为铝合金板材国产化补短板
第009版:创新周刊
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为铝合金板材国产化补短板
    
 
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2019 年 12 月 03 日 星期 放大 缩小 默认 
重庆创新故事
润际远东:
为铝合金板材国产化补短板

本报记者 白麟

    润际远东研发人员正在研发新产品。

    新型除尘环保设备。

    高浓度合金元素添加剂系列产品。

    产品化学成分在线检测设备。

  日前,中国有色金属工业协会院士专家组来到重庆润际远东新材料科技股份有限公司(以下简称“润际远东”),对该公司研发的高浓度合金元素添加剂系列产品,进行技术评估。最终评估结果为:整体技术达到国际先进水平。

  此前,润际远东一直在为多个国家的大型铝合金板材企业提供高质量合金元素添加剂,并在波音、空客大飞机合金蒙皮材料等生产方面,提供了重要技术支持。近期,西南铝也从这家企业获得了钛、锆、铬、锰和钒五种合金元素添加剂的样品,正在对这些样品进行熔化性能、化学成分、杂质含量等方面的测试。

  有专家指出,未来,润际远东的技术有望在C919大飞机合金蒙皮、高铁合金外壳等材料国产化方面,发挥重要作用。

  润际远东究竟掌握了什么样的技术?这家本土民营企业的技术为何这么牛?

  企业名片

  重庆润际远东新材料科技股份有限公司,致力于合金元素添加剂、硅粉体材料等高科技产品的研发。公司产品中有70%为国家战略新兴产品,出口欧美、中东、日韩等国家和地区。公司被授予“重庆市著名商标”“国际知名品牌”“高新技术企业”等称号,是“市级知识产权试点企业”“企业技术中心”“专精特新”中小工业企业。

  创新感悟

  越是中小企业,越要有“专精特新”之处,要有自己的原创力。中小企业如何提升原创力?最重要的是要打开视野,了解国际技术、产品、行业发展的现状和前景。同时要更加注重产品质量。以这样的大原则去创新、冲刺,才能立于不败之地。

  多家世界顶尖企业的重要供应商

  润际远东的核心技术,是将高熔点金属在低温下实现快速熔化,并且回收率达到100%。简单而言,就是将钛、钒等熔点达1700℃以上的金属,在735℃以下进行熔化,然后将其制备为铝合金的添加剂。

  这样制备出来的合金元素添加剂有什么好处?润际远东研发团队技术带头人、公司总经理付黎介绍,铝是在航空、航天、汽车、机械制造中的一种重要金属材料,但需要添加其他金属使其合金化,从而增加机械性能以及耐腐蚀性、耐磨性和耐高温性等。如果添加的是钛、钒等稀有金属,对铝合金性能的提升将会是巨大的。

  但要将钛这类高熔点的金属添加到铝中去,有一个重要的技术难题:铝的熔点只有660℃,而熔点达1700℃的钛在这种温度下,是没有办法参与形成铝钛合金的。

  对此,传统的解决工艺是把铝和钛按照钛的最高熔点进行熔化,做成一种含钛量大概为10%的中间合金。然后把这种中间合金添加到铝中。

  这种传统工艺最大的缺陷在于,在1700℃进行熔化的时候,其中的铝就会被大量烧损氧化,生产出来的合金中,含量占90%的铝有大量的氧化物存在,从而导致最终产品也会存在大量的氧化物。

  这会带来怎样的后果?付黎举例,如果只是用于铝合金门窗等型材用途,不会有太明显的问题。但含大量氧化物的铝合金,一旦用于航空、航天、高铁等领域,比如飞机蒙皮、动车外壳,在高强度的使用环境下,会导致材料出现金属疲劳,产生断裂,并造成重大甚至致命的安全事故——比如蒙皮、外壳撕裂、解体。

  为了解决上述难题,国内此前也有一种办法,即通过添加助熔剂的方式,帮助高熔点金属在低熔点熔化。但这种方法采用的化合物,含有大量杂质,对铝合金的伤害非常大;并且,合金元素不能充分熔化,造成合金元素在铝合金合金化过程中分布不均匀,导致铝合金质量下降,产品特性也不稳定。

  因此,润际远东的研发团队摒弃了传统方案,另辟蹊径,采用将高熔点的金属粉末颗粒增大比表面积的办法,使其在低温下熔化。这项技术不添加任何复原的化合物,也不增加任何杂质含量,可实现钛、钒等在700℃至735℃快速熔化(熔化时间为5-10分钟)。

