噴射成形技術(shù)相關(guān)設(shè)備。

    某直升機(jī)主框。

    引言：

    在5月28日召開的全國兩院院士大會上，習(xí)近平總書記在講話中用“形勢逼人，挑戰(zhàn)逼人，使命逼人”來形容加快科技創(chuàng)新的緊迫感。7月13日，習(xí)近平總書記在主持召開的中央財經(jīng)委員會第二次會議上再次強(qiáng)調(diào)，關(guān)鍵核心技術(shù)是國之重器，對推動我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、保障國家安全都具有十分重要的意義。

    長期以來，我國許多關(guān)鍵技術(shù)、裝備，尤其是基礎(chǔ)材料受制于國外。因此，只有抓住科技創(chuàng)新、自主創(chuàng)新這個“牛鼻子”，才能擺脫我國核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人的窘境，才能真正成為世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國和科技強(qiáng)國。

    今年7月，中國國際鋁工業(yè)展再次在上海啟幕，記者又一次見到了江蘇豪然噴射成形合金有限公司（以下簡稱江蘇豪然）董事長張豪博士，在與他的交談中了解到，目前，江蘇豪然正在江蘇省徐州市邳州建設(shè)一個年產(chǎn)1萬噸的噴射成形生產(chǎn)基地，今年年底將實現(xiàn)投產(chǎn)。屆時，我國自主研發(fā)的噴射成形技術(shù)將徹底實現(xiàn)規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，開辟合金凝固技術(shù)及應(yīng)用的新紀(jì)元。

    一年前，記者在參展期間獨(dú)家專訪了張豪，并撰寫了《中國噴射成形第一人》一文，引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。相比去年，江蘇豪然實現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展，技術(shù)研發(fā)和市場拓展取得長足進(jìn)步，影響力也逐步擴(kuò)大。一年間，無數(shù)關(guān)注噴射成形技術(shù)的專家學(xué)者到訪江蘇豪然，甚至國家工信部、中央軍委裝備發(fā)展部、國防科工局、中國商飛等均表示了對江蘇豪然在合金制備領(lǐng)域的地位作用和深遠(yuǎn)影響的極大關(guān)注度。值得一提的是，江蘇豪然所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能優(yōu)越、質(zhì)量穩(wěn)定，在C919大飛機(jī)機(jī)翼、天宮二號復(fù)雜結(jié)構(gòu)件箱體、火星探測用貯箱、直升機(jī)主框和輪轂、發(fā)動機(jī)殼體、防彈裝甲、汽車橫梁結(jié)構(gòu)件等方面均實現(xiàn)應(yīng)用。

    噴射成形到底是一種什么技術(shù)？何以引得眾人關(guān)注？又為何可以打破傳統(tǒng)合金鑄造技術(shù)的瓶頸，實現(xiàn)合金新紀(jì)元？帶著眾多對噴射成形技術(shù)的好奇之心，展會一結(jié)束，記者便來到了江蘇豪然噴射成形合金有限公司，張豪的創(chuàng)業(yè)之地——江蘇鎮(zhèn)江。

    江蘇鎮(zhèn)江素有天下第一江山之美譽(yù)，一首辛棄疾的“何處望神州，滿眼風(fēng)光北固樓……不盡長江滾滾流”更是引來了無數(shù)向往之人。

    就在這座幾千年歷史的古城中，江蘇豪然隱匿其中。來到江蘇豪然，并不大的廠區(qū)，沒有過多的裝飾，沒有奢華的辦公樓，沒有高端的生產(chǎn)車間，更沒有巨型的進(jìn)口裝備，但卻藏匿著我國自主研發(fā)的關(guān)鍵核心技術(shù)及裝備，擁有50%以上碩士學(xué)歷的專業(yè)技術(shù)人才。

    走進(jìn)江蘇豪然公司的生產(chǎn)車間，映入眼簾的便是四臺噴射成形裝備，張豪指著這些機(jī)器對記者說：“這里的噴射成形生產(chǎn)裝備，全部都由我們自主設(shè)計，我們用最先進(jìn)的噴射成形技術(shù)制備生產(chǎn)國家戰(zhàn)略急需的合金材料，可以說，從技術(shù)到裝備我們擁有完全自主核心技術(shù)，擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，不受制于人，我們產(chǎn)品性能也比國外最好的還好。”

    江蘇豪然噴射成形合金有限公司是中國首家，也是目前為止我國唯一一家實現(xiàn)噴射成形產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，打破了我國新牌號合金開發(fā)幾乎空白、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備依賴進(jìn)口、制備技術(shù)和產(chǎn)品性能長期落后于西方的歷史。該公司的鋁合金噴射成形產(chǎn)業(yè)化裝備，已被江蘇省經(jīng)信委認(rèn)定為全省首批首臺套重大裝備及關(guān)鍵部件。該裝備生產(chǎn)的噴射成形7055鋁合金，性能比美國鋁業(yè)相同牌號鋁合金性能提升20%以上，解決了7055鋁合金不能鍛造的問題，產(chǎn)品穩(wěn)定性、一致性大幅度優(yōu)于美鋁公司。

