在济南莱芜,一所高职院校正以扎实的科研攻关,助力改变我国高端耐磨材料长期依赖进口的格局。
图1 团队成员进行文献调研
莱芜职业技术学院地处”钢铁之城”莱芜,与泰山钢铁、山钢集团等龙头企业毗邻而居,区位与产业优势得天独厚。学校建有山东省粉末冶金先进制造重点实验室、碳化钛陶瓷工程技术研发中心、粉末冶金技术研发中试基地等多个高水平科研平台,并与莫斯科钢铁合金学院共建了粉末冶金及复合材料国际实验室。依托这些平台优势,学校组建了一支以学生为骨干的科研团队,聚焦高端刀具、精密模具等长期被国外企业垄断的领域,围绕”以钛代钨”技术路线发起攻关。
图2 粉末冶金及复合材料国际实验室
之所以选择”以钛代钨”,源于清晰的科学判断:碳化钛(TiC)密度约为传统碳化钨(WC)的三分之一,却兼具高硬度与优异的耐磨、耐蚀性能,是实现刀具模具轻量化、降低对战略性矿产钨依赖的重要方向。
依托学校粉末冶金国际实验室与产教融合资源,团队历经两年攻关,在碳化钛规模化生产上突破了三项核心技术:
碳热还原一步法——较传统工艺将合成温度由约 1800°C 降至 1400°C,制备成本降低 20% 以上;
预合金化界面强化技术——将材料缺陷率由 25%~30% 降至 8% 以下;
PVD 低温涂层与智能检测技术——实现产品无损全检,合格率稳定在 95% 以上。
经具备资质的检测机构依据相关标准检测,团队制备的碳化钛粉体纯度达 99.9%,粒度分布均匀;与传统 WC 基硬质合金对照样相比,耐磨性提升约 23%、耐蚀性提升约 30%,综合性能达到国内先进水平。
图3 团队成员协同攻克技术难题
科研成果要落地,离不开产教融合的”最后一公里”。学校先后与泰山钢铁集团、浪潮集团等企业共建特色产业学院。其中,与泰山钢铁集团共建的泰山钢铁学院成效显著,2022届、2023届毕业生在泰钢就业率达 85.2%,企业满意率达 98%。团队研发的 TiC 碳化钛钢结硬质合金热轧导卫轮,已在泰山钢铁集团完成试用验证。在 1800 公里外的攀枝花国家钒钛高新技术开发区,一条覆盖粉体合成、界面强化、涂层检测全流程的中试线正加速推进。此外,学校深度参与国家有色金属行业产教融合共同体建设,在新材料领域的行业影响力持续提升。
从实验室到生产线,从莱芜到攀枝花,这所高职院校和她的学生团队用行动证明:产教融合的路子,走得通,也走得远。