  值得一提的是,这项新技术能够实现百分之百的收得率,即能够保证合金添加剂在进行添加时,可以全部并均匀地熔化,使合金元素在铝合金中的分布极为均匀,从而提高铝合金质量。

  除了合金添加环节,这项技术还能够用在铝合金材料制造的另一关键环节——晶粒细化中,该环节同样需要将钛、钒等高熔点的晶粒细化剂在低温下快速熔化。

  付黎介绍,目前这样的技术方案,已经成为世界工业发达国家在铝合金材料领域的主流解决方案。拥有相关核心技术的润际远东,也成为多个世界500强铝合金企业的重要供应商。

  创新研发思路解决“自相矛盾”

  一家位于中国内陆的民营企业,是怎么成长为掌握先进核心技术的“专精特新”企业的?付黎坦言,“作为一个中小企业,要在金属材料领域提升核心竞争力,搞技术研发是最好的途径。”

  付黎经常带领研发技术人员参与各种展会和开展国际性的技术交流,了解上下游的技术和产品发展动态,逐渐接触到铝行业中的合金高熔点技术。

  他们将国内的传统方案、工艺进行了梳理和分析,发现传统方案存在种种缺陷。同时,他们参考当时国外的技术方向,试图研发出一种产品,可以替代传统的方案。在与国外的技术交流中,付黎团队最终确定了通过增大比表面积,来实现高熔点金属在低温下快速熔化的这一技术方向。

  2002年,该公司研发团队正式开展技术攻关。到2005年前后,他们的第一代合金元素添加剂产品研发完成,并在2007年实现了1.7亿元的销售收入,利润达7000多万元,当年就把建厂的成本收了回来。

  但由于第一代产品并不是高浓度的合金元素添加剂,技术门槛也不是很高,国内陆续有了一些仿造产品,润际远东的竞争压力开始变大。于是,公司研发团队计划研发技术水平更高的新一代产品。

  几乎是在同时,润际远东一家重要的海外客户,给研发团队提出一项产品要求:高熔点的合金元素,一定要在735℃的温度下,实现5分钟快速熔化,且必须将合金元素的浓度从过去的70%-80%,提高到90%以上。

  客户的要求,给研发团队很大压力。“因为在一般人看来,这里面有些技术要求是‘自相矛盾’的。”付黎说,例如,高浓度合金元素要在5分钟内熔化,刚开始时,团队认为这是无论如何也办不到的——因为浓度要提高,熔点就必须要提高,若要同时保持高浓度低熔点,就只能延长熔化的时间。

  实验中,高浓度钛金属添加剂熔化速度非常慢,大概要35-40分钟才能够熔化,离5分钟的目标可以说是天差地远。为此,团队开展了反复实验,但均以失败告终。

  真的没办法了吗?付黎和同事仔细思索后认为,以过去单一的冶金工业技术,想要解决这个“自相矛盾”的问题是不可能的,必须要运用多学科知识,通过多途径、多种技术来解决。

  付黎打了个比方:“我从起点出发,要去探索一个未知的地方,如果只运用单一的学科和方式,就相当于每次只走一条狭窄的直线,想要摸到这个未知的地方,非常困难。而且单一的学科和方式也只能摸到一个细小的点位上的东西,技术稳定性也比较差。”

  而多学科多途径解决问题,就像是撒出一张网,不管怎么样,都能把这个点位包围在中间,不但更容易出成果,技术和产品的质量也更稳定。

  按照这样的思路和方法,2014年,一系列高浓度合金元素添加剂新产品研发成功,通过了客户测试,并被推介给其它多家企业。欧洲一位客户对这些新产品的评价非常高,说这些产品是他过去几十年从来没有见到过的。

  凭借新一代产品,润际远东收获满满,销售收入和利润均大幅提高。

  围绕市场需求实现“专精特新”

  提到在研发方面的经验,付黎表示,除了大量持续的研发投入和对研发方法的优化和把握,研发的成果也一定要符合产品综合效益最大化的原则。

  付黎指出,产品在实验室做出来以后,不是马上就可以推销到市场上去,因为还存在一个稳定性的问题,以及该产品给用户带来的成本问题。

  实际上,世界范围内有不少企业也在从事类似研发。付黎介绍,但其中一些企业的同类产品研发出来后,发现生产效率非常低下,或是成本大幅飙升,于是便不愿意再往前走。这些失败的案例也可提供一些镜鉴。

