西安新材料变形记:从“工业瑰宝”到民生精品的“跨界传奇”
发稿时间:2025-05-12 17:41:00 来源: 西安日报
从航空航天到民生消费,从冰冷金属到生活美学……如今,在西安这座充满魅力的城市,钛合金与镁锂合金等“太空金属”,正在上演着的“跨界传奇”。
发展新质生产力,是推动高质量发展的内在要求和重要着力点,而材料的“变形记”,是一座城市在科技与民生之间,写下的“创新方程式”。
连日来,记者走访了西安多家科技企业,感受新材料发展背后的“硬核”力量。这些企业正以材料革新为笔,在“九天采样”与“智造万物”之间,书写着新质生产力驱动下的产业升级新篇章。
“克克计较”
为“国之重器”装上“轻量心脏”
航天员出舱作业中,那系着安全绳、承载生命重量的钛合金挂钩格外重要;某型号兵器,替代钢材的轻量化钛合金组件备受关注;卫星等离子推进系统中,精密运转的电磁阀门尤显关键……
这些“国之重器”中的关键部件,均出自西安一家深耕钛合金领域多年的科技企业。近日,记者走进西安西材三川智能制造有限公司(以下简称“西材三川”),揭开钛合金在航空航天等领域创新应用的神秘面纱。
“钛合金的密度仅有钢的60%,但强度与之不相上下。”在精密加工车间内,西材三川总经理助理李格妮指着生产线上的银色板材介绍道。在航天领域,钛合金这种“轻而强”的特性,能够为行业带来根本性变革。
“每减少1克重量,都意味着航天器载荷能力的提升与能源效率的优化。因此,每件产品都要‘克克计较’。”采访中,李格妮告诉记者,不同于传统不锈钢材料,西材三川的创新核心在于将钛及钛合金材料拓展至卫星、空间站、兵器等前沿领域,通过材料替代实现轻量化突破。
记者注意到,车间里,生产线上的工作人员有条不紊地负责各自工序。
“钛合金冲压必须精准控温,有些型材要在800℃高温成型,才能确保材料的延展性。”李格妮透露,从稀有金属材料(钛、钛合金、锆等)的冷热成型,到精密加工、焊接检测及部件装配,西材三川已形成完整的集成产品制造链。
在产品展示区,一组钛合金零件尤为亮眼。据了解,这些看似普通的零部件,实则是航天、航空、卫星、兵器及电子领域的“刚需”。
“这个是重要领域的装备组件。”李格妮指着其中一个组件介绍道,传统钢材在海洋环境容易出现腐蚀,而钛合金制品服役5年仍可保持完好。
值得一提的是,通过自主研发,西材三川形成了钛合金引伸、冲压、压制型材产业化成套技术,设计开发专有引伸、冲压、压制、校形及整形装置,成功研制引伸部件、U型、L型、矩形管等钛合金型材,已应用在兵器等多个领域。
“我们的目标是开发高性能、低成本、大规格、轻量化型材,让钛合金在更多极端环境中替代传统材料。”李格妮如是说。
凭借在材料成型工艺领域的突破,西材三川成为国内唯一能提供钛合金关键零部件的供应商,收到中国航天员科研训练中心的感谢信,并且获得某空间站重点协作单位荣誉奖牌。
如今,西材三川正着力建设精密加工与成形生产线,聚焦航天、兵器、电子等领域的技术攻坚,通过热成形、精密加工、焊接集成等高技术门槛产品,实现关键材料与零部件的国产替代,为“国之重器”装上自主可控的“轻量心脏”。
轻装跨界
从“九天采样”
到“智造万物”
4月30日,记者走进位于阎良区(航空基地)的西安四方超轻材料有限公司(以下简称“四方超轻”)的生产车间,一批新型镁锂合金材料即将发往东部某电子企业。
如今,这家扎根阎良区(航空基地)近20年的知名企业,正将曾助力嫦娥五号采样返回、天问一号探秘火星的“黑科技”材料,转化为AR眼镜、笔记本电脑外壳等民用产品,开启从“九天采样”到“智造万物”的跨界征程。
记者在采访中了解到,作为主导制定我国首个镁锂合金国家标准的企业,四方超轻自主研发的镁锂合金以0.95克/立方厘米-1.65克/立方厘米的密度,刷新金属结构材料“轻量化”纪录——比铝合金轻约45%,较传统镁合金减重15%。
