提起金属,人们通常想到的是坚固、易成型,却经不起反复弯折,但有一种材料打破了这种认知——非晶合金(俗称金属玻璃),它外表像金属、内部结构却如同玻璃,凭借高强度、高硬度和超强弹性极限,能一次压铸成复杂精密小件,是高端制造零部件的理想材料,却因工业生产条件苛刻、造价极其昂贵,长期难以普及应用。
包头稀土研究院联合东北大学以稀土合金化为突破口,借助稀土钇改良成分体系与全套制备工艺,使制造成本大幅下降的同时,各项性能显著提升,让这一性能拉满的新材料,从实验室走进人民生活,服务社会发展。
在包头稀土研究院中试线,科研人员为记者展示了这一材料强大的抗折弯性能。“折叠屏手机能够反复弯折几十万次、任意角度悬停,其关键转轴支架用的就是含有稀土钇的非晶合金,最近还在人形机器人柔性齿轮进行试用,进一步提升其细微关节灵活度。可以说,这款新材料十分适配当下高端制造业需求,市场前景十分广阔。”
惊艳的应用表现并非一蹴而就,而是源于二十多年前的一次关键突破。2000年,项目团队发现在锆基非晶合金体系中添加稀土钇,能够显著提高合金体系的非晶形成能力,有效降低合金制备对高纯原料及超高纯环境的依赖。
在此基础上,项目团队围绕稀土合金化非晶合金及非晶复合材料的工程化应用,制定了“应用需求牵引—关键瓶颈凝练—科学问题突破—关键技术创新—工程化应用验证”的总体技术路线,开创并引领了国内外稀土合金化锆基非晶合金的研究与发展。
团队以稀土合金化锆基非晶合金体系为研究对象,以工业级原料应用和低成本制备为目标,针对稀土加入方式等关键科学问题,系统研究稀土合金化影响机制,开发出适用于工程化应用,低成本、高强度、高玻璃形成能力的非晶合金材料,并同步形成了从理论设计、材料开发、工艺控制、装备研制到产业化应用的完整技术体系,使我国率先实现了非晶合金及复合材料工程化示范应用,制备技术与产业化能力达到国际领先水平。
如今,这款材料不仅有效解决了我国高端装备领域关键材料“卡脖子”难题,还在消费电子、人形机器人、生物医学、汽车制造、航空航天、国防等多领域落地,市场需求量逐年攀升,赋能更多行业向高端化发展。
一款新材料、一项重稀土领域新突破,闯出了多条赛道齐头并进——这款稀土新材料以优异性能和亲民价格,完成了从珍稀实验室材料到应用端“爆品”的价值进阶,这既是我国新材料领域自主创新的一个缩影,也是包钢集团持续强化企业科技创新主体地位,由包钢制造迈向包钢创造的生动实践。