這兩天隨著十九大的勝利召開，一些振奮人心的新名詞被大家熱議著。未來的中國將要建設(shè)成為科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國隧膏、航天強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國嚷那、交通強(qiáng)國胞枕、數(shù)字中國，而廣大科技人員也奮力走在實(shí)現(xiàn)這些宏偉目標(biāo)的路上魏宽。

今天的節(jié)目我們要關(guān)注一種叫做錸的金屬腐泻。這種金屬很稀缺，每年全世界的產(chǎn)量?jī)H僅只有40多噸湖员，它非常昂貴贫悄，價(jià)格與白金的價(jià)格相仿瑞驱。它之所以價(jià)值連城，還因?yàn)樗诤娇蘸蛧乐圃鞓I(yè)中能發(fā)揮非常重要作用窄坦。

不斷打破國外壟斷 中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件國際領(lǐng)先

在河北廊坊科技園唤反，一款為無人機(jī)和商務(wù)機(jī)而設(shè)計(jì)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)正在進(jìn)行150小時(shí)試車，考核發(fā)動(dòng)機(jī)在各種狀態(tài)下技術(shù)性能和可靠性及壽命等綜合指標(biāo)鸭津。

中國科學(xué)院工程熱物理所所長(zhǎng)朱俊強(qiáng)：150小時(shí)做完了旧搔，首飛保證就沒問題了，可以到不同高度進(jìn)行試飛了沫跨，這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)基本定型仿扩。

十三五期間，我國啟動(dòng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)祖销，航空工業(yè)持續(xù)發(fā)力种鳖，不斷縮小與國際一流發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的差距。

中國科學(xué)院工程熱物理所輕型動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室實(shí)任徐綱：這一款渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)它的耗油率夕荆、壽命指標(biāo)都達(dá)到了國際先進(jìn)水平哈滥，國內(nèi)也是個(gè)空白，所有的零件都是自主設(shè)計(jì)添毒、自主生產(chǎn)喷总，尤其是像里面的高溫的單晶渦輪葉片，實(shí)際上就是可以說發(fā)動(dòng)機(jī)里面加工的難點(diǎn)中的難點(diǎn)植西。

單晶葉片處于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中溫度最高柳卒、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位宫屠，是航空產(chǎn)品第一關(guān)鍵零件列疗，它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

在這臺(tái)1000公斤推力的發(fā)動(dòng)機(jī)中心浪蹂，核心部件就是眼前這60片單晶葉片作彤。發(fā)動(dòng)機(jī)將空氣進(jìn)行壓縮之后壓入燃燒室，在有限的空間內(nèi)和燃料發(fā)生劇烈燃燒乌逐，產(chǎn)生猛烈的燃?xì)鈬娚淞鳎苿?dòng)這些葉片高速旋轉(zhuǎn)创葡，讓看似單薄的零件迸發(fā)出驚人的動(dòng)力浙踢，每一片葉片輸出的馬力都相當(dāng)于一臺(tái)2.0排量的SUV汽車，溫度大概在1720多度灿渴。

在1700度的高溫之下洛波，普通金屬是不夠耐熱的。生產(chǎn)單晶葉片骚露，就一定離不開一種珍貴的稀有金屬-錸蹬挤。

在成都航宇超合金技術(shù)有限公司缚窿，我們見到了單晶葉片生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的金屬—錸。這是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素锤塘，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)者是德國化學(xué)家妨舟，因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小伦够，比鉆石更難以獲取邦叶。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的報(bào)告，全球探明的錸儲(chǔ)量?jī)H為2500噸左右绅厘。錸的價(jià)格跟白金的價(jià)格相仿尺笼，一克大概需要兩三百塊錢。

能夠提純錸金屬的缤纽，是成都航宇超合金技術(shù)有限公司的母公司林下，這是一家上市的礦業(yè)公司。2010年讨绝，這家公司在其下屬的陜西省洛南縣黃龍鋪鉬礦區(qū)礦山中斟探到錸腋芜，儲(chǔ)量達(dá)到176噸，約占全球儲(chǔ)量的7%驱劳，僅次于智利幻狈、美國、俄羅斯和哈薩克斯坦驻子。近年來灿意，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，錸消費(fèi)量的年均增長(zhǎng)率為3%崇呵，雖然價(jià)格不菲缤剧，卻一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

