小小金属片成“战鹰”起飞的关键,探秘“铂族摇篮”的前世今生

材料之友 2022-11-04
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云南贵金属集团的前身昆明贵金属研究所,始建于1938年,是中国最早、也是唯一从事贵金属多学科领域综合性研究开发的科研机构,是世界三大知名贵金属研究所之一,被誉为“铂族摇篮”。

上世纪60年代,我国西南边隅有一家单位成功研发出贵金属铂铱合金航空发动机的点火材料,并成功地装备在飞机上,突破了国外的封锁;同时,成功开发出从矿山提取贵金属铂金的工艺技术,填补了中国铂族金属的空白。这家单位自此承担了中国贵金属材料的研发应用与学科建设的重任。

这家“开荒”贵金属的单位就是昆明贵金属研究所(简称,“贵研所”)。

贵金属集团

似乎每到一个特殊时间段,贵研所就会充当起当时的重要角色。经过不断发展,贵研铂业股份有限公司(以下简称“贵研铂业”)成功上市;云南省贵金属新材料控股集团有限公司(以下简称“贵金属集团”)也随后成立。至此形成了贵金属产业龙头,支撑当地的新材料产业发展。

随着科技的发展,贵金属不仅是军用领域的“独宠”,在民用应用范围内也愈来愈广泛。有业内人士认为,中国已经成为全球第一的贵金属新材料需求大国,中国在贵金属行业很多领域已经达到或接近国际先进水平。

“贵金属是工业维他命, 每年以10%左右的增长率在增长,全球位居前列的都是千亿规模的企业。”贵金属集团副总经理、贵研所所长陈家林表示。

那么,贵金属集团是怎么发展起来的呢?

01

前身可追溯到新中国成立以前

贵研所的前身可追溯到新中国成立以前。

1928年,“中央研究院工程研究所”成立。1937年,随着中国抗战全面爆发,上海局势也发生了变化,“中央研究院工程研究所”的工作被迫停止,1938年转移至昆明,开始做冶金陶瓷。

1945年,抗战胜利后,分成了上海微系统所、硅酸盐所以及贵研所。贵研所开启了其科技报国之路。

如今的贵研所已成为世界三大知名贵金属研究所之一,拥有独特的荣光。作为国内少有的从事贵金属综合性研究开发的科研院所,先后完成了导 弹、卫星等国防军工领域关键材料的研制,为国防军事作出杰出贡献。

而在上世纪60年代,贵研所还处于设备简陋、经费不足的尴尬阶段,但是却仍旧承担起飞机发动机点火接点材料的任务。

60年代以前,我国的战 斗 机是由苏联进口,飞机发动机点火材料亦是如此,往往依赖进口容易受制于人。60年代,中苏关系破裂后,该材料便随之断供,飞机面临无法起飞的尴尬情景。

02

“战鹰”无法起飞,小小金属片成为关键

这块小小的金属片,是航空发动机最经典的高可靠点火触头材料。在六十年前,由于这种关键材料的缺乏,我国军用飞机陷入困境。为了把它们制备出来,中国的科研工作者曾付出了无比艰辛的努力。

1962年秋,刚刚把研究方向转向贵金属领域的中国科学院贵金属研究所接到了一项来自航空工业部物资局的任务:研制飞机发动机点火接点用的“铂铱25合金片材”。

铂铱25合金是制造航空发动机必不可少的材料,无论是歼击机发动机上点火线圈的火花塞接点,还是直升机磁电机的火花塞接点,都要使用到它。可以毫不夸张地说,造不出铂铱25合金,相关的军工生产就要被迫暂停,中国的“战鹰”就无法飞上蓝天。

20纪50年代,中国军事工程中使用的铂族金属合金材料全部依靠苏联进口,但随着中苏关系破裂,小小的一片合金,成了中国航空业自主发展一块急需填补的空白。

没有任何先例可循,国外文献也只能查到材料的基本性能介绍,要制备出满足使用条件的材料,科研人员只能“摸着石头过河”。

首先要攻克的是熔炼关,就是将小样品在坩埚内通过高温加热熔炼成钮扣状的合金。由于铂和铱都属于自然界中最稀缺、最昂贵的金属之一,科研人员每次试验所能使用的铂铱原料仅仅只有3克。

03

突破技术瓶颈,自主研发铂铱合金

3克铂金对于今天的人们已很平常,人们手上佩戴的一枚钻戒的辅料也超过了这个度量。但在当时国家经济十分困难的情况下,原料如此昂贵难求,能有3克铂金用来试验已经很不容易。因此,每次试验的失败,都会让科研人员倍感压力,更何况,他们要啃的是一块最为难啃的“硬骨头”。

1963年12月17日,熔炼试验正式开始。2000多度高温的火苗,将坩埚内的铂铱两种金属熔化成液体,等待它们冷却凝固形成合金后,科研人员再对其进行性能检测并总结经验,找到技术关键要领。经过几次失败,年底,第一块钮扣状的合金块终于成功熔炼了出来!

科研人员趁热打铁,把投料扩大到100克以上。靠着一把铁锤、一个铁砧,大伙儿一锤锤地敲打出供热处理和制金相所需的试样,再经过热轧、冷轧、表面处理等一道道工序,1964年6月,中国自己生产的第一批铂铱25合金材料递交到了航空工业部相关厂家的手里。

飞机发动机用铂铱25合金材料

不久后,贵研所的科研人员收到了这次“考试”的“成绩单”。厂家将他们制造的铂铱合金完全按照苏联产品的标准进行考核,报告书的最后赫然写着:“国产铂铱25合金接点工作情况良好,未出故障,在500小时超寿命工作中情况良好,结果符合要求!”

