填补国内行业空白,他让国产镁锂合金首次用于高轨卫星

2018年12月25日零时53分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭,成功将通信技术试验卫星三号发射升空,卫星进入预定轨道。


值得注意的是,这颗“通信技术试验卫星三号”在预埋件、支架和部分机箱机壳等部位应用了我国自主研发的镁锂合金材料LA103Z及LA43M。

△ 镁锂合金卫星壳体    

镁锂合金是当今世界最轻的金属材料,具备超低密度,超高延伸率,导电导热性良好,电磁屏蔽性能优异,抗震降噪性能突出,成型加工性能类比于铝合金等特点,代表了镁合金技术发展的前沿,被称为未来最“绿色环保”的革命性金属材料。


随着全球国防科技工业的快速发展,各国一直以来都在大力开发高性能轻质结构材料,对火箭、导弹、卫星、战机等实施减重,对重量的“敏感度”几乎是“克克计较”时代。业内人士有句口头禅:“卫星重量减少一克,等于节约了一克黄金!”


正是在这种时代背景下,2009年9月,时任西安四方超轻材料有限公司总经理的韩百锋联合西安交通大学 教授柴东朗及其团队,在西安阎良国家航空高技术产业基地建立起了中国具有自主知识产权的第一条镁锂合金生产线。


从此,国产镁锂合金开启了一条与国际巨头同台竞技的超车之旅。

跨行寻求全新赛道


27年前,韩百锋是一名大学教职工。彼时的他已毕业留校任职十年,拥有了几项发明专利。


其中一项智能型电缆故障测试仪发明专利,能够检测地下电缆故障的准确位置,大大缩短电缆检修时间,为国内首创,当时国际上也仅有英国有类似的专利技术。


后来,韩百锋选择离开校园,成立四方机电研究所,开始下海经商布局国内机电市场。凭借专业出身的过硬技术,以及手握多项发明专利,四方机电研究所的风头一时无俩,在二十世纪初期年利润就达上亿。


由于诱人的利润空间和较低的准入门槛,多位技术骨干和销售人员先后出走、自立门户,以低价谋夺市场。“知识产权得不到保护,你又不可能跟谁去打官司,都是你家出去的,算你培养了掘墓人吧!”韩百锋感叹道,蛋糕再大,也架不住恶狼抢食般的恶性竞争,到了2006年,虽然公司的年销售额每年都有20%以上的增长率,但利润率却一直在下降,已感到行业的危机所在了。


思来想去,韩百锋开始将目光瞄向军工行业,原因很简单,军工行业要求高、准入门槛高,对民营企业来讲虽然进入困难更大,但进入后企业相对能更好的平稳发展。


也许是上天会特别眷顾有准备的人,不久后,机会来了。


原本到航空基地投资,为航空产业做配套的韩百锋,在航空基地组织的一场科技项目推介会上,结识了从事金属材料研究的西安交通大学 教授柴东朗教授。柴东朗教授带去的科研种子项目便是:高强、超轻质镁锂合金。


当时,在我国镁资源占全球60%以上,原镁的产量占全球70%的背景下,却由于技术封锁,镁锂合金的应用在国内尚属一片空白。而柴东朗教授及其团队一直在研发镁锂合金,现在寻求社会资本的力量帮助,前期仅需要300万的投入。


于是,在航空基地管委会的牵线搭桥下,韩百锋和柴东朗教授多次沟通并预判市场前景后,决定改弦更张,成立四方超轻材料有限公司,依托以柴教授团队为主的高校科研实力,走产学研发展道路,专注于高性能镁锂合金的研发和生产。

助力国家航天事业


跨行投入镁锂合金的研发之后,韩百锋感觉“被骗了”。从2008年正式合作开始,2009年中试成功并建立国内第一条镁锂合金生产线,所投入金额远远大于说好的300万。


这期间,技术研发交给柴东朗教授及其团队,韩百锋则专注于开发市场。2012年,韩百锋借名参加了一次航天五院组织的内部材料研讨会,当会议快结束时展示了公司研发生产的镁锂合金,于是,会议的编外人员成为了焦点人物。


