首鋼北冶公司實(shí)施的《層狀金屬復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研究》項(xiàng)目,成功研發(fā)出50多個新產(chǎn)品,助力5G手機(jī)、新能源汽車和航空航天等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,打破國外技術(shù)壟斷,實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵金屬材料國產(chǎn)化。近日,在首鋼科技與管理創(chuàng)新會議上,此項(xiàng)目被評首鋼科學(xué)技術(shù)一等獎。
隨著現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展,單一材料已無法滿足高性能應(yīng)用需求,從而催生了層狀復(fù)合材料的快速發(fā)展。層狀金屬復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的金屬材料通過某種方法結(jié)合在一起而形成的一種高性能復(fù)合材料,其整體的強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨和耐高溫等性能均得到很大提高,在新能源汽車、5G通訊、航空航天、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
過去,國內(nèi)層狀金屬復(fù)合設(shè)備主要依賴國外進(jìn)口,技術(shù)受制于人,且存在設(shè)備引進(jìn)投資大、成本高,運(yùn)行適應(yīng)周期長、寬度受限等問題,北京北冶功能材料有限公司開展的層狀金屬復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的研究,對打破國外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)封鎖、提高材料生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品進(jìn)口替代,對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長和社會發(fā)展均具有重要意義。
為了打破國外層狀金屬復(fù)合材料技術(shù)壟斷,北冶公司從2014年1月起研究決定采用自主研發(fā)、合作開發(fā)的技術(shù)方案,在復(fù)合軋機(jī)裝備方面,建起配套的寬幅帶材室溫固相復(fù)合生產(chǎn)線,歷經(jīng)幾年攻關(guān),最終于2019年6月取得成功?!秾訝罱饘購?fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化研究》項(xiàng)目是北冶公司發(fā)展戰(zhàn)略部署的一項(xiàng)重要內(nèi)容,從立項(xiàng)策劃到實(shí)施落地等全過程都得到了公司的高度重視。項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、北冶公司材料研究所副所長張榮,回憶研發(fā)過程中時(shí)表示,在沒有可供參考的資料、國外對復(fù)合軋機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)嚴(yán)密封鎖的種種阻礙下,項(xiàng)目組設(shè)備人員刻苦鉆研,反復(fù)討論修改軋機(jī)設(shè)計(jì)方案,為保證軋制力足夠大,設(shè)計(jì)了獨(dú)特的四輥傳動方式,通過支承輥、工作輥之間合理的輥徑配比和同時(shí)傳動,保證了軋機(jī)的軋制能力,這在國內(nèi)同類型復(fù)合軋機(jī)中為首例;在軋機(jī)穩(wěn)固性設(shè)計(jì)方面,針對四輥大扭矩傳動方式,通過工程設(shè)計(jì)計(jì)算,匹配了適用于低速大扭矩傳動的電機(jī),并對傳動軸、軋機(jī)牌坊等關(guān)鍵部件進(jìn)行了精確設(shè)計(jì),確保了軋機(jī)的高精度和大的承載能力。
經(jīng)過不懈努力,軋制設(shè)備得到了解決,但項(xiàng)目工藝技術(shù)攻關(guān)又是一道坎。界面結(jié)合牢固,是層狀金屬復(fù)合材料的關(guān)鍵。材料寬度越寬,結(jié)合難度越大,材料復(fù)合過程中對坯料表面狀態(tài)、軋制力、軋輥潤滑狀態(tài)、軋制速度等要求及其匹配要求越高。北冶公司在研發(fā)初期,材料分層問題頻頻出現(xiàn)。對此,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)迎難而上,通過上萬組試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測、分析,找到了造成材料分層的關(guān)鍵因素,最終掌握了復(fù)合材料復(fù)合生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),確保了復(fù)合材料的牢固結(jié)合,繼而完成了項(xiàng)目全部研究內(nèi)容,并建立了一條寬幅的層狀金屬復(fù)合材料生產(chǎn)線,全面實(shí)現(xiàn)層狀金屬復(fù)合材料的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。
與此同時(shí),北冶公司還自主研發(fā)了首臺350mm寬幅帶材室溫固相復(fù)合軋機(jī),掌握了寬幅層狀金屬復(fù)合材料裝備設(shè)計(jì)制造、復(fù)合材料設(shè)計(jì)、工藝加工制造等關(guān)鍵技術(shù),搭建了一個從裝備、技術(shù)、人才與產(chǎn)品開發(fā)的金屬功能復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制造的平臺,實(shí)現(xiàn)了層狀金屬復(fù)合軋機(jī)國產(chǎn)化。其中,《三層多品種金屬冷復(fù)合軋機(jī)裝備與工藝研究》獲得中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎。
目前,北冶公司成功開發(fā)生產(chǎn)層狀金屬復(fù)合材料達(dá)50多個新產(chǎn)品,包括新能源汽車鋰電池連接片材料、集成電路引線框架材料、5G手機(jī)散熱板與中板材料、真空玻璃支撐物材料以及特種行業(yè)應(yīng)用材料等。據(jù)統(tǒng)計(jì),北冶公司2016—2019年累計(jì)銷售各類復(fù)合材料4500多噸,成為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。