西安建筑科技大学冶金学院“钛润科技”大学生创业团队

西部网讯 在飞机翱翔天际的奥秘中，隐藏着一位“轻量级大力士”——钛合金，因其密度小、比强度高、抗腐蚀性强等特性，成为飞机发动机、桨毂等关键部件的重要材料。

钛合金性能卓越，却在加工时容易与模具黏附，降低了工件表面质量与加工精度，限制了其在战机等领域的广泛应用。这一问题引发了西安建筑科技大学冶金学院“钛润科技”大学生创业团队的关注。该团队聚焦于高端润滑介质在钛合金加工中的关键作用，研发黑磷烯绿色润滑介质产品，在钛合金加工中形成连续、致密的保护层，为钛合金穿上“柔性盔甲”，从而保障钛合金加工精度。

团队成员讨论实验方案

团队成员深入宝钛集团、长羽航空等企业，通过调研，他们发现目前国内钛合金加工所采用的润滑介质产品大多依赖进口，企业加工面临成品率低、成本高等困境。

如何助企破局，成功研发高效的润滑介质产品？成员们开始寻找解决问题的关键。在王伟老师的引导下，团队决定从市场调研与风险分析入手，为项目的开展提供坚实的数据支持，还综合考量了技术、经济与社会因素，全面评估项目的可行性。

进入项目研发阶段，结合调研发现和相关文献梳理，团队了解到钛合金加工面临润滑材料难承载、高温易失效、润滑难成膜三大技术难题。

王伟教授为团队成员指导实验细节

2022年8月，团队在解决高承载下润滑失效的难题上取得了重大突破。通过修饰黑磷烯表面、桥连亲水分子集团解决了钛合金分散难题，并经过3000余次工艺参数的精细调整，突破钛合金加工润滑材料承载瓶颈，改性后的黑磷烯承载极限突破1.8GPa，攻克了第一大难题。

黑磷烯分散原理图

新的挑战接踵而至。钛合金加工通常在600℃以上的高温环境中进行，而现有的润滑介质无法满足这样的温度条件，如何解决润滑介质在高温下易氧化失效难题？为此，团队迅速投入新一轮科研攻关。他们决定尝试核壳结构化学合成的方法，通过表面处理后的二维材料“捕获”纳米级无机物，在表面形成一层保护壳，防止氧气进入内部与润滑主剂发生氧化反应，从而提升润滑介质产品的抗氧化性。然而过程中，目标产物包覆率远低于预期，严重影响实验进度和数据的可靠性。“我们尝试改变溶剂、调整反应温度、延长反应时间等反应条件，并对每一步反应进行细致监控。”张若云介绍，经过百余次工艺参数筛选改进，最终实现了95%的包覆率，成功攻克第二大技术难题。

高温抗氧化宏观效果对比图

在解决以上两个难题后，团队前往企业进行中试。但钛合金在成形的过程中会不断形成新的表面，而润滑介质难以在新表面上形成连续稳定的润滑膜，导致润滑效果与成品质量不佳。为成功在钛合金表面形成连续润滑膜，团队反复调适多组元成分之间的配比，经过300余次的尝试，2024年3月，团队基于摩擦化学反应原理，研发了润滑膜多组元梯度高效润滑技术，成功使钛合金成形新表面形成了连续稳定的润滑膜，解决了第三大技术难题。

凭借对三大技术难题的破解，“钛润科技”团队成功研发出黑磷烯基绿色润滑介质产品。目前，团队申请专利15项，发表国内外高水平学术论文13篇，获第十四届“挑战杯”秦创原中国大学生创业计划竞赛主体赛银奖、2023年中国国际大学生创新大赛全国总决赛高教主赛道金奖等多项荣誉。

回顾一路走来的历程，张若云和团队成员感慨良多。“这段经历激励了我们在润滑技术领域中不断探索与创新，未来，我们还将计划逐步将产品推广至整个金属加工润滑领域。”（通讯员 肖雯雯）

编辑：李卓然