虽然与航天事业搭上了线,但是仅仅材料的物理力学性能、真空挥发性能、辐照性能、耐腐蚀性能等各种性能考核就耗去了四年多时间,“从08年到了14年,实际上我们投资了大概七、八千万。企业已经走不动了,都是靠我这边自有资金非常困难,融资也很难。”要放弃,韩百锋又舍不得,只能靠“是金子总会发光”的信念咬牙前行。


“林尽水源,便得一山,山有小口,仿佛若有光。便舍船,从口入。初极狭,才通人。复行数十步,豁然开朗。”陶渊明的《桃花源记》这一段恰能成为韩百锋那几年的事业形态写真。


2014年初,西安四方超轻材料有限公司参与了镁锂合金的国家标准制定,历时三年,最终制定出我国第一份镁锂合金国家标准——《镁锂合金铸锭》,填补了我国镁锂合金领域的行业空白。

     

△ 镁锂合金板材

同年4月份,通过航天八院的审核,成为合格供应方,标志着西安四方超轻材料有限公司的镁锂合金材料正式从科研试验阶段走向规模化生产阶段,可以在中国航天领域发挥重要作用。


2015年9月25日,我国成功地发射了“浦江一号”卫星,这颗卫星在用材方面的突出特点是首次应用了我国自主研制与生产的镁锂合金。


2016年12月22日,我国成功发射首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星中的高分辨率微纳卫星,该卫星几乎整颗都用了这种新型镁锂合金材料替代铝合金结构材料。


再加上2018年发射的通信技术试验卫星三号,这几颗卫星所用的正是西安四方超轻材料有限公司所生产的镁锂合金。它的密度比常规镁合金的轻20%~30%,比铝合金的轻40%~50%,因而在降低系统结构质量,提高卫星的有效载荷量方面起了重要的作用,为卫星的成功升天与遨游太空立下了汗马功劳。


由于保密原因,其它方面的应用范例在此不能一一列举。


为了这一刻,西安四方超轻材料公司与西安交通大学柴东朗教授研发团队苦苦奋斗了十年时间。

走出特色军民融合之路


十年磨一剑,历经十年的研发试制,西安四方超轻材料有限公司已在冶炼工艺、质量控制、表面处理、机械加工等方面取得突破性成果,可年产1000吨,产值达数亿元。


韩百锋告诉新材料在线®,其拥有自主知识产权的三个牌号超轻镁锂合金——LA43M、LA103M和LA103Z系列总体技术处于国内领先、国际先进水平,“我们跟美国LZ91牌号的镁锂合金在同等密度的情况下,我们的比他们的抗拉强度要高出几十Mp。


随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高,镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。


以电子产品为例,近年来,轻薄本成为近年来各大笔电厂商主推产品。而笔电的轻薄化,除了对内部元器件的厚度控制、部件体积与整合度继续提升以外,笔记本外壳材质的选择也是减轻笔记本重量的主要途径,目前笔电轻薄本常用外壳材料为铝合金、镁铝合金及碳纤维复合材料等。


如今,新型材料镁锂合金腾空问世,笔电减重又有了新的选择。镁锂合金是最轻的商用合金,其密度仅1.48公克/立方公分,而铝合金的密度为2.80公克/立方公分,镁锂合金几乎等于砍掉铝合金一半重量。至于镁锂合金的另一特性是散热性佳,电子产品功耗持续扩大,散热将是重要关键。           

△ 镁锂合金散热片

2018年11月,富士通在日本发布了最新款的“LIFEBOOK UH系列”笔记本。相比起2018年上半年的版本,此次亮相的新款UH系列笔记本最轻款再次减重,其中UH-X C3仅重698g,为13.3英寸型号中世界最轻,A/C/D件都采用的镁锂合金材料。


在消费电子市场日益追求超薄、超轻和微型化的趋势下,镁锂合金及其复合材料的市场规模巨大。

△ 镁锂合金机箱

因此,韩百锋开始着手布局民用市场,并尝试引入资本。


2019年7月6日,西安天众新材料控股有限公司与西安四方超轻材料有限公司举行了合作签约仪式,双方将就超轻镁锂合金技术的研发和生产展开战略合作,计划未来3年内使镁锂合金年产量可达到3000吨以上。


可以说,西安四方超轻材料有限公司始终坚持以市场需求为引导,以技术研发为牵引,已经走出一条特色鲜明的军民融合道路。​​​​


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本文作者2019-11-25 14:18
镁途
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