聚焦难变形金属（镍基合金、镁合金、中/高熵合金等）在热加工成型中的“成形难、控性难、服役环境复杂”等共性关键难题，系统构建了覆盖“材料设计—制备改性—成型控性—使役评价”全链条的技术体系。团队以“温度敏感”特性为核心切入点，针对难变形金属塑韧性差、变形抗力大、成形窗口窄、多温域组织不稳定等塑性成形瓶颈，融合差热变形改性技术、表面润滑技术与装置、短流程热加工技术、三段式加热与控温技术、成型控性跨尺度仿真技术等先进手段，创制开发系列高强韧镁合金新牌号、可自主调控弹性模量中/高熵合金及国产化替代高温合金等新材料体系。成果在国内多家有色加工、装备制造龙头企业实现产业化应用，建成多条金属精深加工生产线，超合金锻件、丝材等产品出口欧洲，获省级科技进步一等奖、二等奖及省级专利奖各1项，获有色金属工业科学技术奖二等奖1项。

【核心技术突破】

难变形金属热加工“温敏”特性与成型控性技术：针对镍基合金和镁合金等难变形金属塑性差、变形抗力大、成形窗口窄的共性瓶颈，团队以“温度敏感”特性为核心切入点，深度挖掘难变形金属在多温域条件下的塑性成形规律。开发出差热变形改性技术，通过温度场精准调控诱发“双异构”组织，实现材料的强韧化；建立表面润滑技术与专用装置，有效改善高温挤压过程中的摩擦行为与界面传质；形成短流程热加工技术，大幅缩短工艺流程、降低能耗、提升成材率。相关成果获2025年度有色金属工业科学技术奖二等奖，联合企业建成高温合金生产线，大规格管棒材性能达到ASTM-B163-04国际标准。

高强韧镁合金新材料与差热成形技术：针对镁合金塑性差、加工温度窗口窄、绝对强度偏低等制约工程应用的核心问题，团队创制开发系列高强韧镁合金新牌号，并开发出“差热成形诱发双异构”新工艺与合金强韧化新技术。通过差热成形过程中温度场与变形场的协同调控，诱导形成异构组织，实现强度与塑性的同步提升。授权“一种高韧生物医用镁合金及其制备方法”“一种可低温挤压的高强韧镁合金及其制备方法”“一种制备高强韧镁合金的差热成形方法”等核心发明专利。相关镁合金新材料在工程应用、生物医用、石油化工等领域展现出广阔应用前景。

高精度金属波纹管成形制造与性能评价关键技术：自主创新研发出金属波纹管设计－精确成形－性能评价一体化关键技术，建立结构参数化设计平台、成形工艺控制模型及多工况性能评价体系，实现从设计优化、精确制造到安全评估的全流程技术闭环，显著提升波纹管在复杂载荷下的服役可靠性与寿命预测精度。

成型控性跨尺度仿真与工艺优化技术：针对难变形金属热加工过程中多场耦合（温度场-应力场-组织场）的复杂问题，团队开发了成型控性跨尺度仿真技术平台，将宏观塑性成形仿真与微观组织演化预测相结合，实现了从热加工工艺参数设计到最终产品组织性能预测的全链条数字化。该技术可有效缩短新材料、新工艺的研发周期，降低试错成本，为复杂形状锻件、管棒材、精密微细丝材等产品的成型工艺优化提供精准数据支撑。

超高强韧Ti-542钛合金研发技术：研制了高强韧Ti-542钛合金，覆盖了VAR熔炼、锻造、热处理组织调控全流程，实现了接近理论极限的强韧性匹配，在固溶状态屈服强度达871MPa，断裂伸长率达23.6%。时效态合金屈服强度达1256MPa，断裂伸长率仍达到8.7%，明显优于相同强度水平的其他商用合金。

【成果支撑】

团队由省级领军人才、三秦英才刘德学教授领衔，先后主持国家级和省部级重大项目17项（含国家自然科学基金4项、国家重点研发计划子课题任务、省基础研究创新群体项目、省科技重大专项等）。团队成员兼任中国机械工程学会材料分会理事、塑性工程分会理事及材料物理模拟与数值模拟专委会委员、中国生物材料学会医用金属材料分会理事、西北四省电子显微镜学会常务理事等学术职务。

科研成果：发表学术论文150余篇，其中SCI收录80余篇，被丁文江院士、潘复生院士、Peter K. Liaw教授等国内外知名团队引用，总被引3000余次；授权发明专利22件，待授权8件；参与制定国家标准2项、企业标准3项；培养博士、硕士研究生60余名。

科技奖励：以第一完成人获省级科技进步一等奖1项、省部级科技进步二等奖2项、省级专利发明人奖1项，获有色金属工业科学技术奖二等奖1项，获省级教学成果特等奖1项、一等奖1项。

工程应用：联合兰州兰石超合金有限公司攻关建成高温合金生产线；生产镍基合金板材、锻件性能指标符合NB/T 47046-2015行业标准；大规格管棒材性能达到ASTM-B163-04国际标准；开发特种焊丝在兰石超合金等企业实现国产化替代。技术成果累计实现销售额近12亿元，近三年新增产值47155.49万元，净利润7560.5万元。

【应用前景】

石油化工装备关键部件制造：镍基高温合金纯净化熔炼与短流程成型技术可应用于油气田井下工具、井控装备、炼化装置高温耐蚀部件等的制造与国产化替代。团队已开发“一种井控装置用F22材质、其锻造方法及热处理工艺”“一种GH4169高温合金热轧棒坯及其制备方法”等专利技术，可实现关键装备材料自主保障。

高端装备轻量化与生物医用领域：高强韧镁合金新材料及差热成形技术可应用于航空航天、轨道交通等领域的轻量化结构件制造，解决镁合金塑性差、强度不足的应用瓶颈。中/高熵合金弹性模量自主调控技术可开发低模量匹配的生物医用植入体，解决目前钛合金植入体与人体骨骼弹性模量不匹配导致的“应力屏蔽”问题，在骨科植入领域具有重要应用价值。

核能与高温结构材料领域：中/高熵合金在核结构材料（耐辐照、抗高温蠕变）与高温合金替代（耐热性能超越传统镍基高温合金）领域展现出显著优势。团队在镍基高温合金热加工控性方面的技术积累，可有效支撑核能装备关键部件用先进结构材料的研发与工程化。

能源装备高温合金国产化替代：开发的镍基合金特种焊丝、高温合金板材/锻件/管棒材已在兰石超合金等企业实现国产化替代，并出口欧洲。在“双碳”背景下，超临界发电、核电、氢能储输等新兴领域对高品质变形高温合金的需求持续增长，短流程成型控性技术可有力支撑我国高温合金产业实现从“跟跑”到“并跑”的跨越。

金属精深加工产业链升级：成型控性跨尺度仿真技术与差热变形改性工艺可推广至钛合金、锆合金等其他难变形金属材料的成型加工领域，支撑国内有色加工、装备制造企业的产品升级与产业链延伸，推动我国金属精深加工产业向高附加值方向转型。