重庆PA集团股份有限公司

在兰州石化年产60万吨乙烯的急冷锅炉中，我们的金属基功能梯度材料正在经历着从1350℃到350℃的瞬间温差考验。这种材料从耐热面到冷却面的成分连续变化，完美解决了异种材料焊接界面的热应力集中问题。

我们采用粉末层铺与激光熔覆相结合的创新工艺，在IN738镍基合金与304不锈钢之间构建了成分连续过渡的梯度结构。能谱分析显示，铬元素含量从耐热面的16%平滑过渡至冷却面的18%，镍含量相应从余量调整至8%。热震试验表明，梯度材料经受500次1100℃→水淬循环后，界面处仍未出现裂纹。

生产线上，我们自主集成了六轴联动激光加工系统，配合法国Fives Group的精密送粉装置，实现每层50微米精度的成分控制。目前月产梯度材料制品5吨，主要应用于化工高温设备。四川石化乙烯裂解急冷器使用我们的梯度过渡段后，设备检修周期从12个月延长至24个月。

最值得称道的是我们为中海油惠州项目开发的管板梯度材料。在温度650℃的壳程与280℃的管程之间，材料通过功能梯度设计实现了热膨胀系数的平滑过渡。有限元分析显示，最大热应力比传统焊接结构降低75%，有效避免了管口裂纹的产生。

我们与华东理工大学合作开发的热-力耦合设计软件已投入实用。通过输入实际工况参数，可自动优化梯度材料的成分分布曲线。在扬子石化PTA装置氧化反应器的应用中，该软件指导设计的梯度材料使设备温差应力峰值降低60%。

实验室正在探索新一代电磁辅助梯度制造技术。通过施加定向磁场控制熔池对流，可实现纳米增强相的定向分布。初步测试表明，这种新型梯度材料的抗热疲劳性能比传统方法制备的产品提升40%。

随着化工过程强化技术的发展，我们计划明年建立极端工况材料验证平台，模拟更苛刻的温度循环条件。这将是推动功能梯度材料在化工领域更广泛应用的重要一步。