  在付黎看来,越是中小企业,越需要有“专精特新”之处。“专”,就是有专有技术或采用专有技术研制生产的专门产品。“精”是工艺技术的精深性、精巧性。“特”是产品的独特性、独有性。“新”是市场产品(技术)的创新性、先进性。润际远东在发展中找准自身定位,通过对接大企业的技术需求,做好专门产品的研发,一旦成功,能够立即进入下游企业的供应链变现,实现研发价值的快速转化。

  人才是研发的主体,对广大的中小企业而言,要实现“专精特新”,应该怎样用好人才队伍?付黎的经验是:将研发项目分作多个段落,每个段落交给一个团队小组来做。然后把这些段落组合起来。

  在实际运行中,可能很多研发人员并不知道,他负责的这个段落要做到什么程度才算是最好的。因此,付黎首先为团队建立国际标准,得到标准下的实验数据后,再将这些海量的实验数据全部总结起来,通过大数据分析,形成不同的材料研发方向。

  例如,团队所接触的这些高熔点的金属,每一种金属的材料特性各不相同。在分段研发机制下,研发人员可以多段同步开展材料实验,熟悉钛的人就做钛这一块,熟悉锰就做锰这一块,从而提高效率。“我们就是专人专用,而不是要培养全才。”

  推广新技术

  企业要提升认识

  付黎一直认为,企业的领导者时时刻刻都要有一种意识,就是人家能做的我能做,人家不能做到的,我也能做,这就是企业核心竞争力的来源。这种核心竞争力不是“一劳永逸”的,而是需要不断提升和更新的。

  如今,润际远东研发团队正在探索将自身的核心技术运用到其他新的领域。例如,他们考虑利用钨、钼以及其他难熔金属耐腐蚀、耐磨、耐高温的特点,来改变合金材料的特性。此外,他们还正在探索稀土元素的低温熔化技术……

  然而,采访中记者了解到,新技术在国内推广,也面临一些问题。

  一方面,目前国内许多业内人士对高熔点金属低温快速熔化技术的价值和重要性缺乏认识。另一方面,不少企业对新技术还存在认识误区。比如,有的人甚至认为,高熔点的东西不能完全熔化是很正常的。

  这几年,付黎在欧洲参加一些铝工业展时,碰到国内很多企业,发现不少企业都想做航空材料,但大部分都不知道怎么做。还有企业负责人说:欧洲的工艺路线,似乎跟自己的也差不多,为什么欧洲企业就能把航空材料做出来,我们就做不出来?

  实际上,差别就在各个环节的过程控制技术当中。付黎说,要生产高质量的航空材料,涉及四个重要方面:第一个就是合金元素添加剂,第二是晶粒细化,第三是熔体净化,最后则是轧制环节。实际上,轧制环节国内水平已经很高,更关键的技术来自前三个方面。

  因此,付黎认为,企业应进一步提高对科技创新的认识,充分认识新技术、新产品对企业发展的重要价值,同时增强紧迫感,切实加大在薄弱环节上的研发投入力度。

  记者手记》》

  中小企业要围绕市场需求做到“专精特新”

  白磷

  中国有许多企业,特别是中小企业很愿意创新,但他们却承受不起太大的风险,如果项目研发后无法产业化,而是束之高阁,企业很可能会面临生存危机。

  润际远东的案例提供了一个很好的解决路径:围绕市场需求,找准自身定位,做到“专精特新”。摆脱“为研发而研发”的问题,通过发掘市场需求,提前落实产品市场前景和价值,使研发获得持续的动力。

  采访中记者了解到,前些年,润际远东的第一代产品,某些指标一直无法达到一位重要下游客户的标准。因此,润际远东不断调整产品的研发方案,但无论如何,以客户要求为基准来进行创新的大原则没有改变。经过无数次调整和尝试后,润际远东的第一代产品终于达到客户标准,顺利进入客户的供应商行列。

  这个过程凸显的正是围绕市场需求来进行创新的思路。对广大中小企业而言,这样的思路尤其重要,因为中小企业资源有限,必须把有限的资源用在刀刃上,万万不能“撒胡椒面”。

  当然,做专、做精、做特、做新,也需要企业练好内功,不断提高研发能力,确保强有力的技术支撑,真正彰显特色,实现差异化发展。

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