隨著新能源、汽車、高端裝備、生物醫(yī)藥等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對新材料需求的增多，我國新材料行業(yè)的發(fā)展駛?cè)?ldquo;快車道”。數(shù)據(jù)顯示，我國新材料產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值從2011年的0.8萬億元增至2019年的4.5萬億元，年均復(fù)合增速超過20%。預(yù)計到2025年，新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達到10萬億元。
與此同時，天津市也在新材料領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力?！短旖蚴挟a(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展三年行動方案（2021—2023年）》提出，到2023年，天津市將打造國內(nèi)一流的新材料產(chǎn)業(yè)基地，研發(fā)經(jīng)費支出約占營業(yè)收入的3%以上，國家級企業(yè)技術(shù)中心達到15家，帶動新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過2000億元。
“按照《天津市新材料產(chǎn)業(yè)鏈工作方案》，天津市將聚焦新一代信息技術(shù)材料、先進化工新材料、高端金屬材料、新型無機非金屬材料4個重點發(fā)展方向，實施補鏈強鏈，細(xì)化產(chǎn)值、人才、創(chuàng)新、項目4個方面的目標(biāo)任務(wù)，預(yù)計到2023年，新材料產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值實現(xiàn)年均增長10%。”天津市工業(yè)和信息化局原材料工業(yè)處處長王金剛說。
鑄金科技：
半個世紀(jì)只做“工業(yè)面粉”
直徑僅為頭發(fā)絲1/4的合金粉末，強度卻是鋼的1.5倍，通過激光熔覆應(yīng)用在煤礦巷道的液壓支架上，支架的壽命可延長10倍；把兩種異質(zhì)金屬結(jié)合到一起，在熱核聚變實驗堆中接受1億攝氏度的檢驗……這些體積小卻作用大的新材料正在成為市場新寵。
在400倍的電子顯微鏡下，有4份合金粉末的標(biāo)本，它們分別來自國內(nèi)外不同的廠家，所呈現(xiàn)的狀態(tài)也有所不同：有的粉末像蝌蚪一樣彎彎曲曲，有的粉末顆粒一堆堆的粘在一起，有的粉末則大小不一攤成一片。其中，有一份標(biāo)本，在顯微鏡的鏡像里呈現(xiàn)出規(guī)則、不粘連的“小球”模樣，一個個晶瑩剔透，閃著銀光。據(jù)天津鑄金科技開發(fā)股份有限公司（以下簡稱鑄金科技）董事長錢鑄介紹，這些在電子顯微鏡下的“小球”，直徑只有20微米左右，相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/4。那么，這份合金粉末在100萬倍的顯微鏡下又是怎樣的呢？
在鑄金科技的實驗室里，一位工作人員正盯著屏幕仔細(xì)比對。在他旁邊，是一臺價值400萬元的檢測設(shè)備，設(shè)備屏幕上出現(xiàn)的灰色影像光滑平整。錢鑄說，現(xiàn)在檢測的是合金粉末外表面，檢測目的是為了掌握其結(jié)構(gòu)，以便更好地完善產(chǎn)品。
不要小看這一顆顆“小球”，如果把它們噴涂在汽車發(fā)動機的氣門座圈上，在發(fā)動機點火的瞬間溫度飆升到800~900℃時，這個部件也不會變形；通過激光熔覆把它們應(yīng)用于煤礦巷道里的液壓支架上，僅需1~3毫米的厚度，就能將設(shè)備的壽命提高10倍以上。
由于該粉末具有耐高溫、抗摩擦、耐腐蝕等優(yōu)點，它主要應(yīng)用于金屬噴涂、增材制造這兩大領(lǐng)域。金屬噴涂領(lǐng)域涵蓋了汽車、機車、航空、航天、船舶、內(nèi)燃機、石油石化機械、化工機械、冶金機械、礦山機械、工程機械、塑料機械等方面，增材制造領(lǐng)域則涵蓋了軟磁合金、離心澆鑄、3D打印等領(lǐng)域，因此，該粉末被稱為“工業(yè)面粉”。
據(jù)介紹，合金粉體材料的質(zhì)量評判一般從氧含量、流動性和松裝密度這兩個角度進行衡量。一張統(tǒng)計表上的數(shù)據(jù)顯示，鑄金科技的高端金屬粉體材料的含氧量為86~120PPM，而國際標(biāo)準(zhǔn)含氧量≤250PPM，其指標(biāo)遠(yuǎn)超國際標(biāo)準(zhǔn)。鑄金科技研發(fā)部經(jīng)理閆祖鵬說：“含氧量低不易生銹，而且在焊接和熔化的過程中雜質(zhì)含量少，整個產(chǎn)品的品質(zhì)就會提高。”
