贵轩|文
难溶金属加工
在老一辈贵研人严谨刻苦的精神浸染中,谢明以一名共产党员的执着,勇攀贵金属科技高峰,奉献国防军工、投身国民经济,带领团队取得了多项骄人成就,也激励着云南省贵金属新材料控股集团有限公司的后来者,投身于贵金属新材料产业发展的新征程。
时近深夜,在云南省贵金属材料控股集团有限公司(以下简称“贵研”)粉体材料研究室还在持续传出均匀的“嘀嗒、嘀嗒”的声音,谢明教授为新型电接触材料设计优化所做的电寿命试验还在继续,而他,也正在记录着新一批电接触材料的试验数据——接触电阻、温升、燃弧能量、熔焊力、工作次数、金属转移……新材料应用于高铁启动器开关的触头制造,关乎高铁运行的安全和平稳,每组试验要不间断进行6个月,经过不少于20万次的开-闭测试和检测,来不得半点儿马虎。
电接触材料摩擦磨损检测
这样的日以继夜、通宵达旦,32年来,谢明不知道经历了多少?在老一辈贵研人严谨刻苦的精神浸染中,他以一名共产党员的执着,勇攀贵金属科技高峰,奉献国防军工、投身国民经济,带领团队取得了多项骄人成就,也激励着贵研的后来者,投身于贵金属新材料产业发展的新征程。
2007年3月,针对我国高铁行业在高强高导电铜合金方面存在强度不高、耐磨性不强、导电率小,使用寿命仅为德国进口材料的一半(10~15年)等问题,如何发挥云南省有色金属资源丰富的优势,利用贵研在加工技术和人才等方面的实力,满足高铁架空导线、集成电路引线框架等新材料产业发展的重大需求,谢明陷入了深深的思索。
谢明吃住在单位,不论白天和黑夜,不断进行合金设计、熔炼、加工、实验检测和服役评价,带领团队连续加班,苦干了3个月,终于攻克这一难题。2017年6月底,谢明团队发明了高强高导耐磨铜镍系合金的多元微合金化设计、定向凝固加工和热处理等规模化生产工艺技术,使铜合金材料的性能达到强度600MPa、延伸率11%、导电率80%、软化温度650℃的世界先进水平。经北京、上海、杭州、深圳、长沙等多地用户的考核,使用寿命达到20年以上,综合性能达到德国西门子公司同类产品的先进水平,技术指标达到国际IEC标准。目前,加工成的高铁架空导线、变电站高压开关触子等新产品,已应用于电力、能源、交通、机电、航空、航天等领域,为云南省有色金属特色资源产业链延伸,“一带一路”高铁面向东南亚区域的辐射做出了贡献。
贵研铂业有着为兄弟单位提供专业技术支援的传统,谢明带领团队为各单位共攀科技高峰殚精竭虑。
2012年5月,云锡集团冶炼分公司引进了澳斯麦特炉、云南冶金集团驰宏锌锗公司引进了艾萨炉,两种顶吹沉没熔炼炉喷枪头材料均存在着氧化严重、不耐腐蚀、工作寿命短(一个班8小时就换一个)等问题。谢明带领团队成员到冶炼生产第一线,结合贵研计算材料学的研究平台,采用第一性原理进行了喷枪头材料冶炼时温度场、应力场和矿渣浓度场的影响计算模拟。最终,通过上百次的实验,利用真空高温合金熔炼、“消失模”精密浇铸、表面喷涂加工等先进技术集成,成功地研发出顶吹沉没熔炼炉等喷枪风管枪头用耐高温耐腐蚀新材料。新材料使用寿命超过现有国内外316L不锈钢材料水平,喷枪风管枪头使用寿命提高5倍以上,生产效率提高15%,降低了生产成本,经济效益、环保效益十分显著。
澳大利亚澳斯麦特公司欲购买该新材料的配方专利和加工制备技术所有权,谢明拒绝了。他想,同样的技术和材料在国内国民经济领域一定还有其它用武之地,不能让外国人轻易将科研成果拿走,要为自己的国家服务。
