(本网讯)近日,2026年第十五届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国终审决赛成绩揭晓。我校材料与化工学院的年轻团队凭借《“钛”启新纪——低成本高性能轻量化装甲领航者》项目,荣获全国二等奖。
当“低成本”“高性能”“轻量化”这三个时常相互掣肘的目标相遇,在这支年轻团队的手中,它们不再是材料领域的“不可能三角”,而成为一场用钛合金与工程逻辑去破解产业真实痛点的具体实践。荣誉的背后,记录的是一支团队从实验室起步、于赛场上蜕变、向产线延伸的完整成长轨迹。

从一个材料问题起步
2024年夏天,项目从一项钛合金研究课题起步。查阅公开的装备防护资料时,团队注意到,我国的轻型战车、无人作战平台正在快速迭代,但防护材料却始终是一个绕不开的“卡点”:装甲钢结实,但重量大;高性能钛材更轻,价格又限制了批量应用。和指导老师杨忠商定课题时,一个研究方向逐渐明确:能否从钛合金入手,在满足防护需求的同时把材料成本降下来?“我们总说‘为国造材’,但这句话不应该只写在论文里。我想试试,把实验室里的试样,变成真能装到装备上、扛住考验的东西。”团队负责人张建莹说。

当时,行业内传统的合金开发多依赖经验式的大规模试错,周期长、耗材成本高。团队成员敏锐地捕捉到了人工智能与材料计算交叉融合的趋势,团队决定不走传统“试错式”合金开发的老路,而是搭建专属数据库与热力学组织预测模型,用算法收敛成分窗口、压缩筛选范围。这一步“笨功夫”,后来被证明是整条技术路线的底层支点。
试样开裂之后
真正让团队一度停下来的,是增强颗粒“抱团”的问题。团队想在钛基体中引入微米和纳米级的增强颗粒,让材料同时获得高强度与高韧性。但这些微小的颗粒“天性”是抱团、长大,一旦分布不均,材料非但强不起来,反而会变脆,一受力就开裂。
最初他们沿用传统热轧工艺,前后试了十几次。检测结果要么颗粒扎堆,要么局部几乎看不到增强体,性能数据波动极大,甚至整批试样开裂报废。整整两个月,实验陷入僵局。白天守着设备,晚上对着数据复盘,团队里弥漫着一种“憋着劲却找不到出口”的焦灼。

破局来自一次视角的转换。指导老师黄士星提醒他们,与其继续在原来的工艺里调参数,不如先弄清材料在轧制中是怎样变形的。这句话点醒了团队,他们翻阅大量前沿文献,逐渐形成“阶梯旋进式热轧”的思路——让增强颗粒在每一道次轧制中逐级、均匀地分散开来,而不是指望单道次大变形“一步到位”。

这场攻关的副产品,是一套“实验室性能+真实场景”的双重验证逻辑。与行业通用的TC4钛合金相比,团队研发的钛基复合材料抗拉强度提升40%以上,延伸率稳定保持在12%以上,原材料成本反而降低约30%;梯度复合板材的抗弹当量系数达到1.32。用团队自己的话概括:同样的重量,防护更强;同样的防护等级,更轻、更便宜。这组数据,后来也成了团队在赛场上回应评委追问时最有力的依据。
赛场之外,还有一条产线
从实验室走向创业赛道,最大的冲击并非来自技术,而来自产业现场。
第一次到企业对接,对方的技术负责人问他们:“你们这个工艺,放到我们的大产线上能不能稳定跑?每一批产品的性能能不能一致?”
这句话把团队问住了。回去后,他们开了一下午的会,重新梳理哪些步骤可以简化、哪些工艺条件可以适当放宽。“学生团队不能只对‘性能’负责,也要对‘落地’负责。”指导老师陶栋说。在后续打磨中,团队将核心目标从“做出最好的试样”调整为“做出能量产、稳定达标的产品”,主动压缩步骤、放宽严苛参数区间,把良品率和批次稳定性放到与性能同等重要的位置。

这一转向,也与行业需求的变化不谋而合。近年来,陆军装备轻量化、高强度化转型加速推进,钛合金在坦克装甲车辆、自行火炮等装备上的应用正从非承力件向主承力结构扩展,传统钢质装甲重量占比过高(如99式坦克全重约58吨),钛合金的应用可有效减重15%-20%,显著提升机动性。一个学生团队的选题,恰好踩在了产业真实痛点的节拍上。

刚开始时,团队想的是,能不能用自己学到的知识做出一块有用的材料。如今,团队要做的,是把那块试样往产线上再推一步。
从几厘米的试样到成批的装甲板材,从实验室的方寸天地到国防装备的广阔战场,这群西工学子用一块“又轻、又结实、还不贵”的材料,试图打破长期以来的技术壁垒。这不仅是青年学子对“把论文写在祖国大地上”的生动践行,更是西工人“把一切献给党”精神底色的时代回响。
走出赛场,属于这支年轻团队的“钛”启新纪,才刚刚开始。
文:张萌 图:受访者 审核:冯婷 编辑:张萌