    今年，中央軍委組織調(diào)研的我國載人航天工程用鋁鋰合金材料專題調(diào)研報告出爐，對我國5家曾經(jīng)從事噴射成形科研生產(chǎn)的科研院所和企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果唯獨(dú)江蘇豪然實現(xiàn)了噴射成形技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、工程化。參與調(diào)研的一名專家感慨地說道：“噴射成形技術(shù)上世紀(jì)70年代源于西方，現(xiàn)在豪然噴射做到了世界第一。”的確，江蘇豪然在噴射成形領(lǐng)域做到了產(chǎn)品性能國際領(lǐng)先、規(guī)格和產(chǎn)能國內(nèi)領(lǐng)先、裝備和工藝完全自主。

    近年來，合金材料的發(fā)展一度受到很多新材料和復(fù)合材料的沖擊，其根本原因在于近四五十年來，合金材料的性能等核心指標(biāo)難以進(jìn)一步提高，材料的高合金化在一定程度上已經(jīng)達(dá)到了技術(shù)頂端，無法實現(xiàn)更大突破。

    “要提升材料性能必須提高材料的合金含量，沒有新的凝固技術(shù)就無法突破高合金化這個技術(shù)瓶頸，噴射成形技術(shù)是實現(xiàn)材料高合金化最可靠、最有效的技術(shù)手段。”張豪指出。

    相關(guān)材料專家表示，許多鋼鍛件和鋁鍛件根本問題出在鋼錠和鋁錠上，而錠坯70%的問題則出現(xiàn)在凝固過程中。

    目前看來，傳統(tǒng)的鑄造工藝一定程度上已經(jīng)無法滿足制備部分高性能合金材料的要求，尤其是在材料的熔點(diǎn)和熱應(yīng)力相差較大的情況之下，極易出現(xiàn)宏觀偏析、成分偏析等。江蘇豪然噴射成形技術(shù)的橫空出世正是解決這一瓶頸問題的突破口。

    “噴射成形是目前領(lǐng)先于半連續(xù)鑄造（連續(xù)鑄造）最先進(jìn)的凝固技術(shù)，可將液態(tài)金屬仍處于半固態(tài)的狀態(tài)下瞬間凝固，形成合金錠坯。”張豪介紹。

    “這與傳統(tǒng)鑄造工藝鑄造的合金在性能上有什么不同？”看著眼前像小型“窯洞”一樣的可密閉空間，記者問。

    “這就是生產(chǎn)噴射成形的裝置，這里面有兩個噴射口，可以將液態(tài)金屬在惰性氣氛中霧化，形成20μm~50μm顆粒噴射流，在半固態(tài)時高速沉積到收集器上凝固，形成致密錠坯。”張豪說，通過噴射成形技術(shù)成型的合金，凝固速度是半連續(xù)鑄造的1000倍，合金組織精細(xì)一個數(shù)量級，綜合性能大幅度提升，而且不受合金含量限制，可生產(chǎn)任意配方、全規(guī)格的高性能合金材料。

    在此之前，江蘇豪然剛剛實現(xiàn)了噴射成形高硅鋁合金的產(chǎn)業(yè)化。據(jù)國內(nèi)材料行業(yè)專家講，我國高硅合金材料長期以來一直受到國外的技術(shù)封鎖和出口限制，但江蘇豪然通過其擁有的噴射成形技術(shù)及裝備率先實現(xiàn)了該類合金的生產(chǎn)，打破了國外封鎖。經(jīng)某研究所使用，材料的膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、強(qiáng)度、氣密性及密度等性能指標(biāo)均達(dá)到或超過國際同類產(chǎn)品水平，并驗證了該材料的機(jī)加工、焊接、表面處理等工藝性能，可滿足實際國內(nèi)應(yīng)用需要。

    今年5月，為推進(jìn)新材料在載人航天工程上的應(yīng)用，國家成立了載人航天工程材料專家組，江蘇豪然噴射成形合金有限公司成為唯一入圍的民營企業(yè)，而張豪也成為了專家組內(nèi)的唯一一位民營企業(yè)專家。這對于江蘇豪然來說無疑是最大的肯定，更是國家給予技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)的一個“大禮包”。