鑄金科技成立于1989年，至今已在粉體材料領(lǐng)域經(jīng)營33年。創(chuàng)始人錢葉仁在該公司創(chuàng)立前，就已經(jīng)在粉體材料技術(shù)和研發(fā)領(lǐng)域摸爬滾打了30年，鑄金科技實際在這一領(lǐng)域已深耕60多年。鑄金科技成立之初，其年產(chǎn)能只有150噸；到2002年，該公司年產(chǎn)能增加至1000噸。2020年6月底，鑄金科技從老廠址搬至了天津市北辰高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，生產(chǎn)線也從原來的3條擴大至現(xiàn)在的39條。據(jù)錢鑄介紹，新廠的設(shè)計產(chǎn)能達3.6萬噸。“目前，我們已經(jīng)具備年產(chǎn)合金粉體8000噸的能力，爭取在未來3—5年內(nèi)實現(xiàn)3.6萬噸的總體規(guī)劃。”錢鑄說。
目前，鑄金科技具備了鎳基、鈷基、鐵基（包括不銹鋼）、銅基、特種、定制系列高端粉體材料的研發(fā)生產(chǎn)能力，具有300余種產(chǎn)品。其中，國內(nèi)液壓支架激光熔覆市場份額占到80%以上。
“由于之前產(chǎn)能有限，只是在國內(nèi)液壓支架激光熔覆領(lǐng)域占有較高的市場份額。未來，公司主要會在汽車預(yù)保護、模具預(yù)保護這兩個較大的產(chǎn)業(yè)推廣產(chǎn)品，爭取做到50%以上的市場占有率。”錢鑄表示，未來2年內(nèi)，鑄金科技力爭企業(yè)整體上市，為公司不斷發(fā)展募集必要的資金支持。
天龍鎢鉬：
難熔材料鑲進“人造太陽”
市場增長迅猛的新材料，背后都有一個共同特點——集中力量攻克關(guān)鍵核心技術(shù)難題。
在安泰天龍鎢鉬科技有限公司（以下簡稱安泰天龍）的車間里，一臺德瑪吉銑件裝備正在轟隆隆地作業(yè)，裝備里面的切削液滾滾流動。操作這臺設(shè)備的工作人員說：“我們是最后一道工序，把一個毛坯或半成品的鎢鉬材料銑成品件，銑一件大概10多分鐘。”銑好的成品件是一個長方形的金屬小片，上面有2個圓形小洞，四周的棱角已經(jīng)被磨圓。
鉬的熔點在2600℃以上，鎢的熔點在3300℃以上，因此，鎢鉬等難熔金屬被廣泛用于國防軍工、核能工業(yè)、微電子熱沉及封裝、半導(dǎo)體離子注入、輻射屏蔽、高端配重、液晶顯示LCD和太陽能薄膜、MOCVD機等高端應(yīng)用領(lǐng)域。
按照鎢鉬產(chǎn)品精深加工生產(chǎn)工藝流程看，分為采礦、選礦、冶煉、還原、壓型、燒結(jié)、鍛軋、精深加工，最后產(chǎn)出成品。“中國鎢的儲量，約占全球的58%，但中國出口的大多是低端的原材料。近些年，隨著我國鎢鉬精深加工能力技術(shù)的提升，鎢鉬精深加工制品或者技術(shù)附加值較高的產(chǎn)品出口比例逐漸增加，安泰天龍主要做的就是鎢鉬精深加工制品。目前，該公司年銷售收入約為15億元，出口業(yè)務(wù)收入占到四成左右。”安泰天龍鎢鉬科技有限公司副總經(jīng)理弓艷飛說。
想走在市場前列，就要技術(shù)領(lǐng)先。核裂變電站AP1000、CAP1400主泵關(guān)鍵核心配件慣性飛輪均由安泰天龍研發(fā)制造。據(jù)介紹，該產(chǎn)品具有密度高、慣性大的特點，在停電的情況下，還能再轉(zhuǎn)動幾十秒，為整體設(shè)備繼續(xù)運行留出寶貴的搶救時間。
國際熱核聚變實驗堆，俗稱“人造太陽”，是目前全球最大的政府間科技合作項目，其目標(biāo)是建造一個核聚變實驗堆，驗證人類和平利用核聚變能的科學(xué)和技術(shù)可行性。據(jù)了解，實驗堆需要用到大量高性能鎢鉬相關(guān)部件，安泰天龍就是該項目鎢鉬部件的核心供應(yīng)商。
看似一個小小的組件，卻要攻克很大的技術(shù)難題。“該項目對第一壁材料要求是很高的，因為熱核聚變實驗堆的實際反應(yīng)溫度達到1億攝氏度以上。目前，在我們的認(rèn)知里，沒有哪個材料能夠承受1億攝氏度的高溫。核聚變實驗堆的溫度是靠磁場約束的，它對第一壁材料的抗輻照、耐溫等要求都比較高。為此，我們做了很多研發(fā)工作，比如怎么把銅放到這個鎢的組件里，可是異質(zhì)金屬的結(jié)合存在難度，我們通過熱等靜壓擴散焊這種新的焊接方式完成了這項工作。”弓艷飛說。
技術(shù)需求就是人才需求。目前，安泰天龍有70多位研發(fā)人員，之所以成立天津?qū)氎婊?，在弓艷飛看來，是看中了天津強大的人才優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)配套。弓艷飛說：“天津有很多高校和研究院資源，高端人才相對較多。另外，政府也提供了很多支持，比如在海關(guān)、出口保險等方面盡可能地幫我們解決一些實際問題，政府還會介紹行業(yè)相關(guān)的展會，幫助我們完成產(chǎn)業(yè)對接。”
輝銳激光：
90%的產(chǎn)業(yè)鏈都在天津