在某颗卫星上,这种材料应用于预埋件、支架和部分机箱机壳等部位,使卫星成功“瘦身”173千克,大幅提高了卫星的有效载荷;在天问一号火星探测器上,其优异的抗辐照性能为光谱仪等精密设备筑起安全屏障。
“在保证性能的基础上,减轻1克载荷,就能为航天器节省巨额发射成本,这正是我们‘多年磨一剑’的价值所在。”四方超轻副总经理夏民告诉记者。
超轻,并非这种材料唯一的“撒手锏”。实验室数据显示,其高温拉伸延伸率超过200%,可实现复杂精密构件的快速成型;阻尼系数是铝合金的3至5倍,能让航天器在剧烈震动中保持稳定;电磁屏蔽性能堪比专业防护设备,可保障精密仪器在太空强辐射环境中精准运行……
当航天荣耀照亮前路,这家国家级高新技术企业开始将目光投向更广阔的天地。依托与西安交通大学科研团队的合作,企业研发出LA43M等自主牌号,其合金强度较同类产品提升50兆帕/(克/立方厘米),适配多种不同的减重场景。
值得一提的是,在航展上斩获新订单的同时,四方超轻研发团队也用“配方革命”打开了民用市场——通过调整材料成分占比,研发团队开发出MLC001-MLC007系列压铸专用合金,使AR眼镜镜框生产成本降至传统工艺的十分之一;创新半固态压铸技术,让笔记本电脑外壳兼具轻盈质感与金属强度。
从高铁座椅到汽车轮毂,从医用骨钉到高端音响,“轻量化革命”正逐步覆盖至多个领域。
“我们努力挖掘材料更多的应用场景,就是要让‘国之重器’材料更好地走进百姓生活。”夏民拿着新下线的镁锂合金眼镜框架说道。
生产车间内,铸造、锻造、焊接等多条生产线高速运转着。如今,这家西北“镁专家”企业的发展版图仍在扩展。从助力卫星翱翔太空,到让电子产品更加轻薄耐用,四方超轻以“材料革命”叩开探索星辰大海之门,在为国铸剑的航程中,也点亮了万家灯火。
民生突围
钛金属“变身”健康消费品
钛金属,曾是专属于航空航天及海洋领域、具有重要战略意义的稀有金属。因其具有密度较小、高比强度、耐腐蚀和生物相容性等特点,成为西安庄信新材料科技有限公司(以下简称“庄信科技”)打开民用市场的“钥匙”。
如今,这一“金属贵族”正通过庄信科技的技术革新,转化为触手可及的消费产品。5月6日,记者走进庄信科技,探访钛金属从“工业瑰宝”到民生精品的转型之路。
在庄信科技的生产车间内,年产30万只钛杯的产线正高速运转,纯钛保温杯、炊具、户外装备等产品从这里走向千家万户。
“目前,我们生产的杯壶产品,很好地体现出钛的优势。”庄信科技生产部负责人李晓峰告诉记者,例如杯子更轻便、耐腐蚀,稳定性更高,不会析出镍、铬等重金属,消费者在使用过程中更加放心。
“钛有良好的生物相容性,已应用于种植牙、置换关节、心血管支架等医疗领域。”庄信科技相关负责人罗丽娟表示,纯钛正以无重金属析出、亲生物、保鲜等特性打开新的健康消费市场,涉及茶饮、母婴等多个领域。
市场验证了健康消费的潜力。记者在多个网购平台上看到,定价二三百元的儿童钛水杯,凭借“零重金属析出”等特点,成为热卖品,部分单品售出超过2万个;钛炒锅以其轻量化设计备受中老年用户青睐,单手操作体验较好……
不难看出,消费者下单的背后,是钛材料从“高冷科技”向“生活刚需”的价值重构。
“从实验室到消费市场,我们用了8年。”罗丽娟坦言,“钛的本色灰沉沉的,而且触摸时容易留下指纹,使用中不美观。我们逐步改进技术,通过材料的热处理工艺和表面氧化处理,使钛金属表面具有冰花纹理和绚丽色泽。”
在产品研发过程中,庄信科技的研发人员始终坚持精品路线。杯口尺寸不合理、使用体验不好,改!轮廓曲线不协调,改!CMF(颜色、材料、表面处理)效果不理想,改!
