突破行業(yè)瓶頸！西安這個(gè)高校科研團(tuán)隊(duì)厲害了

原標(biāo)題：突破行業(yè)瓶頸！西安這個(gè)高校科研團(tuán)隊(duì)厲害了

鋁合金是輕量化制造的主要耗材

但鋁產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)空間受到

鋁價(jià)、能耗、人工成本

和終端售價(jià)的限制

如何能夠降低鋁產(chǎn)業(yè)鏈的

成本從而提升利潤(rùn)空間？

記者在采訪中了解到，西安理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二級(jí)教授、博士生導(dǎo)師蔣百靈教授團(tuán)隊(duì)，通過(guò)探索研發(fā)出的自潤(rùn)滑擠壓模具有效地解決了這一問題。通過(guò)自潤(rùn)滑抗熔蝕共晶石墨鋼型材制備技術(shù)，讓材料從骨子里“強(qiáng)身健體”，破解了鋁產(chǎn)業(yè)鏈行業(yè)瓶頸問題。

用石墨“放大招”

降低鋁合金制品制造成本

記者了解到，蔣百靈教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)不斷探索，以延長(zhǎng)鋁制品制成過(guò)程中的切削工具、擠壓與壓鑄模具的使用壽命、降低材料消耗為突破口，實(shí)現(xiàn)降低鋁合金產(chǎn)品制造成本、提高鋁產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)水平的目標(biāo)。

對(duì)于高端裝備制造業(yè)來(lái)說(shuō)，高速關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件相對(duì)滑動(dòng)速度達(dá)到一定程度后，即使能夠通過(guò)介質(zhì)潤(rùn)滑，也會(huì)局部滑擦而產(chǎn)生乏潤(rùn)滑加劇磨損。同時(shí)，由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦副之間會(huì)因摩擦生熱而致潤(rùn)滑介質(zhì)失效、使設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。自潤(rùn)滑材料的出現(xiàn)，將會(huì)有效解決這一問題。

“因?yàn)楦咛既垠w凝固時(shí)細(xì)小石墨球會(huì)均布于金屬基體之中，滿足了結(jié)合面自潤(rùn)滑的邊界條件，摩擦系數(shù)小了，磨損量就小了，使用時(shí)間就延長(zhǎng)了。”蔣百靈說(shuō)。

作為致力于材料制備技術(shù)的行業(yè)專家，近年來(lái)，蔣百靈帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)不斷探索，針對(duì)鋁合金壓鑄模具熔蝕和擠壓模具粘黏導(dǎo)致的高值短壽痛點(diǎn)，在傳承西安理工大學(xué)曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的鑄鐵型材水平連鑄成果的基礎(chǔ)上，以增加石墨球密度數(shù)、提升基體高溫強(qiáng)韌性為創(chuàng)新點(diǎn)，研發(fā)出可滿足500C°以上使用的自潤(rùn)滑抗熔蝕共晶石墨鋼型材制備技術(shù)。

用該型材生產(chǎn)鋁合金壓鑄、擠壓模具，可為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)水平創(chuàng)造出新的空間，將來(lái)可為汽車工業(yè)、軌道交通、消費(fèi)電子及航空航天領(lǐng)域發(fā)展做出新貢獻(xiàn)。

以模具延壽降耗

為材料制備突破口

破解行業(yè)難題

鋁合金以其輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但鋁產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)空間受到鋁價(jià)、能耗、人工成本和終端售價(jià)限制。如何能夠降低鋁產(chǎn)業(yè)鏈的制成成本從而提升利潤(rùn)空間呢？

“只有從消減擠壓模具粘黏、抑制壓鑄模具熔蝕上下功夫，做文章！”找準(zhǔn)了方向和目標(biāo)，蔣百靈帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)說(shuō)干就干。2018年開始，以兩類模具的延壽降耗為材料制備的突破口，研發(fā)出自潤(rùn)滑擠壓模具和抗熔蝕壓鑄模具，通過(guò)延長(zhǎng)模具的使用壽命，而達(dá)到降低鋁合金產(chǎn)品制造成本的目標(biāo)，為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)水平創(chuàng)造出新的空間。