这块小小的合金,成为了我国自力更生试制铂族金属合金材料的里程碑。

也正是从那时候开始,贵研所开始了我国贵金属工艺的研发应用及学科的建设,也开始培养学生。

从80年代到2000年,贵研所形成了一大批的科技成果。但很多科研成果是锁在抽屉里,放在图书馆,没有跟实际的结合产生价值。陈家林表示,如果不能发挥其价值是件令人遗憾的事情。

所幸,80年代后期,贵研所全面启动了科技体制改革;90年代初开始推行企业化管理;1999年,转制为科技型企业。贵研所的产品开始面向国民经济。

04

不足1亿到70个亿的跨度

2000年,贵研所以经营性资产投资发起设立贵研铂业,2002年成功在上海证券交易所上市。

虽然乘着科技体制改革的东风,但作为第一家“吃螃蟹”的科研院所,贵研所仍遇到了不少阻力。

彼时,是不是上市,去不去做产业化,成为摆在贵研所成员面前的一个极大选择难题。陈家林回忆道,当时为了这个事情争论了很长时间,在这个过程中,贵研所遭遇了不小变化,一批人才因志向不同而选择离开。

此外,科研人员转型做市场,最大的困难在于对市场的认识不足。缺乏经验的科研人员出去跑市场做成果推广的时候,陷入推不动的尴尬局面。

在抉择的十字路口,贵研所不断调整内部策略,确定了要保住几代人共同奋斗的结晶:贵金属新材料的大方向。贵研所通过培养骨干人才,注入新鲜血液,解决了人才问题。市场转型方面,则进行恶补市场功课,培养了一批市场营销骨干,通过激励机制,由原来的“吃大锅饭”转变为多劳多得。

有研发人员回忆道,改制之前,每年从国家科研项目经费获得四、五十万元支持,而改制之后发生了巨大的变化,每个研究室都出去跑任务,仅一年收入就增加了十倍。

就这样,贵研逐步建立起转型的规范和体系,逐步往产业化方向迈进。

往市场转型,贵研所耗费了几年的时间探索,发展并不快。但磨刀不误砍柴工,那是贵金属集团“磨刀”的几年。

贵研铂业上市后,与贵研所签订独占实施无偿转化使用的协议,将贵研所的成果进行转化。不负众望,贵研铂业的营收在十几年实现了质的跨越,从2000年的不到1亿元到2015年的综合收入70多亿元。

以贵金属材料为依托,贵研铂业产品的应用范围覆盖到了航空航天、电子、船舶、汽车、医药、环保等众多领域。

贵研铂业确立了催化材料、信息材料、贵金属资源循环利用等几大核心业务。作为工业维他命,制造业发展离不开贵金属材料,其需求量更是与日俱增,“每年以10%左右的增长率在增长。”陈家林说。

2016年8月,贵研所与贵研铂业组建成立贵金属集团,开始了贵金属新材料产业的规划和部署。

而这,正是贵金属集团正在谋划的更大一盘棋局。

05

引领千亿级产业

纵观全球贵金属新材料的行业格局,形成寡头垄断之势,全球的贵金属新材料主要集中在英国庄信万丰、德国贺利氏、日本田中等国际巨头手中。他们有个共同的特点,都是上千亿级的规模。

而行业内,小、散企业也不在少数,但都不成气候。

作为现代工业维他命,我国对贵金属的需求与日俱增。贵金属主要包括钯、铂、铱、锇、铑、钌、金、银八个元素 。据中国产业信息网数据显示,2010年至2015年我国铂需求量从 63.5 吨增长至75.1吨。铂需求量占全球需求量的29.06%。同时间段内,钯需求量从56吨增加至66.2吨,需求量占全球需求量的22.7%;银需求量从 5,319 吨增加到 7,452 吨。

陈家林预计,目前全球贵金属材料市场规模大约在1万亿元左右。

坐拥资源、技术优势,贵金属集团的志向,自然是直指全球的头部玩家位置。

贵金属集团

在2018年10月的贵研所成立80周年的纪念大会上,贵金属集团董事长朱绍武就表示,欲打造世界一流的贵金属新材料企业集团。

之所以拥有这样的底气,是他们刚好搭上了云南当地的产业规划东风。

云南省矿山资源较多,大部分是以原始材料为主。2016年,云南省提出八大产业规划,其中就包括新材料产业,而新材料产业板块将贵金属材料产业当成领头产业,以贵金属为基础,将西北金属、稀散金属发展成产业集群,支撑带动云南省新材料产业的发展和工业转型。

通过产业规划,云南欲借此拉动当地新材料产业到2000亿的规模,贵金属材料作为新材料产业重要一环,这也是贵金属集团诞生以来就背负的使命。

贵金属集团成立首年,销售收入即破百亿元,实现了110亿元的目标。2018年,贵金属集团实现销售收入227.54亿元。

“2020年,我们的目标是营收500亿元。”陈家林说,未来十年的目标是成长为千亿级的企业,排在前列的位置,形成足够大的规模,才能更好地支撑国家贵金属材料的发展。

文章来源: 新材料在线,国资报告,云南美财知库

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