中試助力，高熵合金有了熔煉新工藝

——從實驗室跑向生產線（二）

設備轟鳴，震得地面微微發顫。5月8日，在北京理工大學唐山研究院，技術人員將多種高熔點、高密度的單質金屬放進一台一體化成形裝備。

在這裡，憑借超高溫潔淨熔煉等一系列核心技術，不起眼的金屬可以變成國家戰略產業不可或缺的高端材料，應用於半導體、光纖通信、航空航天、核能等高精尖領域。

“普通金屬按噸賣，而我們的高熵合金按克賣。”北京理工大學唐山研究院院長助理劉增猛說。

高熵合金是一種復雜特種合金，由5種及以上主元金屬組成，能耐極端高溫、抗強腐蝕，在惡劣環境中依然保持高性能。但長期以來，這類高端材料的制備技術一直被國外壟斷，制約了我國航空航天、海洋鑽探等領域的發展。

“不同金屬元素之間性質差異大、不相容，就像五六個人，性格不同、喜好不一，要把他們變成一個高度融合、不離不散的共同體，依托傳統熔煉工藝幾乎不可能。”北京理工大學高熵合金與數智化制造團隊負責人孫世海說。

歷經十年攻關，高熵合金與數智化制造團隊研發出超高溫潔淨熔煉技術，並按照相關理論打造原理樣機。

但當年打造出的首台樣機，許多零件都是“手攢”的——一個大罐體上，裸露懸挂著一堆電路板，由於不是標准化設備，大量測試指標達不到產品注冊要求。

從樣品到產品，中試是關鍵一環。

“前期研究經費已經用完，后續投入主要靠團隊‘化緣’。”孫世海告訴記者，設備要錢，場地要錢，材料要錢，這個階段僅靠自己打拼，太難了。

山窮水盡時，團隊找到了由北京理工大學和唐山市政府共建的北京理工大學唐山研究院。

研究院打造了先進功能材料科技成果中試平台，為他們提供1400平方米的車間，場地、水電費用全免，為團隊省下一大筆開支。設備研發需要零部件，平台幫助團隊在唐山本地尋找供應商，降低對接和交通成本。

2022年，這條中試產線在這裡“點火”。

孫世海忘不了第一次開爐時的場景。實驗室裡，熔煉設備一次只能處理5公斤原料，高熵合金在重力作用下自然凝固，表面光潔、內部致密。大家心想：放大到20公斤的規模，“小鍋”換“大鍋”，配方照搬，參數微調，能出多大問題？

設備打開的那一刻，所有人的心都沉了下去——取出的合金錠上，布滿了大大小小的孔洞，完全不能用。

重力成形的路走不通，團隊必須調整工藝。

他們借助中試平台的測試設備和工程師團隊，創新提出“負壓吸鑄”方案，用抽真空的方式，把金屬液“吸”進模具的每一條縫隙。

難題接踵而至。高溫導致設備密封件漏氣，真空度達不到要求，吸不成形﹔電力供應不足，設備運行忽快忽慢，熔體溫度波動劇烈﹔某些高活性金屬與空氣中的微量氧發生反應，生成雜質……

“這些在實驗室裡根本無法想象的技術挑戰，經過我們反復摸索，在中試平台都找到了答案。”孫世海說。

2024年，團隊攻克了復雜特種合金全純淨、均勻化熔煉技術，實現了從超高溫熔煉到粉末、絲棒材及零部件的一體化成形。流程大幅縮短，成品率從60%提升到90%以上，成本降低50%以上。這項成果獲得首屆金磚國家發明展金獎，並在日內瓦國際發明展上摘得銀獎。

為推動科技成果加速落地轉化，2025年，省科技廳對先進功能材料科技成果中試平台立項支持，鼓勵平台開放中試、研發、檢測、孵化等創新資源，打造京津科技成果中試首選地。

乘著政策東風，團隊成立寧谷科技（唐山）有限公司，入駐中試平台，享受專業的創業指導服務。同時，通過參加行業展會、資本對接會等，公司還結識了一大批上下游合作伙伴。

看好團隊的技術優勢和發展前景，前不久，北京一家投資機構主動找來，投資了2000多萬元。

政策好、有扶持，如今，寧谷科技已經拿到國內鈦合金龍頭企業的訂單，相關產品進入驗証階段。他們還進軍電子市場，服務手機高端制造。（記者王璐丹）