蔣百靈介紹說(shuō)：“鋁產(chǎn)業(yè)的兩類模具分別涉及到鋁液腐蝕和鋁鐵粘黏難題，均布于高溫?zé)釓?qiáng)鐵基體中的球狀石墨，可同時(shí)解決此兩類難題。我們的工作就是圍繞如何讓含有鉻鉬釩等反石墨化元素的高碳鐵水中的碳，在凝固時(shí)不受鉻鉬釩干擾的凝出球狀石墨，以發(fā)揮自潤(rùn)滑、抗熔蝕功能；而在固態(tài)熱處理時(shí)碳又部分地與鉻鉬釩元素形成彌散碳化物，以滿足500C°以上使用時(shí)的高強(qiáng)韌要求。”

據(jù)介紹，對(duì)于機(jī)械制造業(yè)來(lái)說(shuō)，高速關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件運(yùn)行速度達(dá)到一定程度后，即使能夠通過(guò)介質(zhì)潤(rùn)滑，也會(huì)因滑擦產(chǎn)生的熱力耦合而加劇局部磨損。自潤(rùn)滑材料的出現(xiàn)，將有效解決這一問題，使高速運(yùn)行的“關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)件”的使用壽命更長(zhǎng)，將來(lái)還將運(yùn)用到電動(dòng)汽車的高速減速機(jī)等更廣泛的領(lǐng)域中去。

經(jīng)過(guò)3年多的反復(fù)試驗(yàn)和探索，滿足自潤(rùn)滑邊界條件和可于500C°以上使用的共晶石墨鋼型材的制備難點(diǎn)被一一突破、并已邁入小批量試產(chǎn)階段。

有望徹底解決

特高壓輸電金具維護(hù)問題

“最讓我感到欣喜的是，此技術(shù)還能夠在特高壓電能傳輸方面得到應(yīng)用。”蔣百靈說(shuō)。特高壓電網(wǎng)的鏈接金具，是用于固定電線與絕緣子或電塔的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。在西部，特別是新疆、青海等強(qiáng)風(fēng)地區(qū)，輸電線會(huì)隨著大風(fēng)強(qiáng)力舞動(dòng)，而此時(shí)連接金具承受著巨大的往復(fù)摩擦力。強(qiáng)烈摩擦?xí)尭邏航鹁弋a(chǎn)生快速磨損直至磨斷。如何提高金具的摩擦壽命，從而來(lái)降低金具的維護(hù)更換頻率，是電力部門一直想去改變的技術(shù)難題。

“我們的這個(gè)技術(shù)剛好符合他們的要求。”今年以來(lái)，蔣百靈團(tuán)隊(duì)正式與國(guó)家電網(wǎng)簽署了合作協(xié)議，開展自潤(rùn)滑金具的項(xiàng)目研發(fā)工作。“希望能夠通過(guò)小批量的試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)特高壓金具從現(xiàn)階段不到半年更換，延長(zhǎng)到到兩年以上的維護(hù)周期。”蔣百靈說(shuō)，“小批量試驗(yàn)成功后，我們還將投入生產(chǎn)線，以達(dá)到大批量生產(chǎn)，徹底解決特高壓輸電金具維護(hù)問題。”

面向未來(lái)，蔣百靈說(shuō)：“我們下一步計(jì)劃就是完成試驗(yàn)以后，以我們這樣一個(gè)小型制造公司為示范平臺(tái)，聯(lián)合陜西的加工制造業(yè)，分工序、分工段完成我們開發(fā)的鋁產(chǎn)業(yè)兩類模具和特高壓金具的產(chǎn)品制造。”

輕量化制造在我市及我省已形成

較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

記者了解到，以鋁合金為主要耗材的輕量化制造在我市及我省已形成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。除已被國(guó)家布局為航空產(chǎn)業(yè)基地的飛機(jī)制造業(yè)需要大量的高端鋁合金結(jié)構(gòu)件外，電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量最大的比亞迪集團(tuán)、車用減速機(jī)主要制造商法士特等，都在自產(chǎn)或委托省內(nèi)配套企業(yè)壓鑄完成大量的鋁合金壓鑄件。

另外，為了配合我省乃至西北地區(qū)輕量化制造的迅猛發(fā)展，銅川市已于十多年前開始布局從原材料至鋁型材和壓鑄件的全產(chǎn)業(yè)鏈制造基地，年產(chǎn)10萬(wàn)噸的銘帝鋁型材和年產(chǎn)300萬(wàn)只輪轂的達(dá)美壓鑄等，已引起國(guó)內(nèi)同行的高度關(guān)注。

“自潤(rùn)滑擠壓和抗熔蝕壓鑄兩類專用材料的應(yīng)用推廣，必將為我省輕量化制造的利潤(rùn)水平提升和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)做出貢獻(xiàn)。”蔣百靈信心滿滿地說(shuō)。