納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料有望在產(chǎn)業(yè)化

還有兩天,第二屆中國科交會(huì)就要開幕?;仡櫴讓每平粫?huì),當(dāng)時(shí)簽約的將近700個(gè)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目進(jìn)展如何?近日,南方日報(bào)探訪了“納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目,它的首批意向投資金額5億元,是首屆科交會(huì)成果轉(zhuǎn)化簽約額度最高的項(xiàng)目。

該項(xiàng)目由原沈陽理工大學(xué)校長賈春德與北京某公司簽約合作。現(xiàn)已成立惠州碳之光材料科技有限公司專門從事產(chǎn)業(yè)化。同時(shí),碳之光還與中國高校(華南)科技成果轉(zhuǎn)化中心簽約,在惠州建設(shè)了金屬納米復(fù)合材料研究院,成為此類產(chǎn)品的研發(fā)基地。

偶然發(fā)現(xiàn)納米金剛石和金屬結(jié)合緊密

走進(jìn)惠州市潼湖生態(tài)智慧區(qū)創(chuàng)新園,在金屬納米復(fù)合材料研究院的實(shí)驗(yàn)室里,可以看到一些方形、圓柱形或異形的金屬塊。摸上去有點(diǎn)涼,掂一掂比較沉,和一般金屬無異,在實(shí)驗(yàn)室里并不顯眼,上面標(biāo)了一些由字母和數(shù)字組成的標(biāo)識(shí)。

賈春德告訴記者,這可以說是目前世界上最硬的鋼,上面的字母和數(shù)字表示它的硬度。去年6月,賈春德帶著它的技術(shù)成果參加了在惠州舉行的首屆中國高??萍汲晒灰讜?huì),隨后簽下了5億元的成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目,成為意向簽約金額最高的項(xiàng)目。

賈春德介紹,1985年,他在加拿大某大學(xué)材料科學(xué)與工程系做訪問學(xué)者,主要做磨損的動(dòng)態(tài)直接觀測。研究中發(fā)現(xiàn),電鍍金剛石中的金剛石顆粒和金屬基體結(jié)合得非常緊密,作為復(fù)合材料可以磨削陶瓷。于是萌發(fā)了一個(gè)想法,能不能用它開發(fā)鋼鐵基復(fù)合材料呢?

1990年左右,回國后擔(dān)任一家公司工程技術(shù)中心負(fù)責(zé)人的賈春德,接到研發(fā)某型號(hào)武器特種潤滑油的任務(wù)。當(dāng)時(shí),白俄羅斯已經(jīng)研制出納米金剛石了,而且有納米金剛石作為潤滑油添加劑能提高潤滑油性能的報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)這種小顆粒的金剛石可以轉(zhuǎn)移,并且沉積到金屬零件表面,形成很堅(jiān)固的保護(hù)膜。這個(gè)現(xiàn)象提示了他,金剛石和鐵天然有親和力。既然如此,能不能讓金剛石進(jìn)到鋼鐵基體里面去?

后來,賈春德和團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),研制成了納米金剛石超級(jí)耐磨材料,并用多種測試手段進(jìn)一步證實(shí)了納米金剛石的確熱擴(kuò)散進(jìn)到鋼鐵基體里了。這有望使中國進(jìn)入世界鋼鐵基納米復(fù)合材料的前列。基于此重大發(fā)現(xiàn),賈春德、楊樹桐、段占強(qiáng)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料生產(chǎn)的工藝技術(shù)。

賈春德介紹,這種納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的鋼鐵材料具有極其優(yōu)異的機(jī)械物理性能,硬度、強(qiáng)度、抗沖擊、抗疲勞、超級(jí)耐磨、加工性良好。大約到2005年,成套的工業(yè)化生產(chǎn)工藝已近成熟、具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。此后,由于自己有些事情要處理,直到近幾年才著手推進(jìn)它的產(chǎn)業(yè)化。

有望形成千億級(jí)產(chǎn)業(yè)

技術(shù)的突破、產(chǎn)業(yè)的需求,促使賈春德開始探索納米金剛石的產(chǎn)業(yè)化之路。2017年6月,首屆中國科交會(huì)在惠州舉行,賈春德借此簽約進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

目前,他的團(tuán)隊(duì)已和華南中心成立金屬納米復(fù)合材料研究院,將圍繞納米金剛石技術(shù)開展研究。“我們發(fā)現(xiàn)了金剛石可以滲到鋼里面,這只是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)‘金礦’,大量的工作要開發(fā)這個(gè)‘金礦’,因此得研究以后才能夠把它開發(fā)出來?!?/p>