    在記者與張豪接觸的幾年間，江蘇豪然公司給記者的印象是一個始終堅持以技術(shù)為先的企業(yè)，愿意“敢為天下先”，不斷踐行著科技創(chuàng)新。但同時，又是一個開放共享的企業(yè)，與上海交通大學(xué)、中南大學(xué)、北京理工大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)等高校及科研院所建立了產(chǎn)學(xué)研合作。

    材料牌號的研發(fā)是一直以來我國材料行業(yè)的短板，長期仿制、跟隨國外高端材料發(fā)展的腳步將會一直受制于人、落后于人，不得不解決的時刻已經(jīng)來臨。

    實際上，江蘇豪然獨(dú)有的先進(jìn)噴射成形裝備及技術(shù)，為我國擺脫長期在合金牌號開發(fā)領(lǐng)域仿制、跟隨的窘境困局，大量自主開發(fā)新型合金牌號提供了先進(jìn)可靠的平臺和技術(shù)。可以預(yù)想，未來屬于我國自主開發(fā)、自主命名的新型合金材料牌號會像雨后春筍般涌現(xiàn)，未來高端合金領(lǐng)域是中國的天下。

    目前，江蘇豪然不僅通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證和AS9100C航空質(zhì)量管理體系認(rèn)證，還在起草制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金噴射成形圓錠》基礎(chǔ)上，又通過了《噴射成形錠坯擠制的鋁合金擠壓型材、棒材和管材》《噴射成形錠坯鍛制的鋁合金鍛件》《熱等靜壓鋁硅合金板材》3個國家標(biāo)準(zhǔn)，逐漸構(gòu)建起了新一代的合金標(biāo)準(zhǔn)體系。

    不再單打獨(dú)斗，實現(xiàn)行業(yè)整體大跨步向前推動才是方向。張豪對記者說：“目前技術(shù)窗口我們已經(jīng)打開，現(xiàn)在亟待材料的快速提檔。”

    張豪呼吁，為了保障國家對合金材料的戰(zhàn)略急需，為了提高我們在世界合金領(lǐng)域的行業(yè)地位和話語權(quán)，噴射成形行業(yè)需要有更多的國家支持和更多的專業(yè)人才加入，形成新型合金牌號研發(fā)、錠坯制備生產(chǎn)、熱加工處理工藝開發(fā)、產(chǎn)品性能標(biāo)定和檢測技術(shù)等完整配套噴射成形產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和生態(tài)，共同推進(jìn)這項事業(yè)，為國家振興和民族發(fā)展作貢獻(xiàn)。

    在江蘇豪然的會議室，記者還看到了許多獎?wù)潞唾Y質(zhì)。被軍方納入“十三五”規(guī)劃，成為中國商飛、中航科技、中國運(yùn)載火箭研究院、中國航天動力技術(shù)研究院、中國空間技術(shù)研究院、中國航天推進(jìn)技術(shù)研究院等合格供應(yīng)商及合作用戶，與中國航空工業(yè)制造院、中國鋁業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，獲得2016年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新獎……

    目前，江蘇豪然已有的兩條鋁合金生產(chǎn)線和一條硅鋁電子封裝材料生產(chǎn)線已經(jīng)投入規(guī)模生產(chǎn)，正在建設(shè)合金鋼以及鋁鋰合金為代表的新型合金生產(chǎn)線，并已克服了連熔連噴技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)錠坯。鋁合金、硅鋁電子封裝材料及合金鋼的年產(chǎn)能分別達(dá)到2000噸、500噸和2500噸。噴射成形圓錠的規(guī)格達(dá)到Φ800mm，單個錠坯重量可以達(dá)到3噸。

    此外，通過運(yùn)用噴射成形技術(shù)，江蘇豪然生產(chǎn)的具有國際領(lǐng)先水平的超高強(qiáng)度鋁合金（700MPa級、800MPa級）、鋁鋰合金（性能高于美鋁公司13%以上）、鋁硅電子封裝材料、高性能特鋼等已實現(xiàn)應(yīng)用，為我國軍品輕量化、航空航天作出了顯著貢獻(xiàn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

    當(dāng)前，江蘇豪然通過擁有的噴射成形自主工藝技術(shù)實現(xiàn)了融資2億元，并在建年產(chǎn)1萬噸的高性能噴射成形鋁合金、鋁鋰合金等生產(chǎn)線，提升圓錠直徑達(dá)1米，新建扁錠生產(chǎn)線。一旦生產(chǎn)線投產(chǎn)，將會開辟我國材料行業(yè)一個嶄新的時代，助推新的合金應(yīng)用時代的來臨。

    張豪下一步的愿望是希望我國能建成一條噴射成形完整產(chǎn)業(yè)鏈，為我國乃至世界噴射成形領(lǐng)域打開大門，對標(biāo)國際，甚至超越國際。

    記者在張豪胸有成竹的眼神中看得出，江蘇豪然未來可期。