世界第五,中国第一,这家企业造出中国第一块铂铱25合金,让“战鹰”飞天

百材号角 2023-09-22
2415 字丨阅读本文需 6 分钟

“贵金属”,顾名思义,就是价格昂贵的金属。在科技领域,这个词有更严谨的定义:指自然界中含量较少、不易开采的金、银和铂族金属(钌、铑、钯、锇、铱、铂)8种元素。这些拥有美丽色泽的金属具有较强的化学稳定性,不易与其他物质发生化学反应,因而被广泛应用于航空航天、国防工业、汽车工业与电子信息技术、新能源技术和环保技术等领域,更被誉为“现代工业的维生素”和“第一高技术金属”。

与人们熟悉的金银首饰等饰品不同,作为基础材料应用于高科技领域的贵金属产品,在形状、直径、圆度、微观结构、表面精糙度等种种方面,都有着极高的技术要求。例如直径极小的贵金属丝,可以用在精密仪器和半导体等诸多领域,虽然用量不大,但用途极广。

我国对贵金属材料的需求量达到世界第一,对铂族金属需求量达到世界第一位,先进铂族金属材料制备技术和矿产资源两头在外。作为一种价值高昂,具备良好抗腐蚀性以及催化性的稀有金属,它被广泛应用于工业、投资及饰品三大领域。尤其在中国,工业领域的需求量占总需求量的78%。

一片小小合金,助力中国“战鹰”飞上蓝天

上个世纪60年代的中国,缺少铂矿、技术匮乏……想要独立自主地发展航天航空以及国防工业,存在各种阻碍。

然而,如此严苛的条件下,中国科学院贵金属研究所——也就是贵金属集团的前身,却在当时研制出了航空发动机最经典的高可靠点火触头材料——中国第一块铂铱25合金。

01 “战鹰”无法起飞,小小金属片成为关键

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。

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”。

02 突破技术瓶颈,自主研发铂铱合金

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。

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。

能够自主研发铂铱25合金,意味着中国制造“战鹰”,再也不会受到其他国家的牵制。

这枚小小金属片,成为了贵金属集团的红色信物,让贵金属集团坚定了贵金属领域的发展方向。

成立实验室,重点解决“卡脖子”问题

2021年10月26日,经云南省委、省政 府批准,云南贵金属实验室成立,实验室重点针对碳中和、大健康、芯片封装、高端元器件、5G通信、氢能汽车、高端合成反应、航天航空等领域用稀贵金属材料的瓶颈问题、卡脖子问题进行重点突破。据悉,云南贵金属实验室根据贵金属新材料产业和企业自身技术发展需求,有针对性地布局项目,确立了纳米材料、表面膜材料、合金材料、贵金属循环利用、贵金属基因工程等5个重点研究方向,并建立了贵金属材料基因工程研究院。

01 打破传统研发,提高效率

该院的首席研究员张爱敏介绍,传统的材料研发就像炒菜,需要添加什么材料主要凭借经验,造成原材料消耗大、成功率低、研发周期长等问题。云南贵金属实验室通过贵金属材料基因工程,把实验平台、计算平台和数据库相结合。通过实验数据的收集,建立模型,用计算机进行模拟,再用高通量实验验证计算机的模拟结果。这样一来,不光研发成本减半,研发时间也大为缩短。目前,该数据库运行不到半年,已收入基础数据1394万余条,专业数据723万余条,而且数据随时都在更新。

目前,该实验室的研究重点,是贵金属材料在芯片封装、高端元器件制造、高端合成反应、航天航空等领域的应用问题。实验室针对这些领域的“卡脖子”问题进行重点突破,力争为国家的重点战略提供高精尖贵金属新材料产品和一体化服务。

02 如何才能成为世界一流?

2022年,贵金属集团实现收入407.59亿元,同比增长7.54%;2023年,成功入选国务院国资委创建世界一流专业领军示范企业名单。

在贵金属资源循环产业方面,公司建成全国最大的贵金属再生资源循环利用基地,充分发挥贵金属二次资源利用的优势,仅2022年回收产出贵金属1412.66吨,保障“战略储备金属”自主可控。同时紧盯市场大抓区域和园区布局,加快二次资源产业园建设,设立循环科技公司和贵金属精炼公司,提高资源获取能力,为打造“中国铂都”贡献力量。

如何才能成为世界一流?贵研铂业股份有限公司副总经理陈登权:“我们要对标世界顶尖、对标业界同行、对标竞争对手,取长补短,兼收并蓄,布局全球。”

科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。无论是在过去物质匮乏的年代,还是如今处于世界未有之大变局时期,贵金属集团始终胸怀“国之大者”,坚持“四个面向”不动摇,打造服务国家战略新载体。

代表们纷纷表示,要坚持以高质量发展统揽全局,全力以赴围绕“四新”主攻“四化”,大力发展科技事业,为服务国家战略、打造“国之重器”作出更多贵州贡献。

文章来源: 国资报告,姚安县融媒体中心,昆明国家高新区发布,天眼新闻

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