随着科学技术发展、能源战略需求以及环保意识增强，核电技术以及百万千瓦超超临界发电技术等高效、清洁能源高端发电装备的技术发展越来越得到重视，而材料技术特别是清洁能源高端装备用大型铸锻件材料技术是核电、超超临界高端装备发展的关键技术。本项目涉及冶金、铸造、金属热处理技术等多个领域。 本项目依托上海电机学院“上海市大型铸锻件制造技术协同创新中心”，发挥与上海重型机器厂有限公司（上重厂）的产学研合作优势，开展项目联合攻关。围绕核电核岛主设备关键部件用钢以及超超临界汽轮机低压转子用钢等材料研究与工程应用，以实现大型锻件国产化为出发点。其成果用于清洁能源高端装备用核电核岛主设备（压力容器、蒸发器、堆内构件）及百万千瓦超超临界低压转子等大型铸锻件制造。 主要技术内容与创新点如下： 1、大型奥氏体不锈钢化学成分控制技术。 获得符合质量要求的大型不锈钢钢锭是解决大锻件制造难题的首要步骤。针对核电堆内构件对材料成分、性能严格要求，解决夹杂物及较高合金元素的偏析等问题；针对超超临界低压转子钢锭特点，开展反偏析控制与裂纹防止研究。 2、大型奥氏体不锈钢组织、结构演变与晶粒度控制技术。 奥氏体不锈钢锻造温度区间窄，变形抗力大，容易出现锻造裂纹。本项目研究锻造工艺参数与各宏观场量、微观组织演变的关系，加热条件对材料晶粒长大的影响规律和晶粒粗化控制。 3、大型锻件淬火质量的流场控制及热处理技术。 核岛主设备中存在大量特厚、异形锻件（管板、水室封头）且所用材料属于中等淬透性材料；超超临界低压转子直径达2米，淬回火复合应力容易产生裂纹，全截面难以淬透。本项目建立沸腾两相流动以及冷却介质和工件间流固耦合传热的数学模型，实现基于工件组织要求的淬火水槽的流场调控技术，通过深冷、激冷控制，确保心部淬透。 4、核电大锻件材料标准的研究与制定。 学校结合上重厂大型铸锻件产业发展需求，开展联合攻关，以核岛反应堆（压力容器、蒸发器过度锥形体）与堆内构件（主管道、压紧弹簧）以及超超临界低压转子等大型锻件制造为目标，在大钢锭成分控制，材料高温塑性变形流动规律、缺陷和微观组织演变规律，316L钢晶粒粗化与控制，SA508-3材料组织转变和激冷淬火技术，403（改型）钢组织遗传控制与强韧性优化（侧向膨胀量），30Cr2Ni4MoV钢热处理控制等方面开展大量研究和试验工作，形成了具有自主知识产权的大锻件材料性能与控制技术，在大型锻件材料方面取得了突破，打破了国外技术封锁，为核电主设备国产化奠定了坚实的材料基础。 经检索及专家评审表明：其主要技术指标达到国际先进水平，填补该领域多项国内空白。本项目成果已获国内专利22项（18项发明专利），受理专利9项（5项发明专利），发表论文12篇，编制能源行业标准1部。 通过产学研合作联合开展核岛主设备以及超超临界发电机组等大锻件材料研究与应用，成效显著。企业核电大锻件三年交货148件、百万千瓦超超临界发电机低压转2件,近三年新增产值45538万元，已成为上重公司最核心的锻件产品。