为了尽可能完美地呈现产品设计理念,庄信科技在产品设计、结构实现、产品特点挖掘和命名等环节反复斟酌,前后经过10余稿的修改和调整,将空间利用到极致,使产品外观、功能和体验达成协调。
罗丽娟向记者展示获得国际CMF和IF设计奖的纯钛保温杯,冰花纹理与氧化后的绚丽色彩交相辉映,工业材料在科技人员手中变成了时尚单品。
记者了解到,针对钛材与不锈钢在硬度、模量等方面的不同,庄信科技创新模具设计,实现保温杯双层真空结构精密成型;攻克钛金属焊接氧化难点,使真空保温性能更佳;通过阳极氧化技术,开发出表面色彩、光泽、质感俱佳的产品。
如今,庄信科技生产的钛杯从“工业灰”跃升为“炫彩好物”,产品进入高端商超、茶文化渠道及线上平台销售。
“作为西安市钛及钛合金产业链上的企业,我们将立足自身技术优势,结合市场需求,开发出更多应用场景下的好产品,努力让健康钛消费品走进千家万户。”罗丽娟说。
记者注意到,随着钛产业的不断发展,钛金属在消费品领域的应用范围逐渐扩大——这个曾深藏功名的“金属贵族”,正在“锅碗瓢盆”中书写新的产业传奇。
【记者手记】
在西安触摸“太空金属”的温度
深度采访上述3家材料科技企业,记者最深的感受是:这些面向“星辰大海”的金属材料,正带着“航天级”的严谨与创新,悄然浸润到生活的“毛细血管”。
在西材三川的车间,800℃高温下成型的钛合金型材泛着冷光,却在工程师的描述中充满温度。“航天器减重1克,背后都是无数次材料配比的‘克克计较’”,一位工程师指着海洋环境中服役5年仍光亮如新的钛合金组件如是说。
此时此境,记者忽然理解,所谓“国之重器”的安全感,正是源于这种对每一道工艺的极致追求。
而在庄信科技,冰冷的金属化作生活美学的载体。企业负责人展示的钛杯系列产品,冰花纹理与渐变色彩颠覆了记者对钛本身“工业灰”的认知。尤为触动人心的是,研发过程中10余版的修改,这背后是“让航天材料接地气”的执着——科技不再是实验室的抽象概念,而是触手可及的安心。
让记者倍感惊喜的是四方超轻的“跨界实验”。看着镁锂合金从卫星“瘦身”利器变成AR眼镜的轻盈镜框,听着企业负责人谈“让火星探测器材料走进写字楼”,记者忽然读懂“材料革命”潜藏着的双重密码:在阎良区(航空基地)的车间里,它们是支撑“嫦娥”“天问”的硬核力量;在东部电子企业的生产线上,它们又化作指尖可触的科技温度。
从航空航天到民生消费,变的是应用场景,不变的是“把不可能变成可能”的创新基因。
这些“太空金属”的跨界故事,本质上是新质生产力发展的生动实践。新材料的“变形记”,既需要“仰望星空”的技术突破,托举起“大国重器”,也离不开脚踏实地的需求洞察,让民生温度不断提升。
文/图:西安报业全媒体记者 康乔娜
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