部件的研制及产业化,承接了国家级项目1项(“第三代粉末高温合金***技术与制备”)、省级重大专项2项(“航空发动机高温合金材料及核心部件的制备技术研发”、“粉末高温合金关键技术研发及产业化”)以及多项深圳市攻关项目及专项项目(“高效气冷涡轮叶片精密制造技术”、“基于集成计算材料工程的双性能高温合金粉末涡轮盘开发及产业化”、“低密度高性能镍基单晶高温合金研发及产业化”等)。研究院计划在将逐步向市场推出具有国际先进技术水平的高温合金材料、发动机高温部件等产品,并将充分利用现有平台,向国内外航空、电力、汽车、冶金制造等领域的高端客户,提供优质高效的高温合金产品和分析检测技术服务。

    (二)技术能力
    研究院研发团队先后被评为省市级创新创业团队拥有国家级高端人才4人,市级高端人才5人,中高级工程师20人。研究院总人数183人,其中研发团队核心成员89人,博士10人,硕士学位30人,专业背景涵盖模拟仿真、精密铸造、材料冶金、机械加工及物理化学分析等多个领域。自成立以来,研究院已斥资逾2亿元人民币购置了一批处于国际先进水平的研发及生产设备,建立了相对完善的高温合金研发制造产业链,形成了材料研发、模拟仿真、母合金熔炼、粉末冶金、精密铸造、检测评估、失效分析的能力等相对完整的高温合金全流程技术能力,是国内为数不多具备精密铸造和粉末高温合金材料从研发到部件制备全产业链条能力的民营企业。

    通过多年技术攻关,研究院已申请100余项知识产权,其中发明专利57项。研究院形成了6大优势技术,其中,全链条的高温合金材料及部件的研发能力、超低硫高纯净度母合金熔炼技术、涡轮叶片延寿技术、高性能长寿命粉末冶金涡轮盘生产核心技术、高温合金材料加工全流程仿真技术达到国际先进水平,气冷却空心叶片生产核心技术国内领先。

    (1)集成计算材料工程技术
    究院结合全流程模拟仿真可对高温合金制件制造的每个阶段性能进行评估分析,结合试验测试及分析对产品设计及生产工艺进行优化。实现“成分-工艺-缺陷-组织-性能”于一体的全流程研究。同时,研究院可以结合工况条件下的载荷特征进行试验设计,得到材料在特定工况下的性能与损伤机制,建立高温合金制件在工况条件下的寿命预测模型,对高温合金制件服役寿命进行CAE分析。

    (2)高温合金成分设计技术
     万泽基于自主开发的高温合金高通量计算与表征一体化技术,利用模拟计算与小坯料试验相结合的方法,可快速高效地开展材料成分优选工作,探索不同合金元素的影响规律,从性能上而非成分上对标国际商业合金成功研发出具有完全自主知识产权的12种高温合金材料,包括定向高温合金材料2种(WZ-D1、WZ-D2),第二代单晶高温合金材料4种(WZ-1、WZ-2、WZ-3、WZ-4),第三代单晶高温合金材料WZ-30和850℃使用温度3D打印粉末合金材料WZ-850各1种。成功研制第三代粉末高温合金材料3种(WZ-A1、WZ-A2、WZ-A3)。WZ-30合金材料首次在长江1000A项目上应用,实现国产化替代。同时,研制储备了第五代单晶高温合金材料WZ-50,处于国际先进水平。

    (3)母合金熔炼及制备技术
    万泽研发团队通过研究高温合金母合金熔炼过程中的杂质元素的控制机理,掌握了非金属夹杂形成机制及控制方法,形成高纯母合金熔炼工业化生产的成熟技术,所生产超低杂质高温合金母合金中有害杂质S元素的含量降低到2ppm以下,O、N、H元素含量控制在10ppm以下,达到国际先进水平。

    (4)粉末、盘件制备技术
    1、研究院研发团队已具备包括氩气雾化制粉、等离子旋转电极制粉在内的高纯净粉末制备全流程生产检测能力。独立研发了粉末夹杂物检测控制专利技术并形成了企业标准。合金粉末夹杂物尺寸控制在100µm以内,夹杂物数量控制在10颗/kg以内,达到国际先进水平。

    2、研究院团队研究俄制盘件技术、剖析盘件失效模式,克服俄制涡轮盘低周疲劳寿命低、早期失效故障频发问题,借鉴欧美粉末盘工艺技术,创新提出“细粉+细晶粒”粉末盘件制备工艺路线,突破了原有技术路线低周疲劳寿命限制,提高了盘件可靠性。

   (5)精密铸造技术
    研究院团队在高温合金单晶定向叶片的精密铸造领域利用具有完全自主知识产权的独创技术,解决国内“卡脖子”难题,填补了国内多项空白。产品覆盖军机、民机及工业燃机,保障国产航空发动机的顺利研制。万泽在精密铸造领域已形成技术领先优势包括:

    1、枝晶细化技术
    研究院研发团队采用自主研发工艺实现凝固前沿温度梯度G成倍提高,提升凝固速率,明显细化了枝晶组织,将一次枝晶间距控制在λ<350μm,已达到世界先进水平。
   

 2、超薄壳新技术(重大工艺装备)
    研究院研发团队自主开发全新的以逆重力充型、顺重力凝固为特征的超薄壳铸造新装备及新工艺,将凝固前沿温度梯度提升到10K/mm以上,枝晶组织细化至λ<250μm以下,显微缩松比例降低到0.2%以下,彻底消除单晶叶片的中雀斑缺陷,达到世界领先水平。该项技术已得到国家级立项支持,铸造样机已制造完毕,可望明年中试。

    3、三维引晶技术
    研究院研发团队率先发明三维引晶技术,实现纵、横向同时引晶,率先制备出单晶导向叶片,解决国内“卡脖子”难题。并在此基础上连续批产出双联、三联和四联的单晶导向叶片,满足了国产大飞机及工业燃机制造的燃眉之急,确立了该领域国内领先地位。

    4、晶体取向控制技术
    研究院研发团队通过对籽晶技术自主改进,全球率先实现对铸件晶粒取向任意控制,引晶成功率由行业水平40%提高到90%以上,一、二次晶向偏离角均<8°,并成功实现量产,达到世界领先水平。

    (7)高温合金检测分析平台
    自成立以来,公司一直在不断加大研发生产设备投入,从国外引进了一批前沿、先进的研发工程检测试验设备,具备世界一流水平。实验室具备完备且系统的化学检测分析能力、金相分析检测能力以及机械性能检测分析能力等多方面分析检测能力。公司检测中心通过国家CNAS认证许可。

    (三)产品及合作领域
    作为产学研用合作的核心载体,研究院与国内多个科研院校合作共同开展技术攻关、共同承担国家及地方重大项目,协同航空发动机产业链上的原材料供应商、产品设计、产品制造和测试等核心单位开展了一系列战略合作,为客户提供先进航空发动机粉末冶金涡轮盘、涡轮工作叶片、导向叶片、火焰稳定器等型号产品,与行业内科研院校、航空修理工厂、主机厂所等单位合作开展检测技术服务。
    研究院研制的产品包括单晶高温合金、粉末高温合金、高性能粉末冶金涡轮盘、高性能粉末冶金压气机盘、先进航空发动机单晶叶片和定向叶片、测试技术与系列产品、试验技术与设计。为了实现科技成果转化、加快产业化进程,研究院孵化了深汕特别合作区万泽精密铸造科技有限公司,其已具备先进高温合金材料及部件的研发、检测及批量生产能力。