奉献国防军工是融入贵研人血脉的使命。2000年2月,贵研首次接触军工战机发动机点火材料。当时,国外无产品可买;国内虽有一些前期试制,但材料工作寿命远远达不到使用要求。谢明知道,我国在点火器材料方面与国外存在着明显的差距,而新材料的研发正是国家重要的战略需求,在航空、航天、军工等领域不可或缺,这正成为他此后不懈努力的动力。
谢明带领团队到北京查阅大量的文献资料,针对新材料高熔点、耐电弧烧蚀时间长、金属迁移少等特点,选择了贵金属铂、铱、钌作为合金元素的设计对象。每一道熔炼,每一道加工,每一道检测,他都严格把关,记录实验运行参数,分析各项技术性能指标,以至于常常忘记了吃饭,忘记了下班。
高温合金熔炼
凭着这股锲而不舍的劲儿,通过6个月的努力拼搏,历经上百次的反复加工检测和服役评价实验,样品从10克,放大到30克、50克、100克,团队终于研发出一整套具有自主知识产权的、稳定可靠的材料产品和制备工艺。为使表面粗糙状态到达3.2级以上,他和同事硬是用双手和金相砂布把材料磨成了“镜子”。新材料产品送到航空、航天工业单位进行现场运行考核试验一次通过,结论为“铂铱钌合金的工作寿命达到1亿次,超过国内外现有同类材料的最好水平,保证了我国重点工程任务的顺利完成”。目前,该材料技术性能指标优于国外进口产品,售价仅为进口产品的70%,打破了国外产品垄断和技术封锁局面,已在我国先进航空、航天等领域广泛应用,满足了国防军工的重大战略需求。2017年4月,贵研荣获中航发集团首届供应商大会“优秀供应商奖”。
“科技创新是企业的生存之本、发展之源”,只有把核心技术牢牢掌握在自己手里,才能实现长远发展。32年来,谢明在贵金属材料、铜合金、镍合金、钛合金等新材料的基础研究、应用开发第一线默默坚守,突破了多项科技难题,主持完成国家863计划“特种合金粉末先进制备技术与装备的研究”、国家自然科学基金重点项目“稀贵金属合金系的相结构与性能研究”和“高性能Ag-陶瓷功能复合材料的设计与制备研究”、国家自然科学基金课题“连续铸造高强高导铜合金的凝固组织控制与性能研究”、国家科技支撑计划“金的高效绿色制备及其高附加值产品开发”、工信部强基工程“新型电接触贵金属材料制备关键技术及工程化应用”以及云南省各类科技项目等30余项,获得国家、省部级等科研经费1亿元以上。荣获国家、省部级科技奖励20项,其中一等奖4项;获授权发明专利30件;制定国家军用和行业标准10件;发表研究论文100余篇,其中SCI或EI收录40余篇;参与编撰《粉末冶金手册》、《中国材料大百科全书》、《电工合金产品应用手册》3部;累计培养博士7名、硕士50余名。成为国务院政府特殊津贴获得者,荣获“云岭学者”、“云南省突出贡献中青年专家”等称号。
近5年来,随着集团“一室一线”战略的推进,谢明带领团队建立了高强高导电铜合金、特种合金粉末、贵金属电接触材料、稀贵金属焊接/装联导电材料等生产线,累计销售产品60吨以上,为企业新增产值3亿元、利税5000万元。新材料新产品新技术在航空、航天、船舶、电子、通讯、电力、电器、高铁、军工等领域的应用,实现了我国高端关键行业关键材料的原始创新、自主支撑和替代进口的“三步走”,保证了神舟系列、探月工程、大飞机等重大工程和装备的顺利完成。
为解决束缚新材料发展的国际性难题,以及企业基础理论研究薄弱、人才培养不足等问题,谢明主动接洽多名院士和专家,希望他们和团队成员能够到云南来指导新材料领域的研发和生产工作,帮助培养科技人才。经多年努力,“胡壮麒院士工作站”、“谢建新院士工作站”等终于落户云南。借助平台,团队联合承担了国家863计划、国家科技支撑计划、国家基金重点项目、国家军工、国家重点研发计划、稀贵金属材料基因工程等12项,获得国家经费支持8000万元以上。通过合作研究与开发,稀贵金属材料的基础研究水平明显提升,贵金属/碳纳米管、石墨烯先进复合材料,贵金属3D打印粉末,贵金属高温合金、新型钛合金的等材料的使用寿命提高2倍以上,材料成品率提高30%。同时,合作申请了国家发明专利30余件,为云南省培养了30余名硕士、10余名博士等高层次人才。