這項(xiàng)技術(shù)究竟可以做什么?賈春德介紹,它可以應(yīng)用在至少三個(gè)領(lǐng)域,即鋼鐵材料領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域、表面工程領(lǐng)域。

目前,世界上有200多種鋼材,有2000多種特鋼。這些鋼有約80%可以變成金剛石顆粒增強(qiáng)的鋼鐵基復(fù)合材料,其性能都會(huì)有大幅度的提高?!拔覀兊奶劁摬惶?,要進(jìn)口大量高性能特鋼,比如軸承用鋼、齒輪用鋼、高溫鍋爐用鋼,甚至汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等,高檔汽車彈簧等?!币虼?,這項(xiàng)技術(shù)可以在相當(dāng)程度上解決高性能特鋼的問題。

在機(jī)械制造領(lǐng)域,包括工程機(jī)械、煤炭機(jī)械、筑路機(jī)械、建筑機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、能源機(jī)械、流體機(jī)械、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)械,還有國防裝備制造業(yè)和大量機(jī)械工具,每個(gè)方面的市場都非常巨大。另外還有表面工程領(lǐng)域。

賈春德認(rèn)為,“納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目在這三大領(lǐng)域都有廣闊的前景,市場潛力難以準(zhǔn)確估算。

根據(jù)計(jì)劃,該項(xiàng)目意向性的5億元投資將建一個(gè)集科學(xué)研究、新產(chǎn)品新工藝中試、高端裝備研發(fā)和專業(yè)人才培養(yǎng)的金屬納米復(fù)合材料研究院有限公司。并以它為依托,通過技術(shù)服務(wù)、技術(shù)入股等形式與相關(guān)鋼鐵企業(yè)、機(jī)械制造企業(yè)共同創(chuàng)立國家級(jí)金剛石超級(jí)納米鋼高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)化示范基地,期待未來的產(chǎn)業(yè)化示范基地達(dá)到1000億元以上產(chǎn)值。賈春德介紹,今年,相關(guān)的資金將陸續(xù)到位,會(huì)購買一批實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)備,引進(jìn)專職的科研人員,建立測試基地,產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。

對(duì)話

期待獲得更多更好的科技服務(wù)

南方日報(bào):在去年舉行的首屆科交會(huì)上,你和北京一家公司簽了“納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目。到現(xiàn)在為止,它的進(jìn)展如何?

賈春德:首先是成立了惠州碳之光材料科技有限公司,它將專門從事納米金剛石技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)還與華南中心聯(lián)合成立了金屬納米復(fù)合材料研究院,成為此類產(chǎn)品的研發(fā)基地。當(dāng)然,這兩個(gè)單位基本上是一套團(tuán)隊(duì),現(xiàn)有10多名研究骨干,在相關(guān)領(lǐng)域各有所長。此外,我們還成立了一個(gè)特種材料的院士工作站。

技術(shù)研究可以為產(chǎn)業(yè)化提供技術(shù)支撐,反過來,產(chǎn)業(yè)化可以為更深入的技術(shù)研究提供經(jīng)費(fèi)保障,兩者相互促進(jìn)。等相關(guān)的資金到位,將加快研究和產(chǎn)業(yè)化的步伐。

南方日報(bào):這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景如何?

賈春德:坦白說,這個(gè)賬很難算。它至少可以用在鋼鐵材料領(lǐng)域、機(jī)械制造領(lǐng)域、表面工程領(lǐng)域。

我們做的是世界上最耐磨的鋼,也許一年之內(nèi)就能推開市場?,F(xiàn)在有一個(gè)研發(fā)中心,如果順利,接下來外圍將有10個(gè)轉(zhuǎn)移基地,它們又和若干家大型工廠連在一起,這就構(gòu)成了金剛石超級(jí)納米鋼的產(chǎn)業(yè)集群。我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1000億元的產(chǎn)值,但實(shí)際的應(yīng)用前景市場將遠(yuǎn)超這個(gè)規(guī)模。

南方日報(bào):在惠州推進(jìn)這項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化,有沒有什么想法或建議?

賈春德:由于第一屆科交會(huì)的機(jī)緣,我們在這里做研究和產(chǎn)業(yè)化。在推進(jìn)的過程中,感覺能享受到的科技服務(wù)還不夠多。比如在項(xiàng)目申報(bào)、院士工作站的引進(jìn)等方面,有時(shí)候不知道找哪里對(duì)接。希望惠州能加強(qiáng)這方面的服務(wù)工作,促進(jìn)好的成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目更好更快地推進(jìn)。

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