新材料企業(yè)在產(chǎn)品和技術(shù)持續(xù)發(fā)力的同時，下游企業(yè)得益于完善的產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展勢頭也十分迅猛。天津輝銳激光科技有限公司（以下簡稱輝銳激光）是鑄金科技的下游客戶。“我們做航空航天關(guān)鍵零部件的維修，一個零部件可能只用十幾克的粉末，但對每一顆粉末的質(zhì)量要求都很高。我們還做煤機礦山產(chǎn)品表面的激光熔覆，我國是一個產(chǎn)煤大國，過去挖煤都是木頭支起來的巷道，現(xiàn)在是金屬的支架支起來的采煤層，要求金屬支架在地下一年以上不腐蝕、不斷裂。”輝銳激光總經(jīng)理李冬杰說。
在李冬杰看來，天津新材料產(chǎn)業(yè)鏈非常完整。“‘產(chǎn)學(xué)研用’都很完善。天津有很多鋼廠、模具廠，這些都是產(chǎn)業(yè)資源。另外，天津有很多高校和研究院，人才和項目都較充裕。目前，我們90%的產(chǎn)業(yè)鏈都可以在天津完成。”李冬杰說。
較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈聚集了大量企業(yè)，也吸引了一大批項目聚集。金橋高強高韌特種焊接材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目、天鈦隆年產(chǎn)400噸的粉末冶金鈦合金材料、南玻年產(chǎn)300萬平方米鍍膜玻璃、思特高性能碳納米硅復(fù)合防火玻璃系統(tǒng)生產(chǎn)線、中新裝配式新型建筑材料等項目已經(jīng)竣工試產(chǎn)或量產(chǎn)。金橋焊材智能制造工廠建設(shè)一期項目、三環(huán)樂喜永磁材料新工廠項目、賽德生物腫瘤植入材料項目、中昌高端工業(yè)織物生產(chǎn)基地項目等預(yù)計2022年完工。
愈加完善的新材料產(chǎn)業(yè)鏈逐漸形成了產(chǎn)業(yè)集群。事實上，天津一直積極充分調(diào)動區(qū)、街鎮(zhèn)、園區(qū)力量，合力推進產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展。濱海新區(qū)成立專班，推動中石化天津南港高端新材料項目集群啟動，加快燈塔涂料、金九強涂料等項目開工，積極洽談肯納金屬增資擴能及利安隆苯酚、丙酮等項目；武清區(qū)以忠旺鋁材、天鈦隆等先進有色金屬企業(yè)為重點，培育特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群；寶坻區(qū)借力產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)業(yè)公司，立足“專、特、強”，初步形成以貝特瑞、盟固利等電池材料企業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)；靜海區(qū)重點推動現(xiàn)代鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，打造津京“產(chǎn)業(yè)鏈+創(chuàng)新鏈”融合發(fā)展示范的實施方案完成初稿，與中國鋼研簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，與部分企業(yè)就智能改造、工藝提升達成初步合作意向；薊州區(qū)依托京磁、博雅等行業(yè)龍頭企業(yè)，引進5家磁性材料配套企業(yè)，促成北京品高基業(yè)永磁等一批項目陸續(xù)投產(chǎn)，初步形成以磁性材料為主的產(chǎn)業(yè)集群。
針對企業(yè)發(fā)展中遇到的問題，天津也在積極解決。“我們梳理首批33家重點企業(yè)存在的問題，集中推動解決企業(yè)共性問題和產(chǎn)業(yè)鏈痛點、難點。針對高端人才稀缺、藍領(lǐng)用工短缺，我們搭建校企平臺，共同進行材料研發(fā)攻關(guān)、聯(lián)合培養(yǎng)人才；針對技術(shù)創(chuàng)新卡點，我們梳理了重大技術(shù)創(chuàng)新成果以及卡點突破情況，將近期新材料產(chǎn)業(yè)中要重點突破的6項卡點技術(shù)，納入智能制造專項支持方向中；針對創(chuàng)新平臺支撐不足，我們推動建設(shè)材料基因組研究中心、新材料中試基地，培育建設(shè)半導(dǎo)體材料、稀土磁性材料、先進鋼鐵材料等制造業(yè)創(chuàng)新中心，提升發(fā)展軟環(huán)境。”王金剛表示，下一步，天津?qū)⒗^續(xù)堅持推進制造業(yè)立市，更好地發(fā)揮新材料產(chǎn)業(yè)鏈工作專班作用，推動各方面協(xié)調(diào)配合，實施好優(yōu)質(zhì)企業(yè)引育、產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化、創(chuàng)新能力提升、服務(wù)平臺建設(shè)、應(yīng)用示范推廣五大工程，進一步支持骨干企業(yè)做大做強、重大項目加快進度，體量上擴大規(guī)模、質(zhì)量上提升能級，為制造強市建設(shè)提供強力支撐。