作为负责人之一,谢明与集团科技人员一道构建了“稀贵金属综合利用国家重点实验室”、“国家企业技术中心”等国家级平台,增强了企业科技创新能力;制定了人才激励和管理机制,形成发现、凝聚、使用好各层次各学科的人才创新体制机制,吸引了60多名科技人才在研发一线工作,构建了一支勇攀科技高峰的专业团队,接棒贵金属新材料产业,传承了前人的成就,续写着新的辉煌。2017年,团队荣获全国总工会颁发的“工人先锋号”集体、“稀贵金属电接触新材料及制备技术省创新团队”一等奖。
2017年,谢明作为项目主持人,联合了国内17家单位,获得2017年度国家科技部“十三五”重点研发计划“稀贵金属焊接/装联导电材料制备技术”项目,总经费6000万元,其中中央财政经费1500万元。项目以国家重大工程和战略性新兴产业发展需求为牵引,通过产、学、研、用协同创新,在技术路线设计方面以稀贵金属焊接/装联导电材料的低成本制造为突破口,大幅度提高成品率,节约稀贵金属资源,降低能源消费,实现绿色生产,形成低成本制造技术,最终将形成锡基和贵金属粉末2000吨/年的生产能力,年新增产值8亿元以上。同时,将推动我国此项技术的发展,打破国外技术封锁和产品垄断,填补国内空白,应用于航空、航天、船舶、电子、信息、通讯、计算机、电器等领域,满足国家经济发展和重大战略需求。促进军民融合,实现企业技术和产品的升级,提升企业国际市场竞争能力,并使云南省在焊接和装联导电材料领域与国外先进水平相比,处于领跑地位。
新材料制造受到媒体广泛关注,谢明教授为多家联合采访的记者介绍产品性能
2017年底,贵研铂业股份有限公司成功收购上海中希合金公司60%的股权,谢明以其渊博的知识和过硬的技能被聘请为技术总工,他又带领团队奔向新公司技术研发、生产和质量控制第一线。经过近半年来的攻坚克难,已解决了微电机用电刷、换向器材料耐磨性差,超薄复合材料“氢脆”,原位纳米氧化物增强颗粒形成控制等国际性难题,使贵金属系列复合材料的使用寿命提高2倍以上,达到进口同类材料水平,有关用户市场需求量增长了1倍以上。
2018年,谢明积极组织开展了“云南稀贵金属材料基因工程”项目工作。以国家“2030重大发展计划”为契机,依托云南省稀贵金属材料的产业优势,积极参与了省科技厅、省科学技术院组织的“稀贵金属材料基因工程融合创新中心”筹建前期的国内外调研和学术交流等活动,联合国内20余家高校和科研院所、省内20余家高校、科研院所和企业,致力于建立一个国际领先的面向全行业开放共享的“稀贵金属材料基因工程融合创新公共平台”,主动融入国家战略需要,主动对接国家稀贵金属材料及相关产品战略需求,培养一支具备国际水平的稀贵金属材料研发人才团队,建立完整的稀贵金属材料基因工程创新体系,打通公共平台——人才链——创新链——产业链,提升云南稀贵金属技术创新能力,支撑云南省具有优势特色的稀贵金属材料产业发展。
“奋斗是科技人员的本分”,面对诸多成就,谢明淡然地说道。新材料产业科技创新仍在路上,不忘初心,坚守笃行,谢明和团队正不断勇攀科技高峰,为云南新材料产业崛起,实现我国重点领域稀贵金属关键材料自主支撑而砥砺奋进!