成都航宇超合金技術(shù)有限公司董事長(zhǎng) 張政：我們?cè)瓉碜畛醯南敕ㄊ前彦n生產(chǎn)出來域慷。交給國內(nèi)的用戶荒辕。我們每年增加我們的收益，對(duì)上市公司就是一個(gè)很好的幫助犹褒。

美國是最大的錸金屬消費(fèi)國抵窒，控制著全球銷售市場(chǎng)，一直處于壟斷地位叠骑。由于錸可以廣泛應(yīng)用于噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)李皇，全球約80%的錸用于生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其在軍事戰(zhàn)略上有重要意義宙枷。為了維持在航空工業(yè)的優(yōu)勢(shì)地位掉房，美國和其它一些西方國家常年針對(duì)中國進(jìn)行材料和技術(shù)封鎖。

成都航宇超合金技術(shù)有限公司副總經(jīng)理 宋陽：它有一些區(qū)域是限制中國人進(jìn)入的昏个，他們不希望這樣的一些技術(shù)機(jī)密蟋扩，或者是技術(shù)信息被中國所了解和掌握捉肄。

越是封鎖，就越說明航空發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)略重要性南翻，就越需要突破常苍。礦業(yè)公司董事長(zhǎng)張政拍板做了一個(gè)重要的決定：自己生產(chǎn)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的單晶渦輪葉片。

2012年7月与沪，國務(wù)院印發(fā)《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》嫩属，將航空裝備產(chǎn)業(yè)列為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)中的第一個(gè)項(xiàng)目，明確提出要突破航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心關(guān)鍵技術(shù)陨柴，加快推進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化瞄惑。國家層面大力倡導(dǎo)，然而生產(chǎn)設(shè)備的采購卻面臨著巨大的困難——國外巨頭再次相對(duì)中國進(jìn)行技術(shù)封鎖苞番，生產(chǎn)設(shè)備中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——熱處理爐因?yàn)槲鞣絿业姆怄i卡了殼漓楣。

幾大航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)公司所使用的，都是航空工業(yè)專用的一級(jí)熱處理爐锭化。但是因?yàn)槲鞣絿业膰?yán)密封鎖链患，能夠生產(chǎn)這類設(shè)備的廠商根本無法將設(shè)備銷售給中國的企業(yè)，而國內(nèi)的企業(yè)也只能生產(chǎn)二級(jí)爐瓶您。

宋陽：二級(jí)爐麻捻，就是溫度差正負(fù)5度，從正負(fù)3到正負(fù)5度呀袱，這一點(diǎn)點(diǎn)的差距贸毕，設(shè)備的結(jié)構(gòu)熱處理之后的效果差距是非常明顯的。

時(shí)間不等人夜赵，專家組另辟蹊徑明棍，嘗試用電子行業(yè)的一級(jí)熱處理爐來替代傳統(tǒng)的航空工業(yè)一級(jí)熱處理爐。這種跨行業(yè)的混搭在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域是一個(gè)前所未有的大膽嘗試寇僧，成功與否誰都沒有把握摊腋，幸運(yùn)的是這個(gè)爐子比原來想象的，正負(fù)3度的偏差更低嘁傀，它正負(fù)只偏差了2.1度兴蒸，這幾乎是比一級(jí)爐還要精密。

解決好了熱處理爐的問題细办，但他們緊繃的神經(jīng)依然沒有絲毫放松宁路。因?yàn)檎麠l生產(chǎn)線依然還差一臺(tái)單晶澆鑄環(huán)節(jié)最重要的設(shè)備—單晶爐。幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)辛辱，他們又找到英國一家單晶爐的供應(yīng)商，提出了定制化要求遣睦。

宋陽：剛開始的時(shí)候它對(duì)于一個(gè)中國的廠商能夠生產(chǎn)單晶葉片唱忠，他們更多是想賣一臺(tái)設(shè)備到中國來旷糟，但是并沒有想幫助我們把這件事給做成。

2015年7月22日临卿，成都航宇第一批產(chǎn)品出爐巾鹰，合格率一鳴驚人。這家專業(yè)的單晶爐制造商不由得對(duì)這位行業(yè)新入者另眼相看楷象。

成都航宇超合金技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)張政：這個(gè)成品率高到這個(gè)爐子的生產(chǎn)商都很高興其摘，他專門飛過來跟我們慶祝了一次，他做了幾十年的這個(gè)專業(yè)設(shè)備烘俱，實(shí)驗(yàn)性開爐的第一爐產(chǎn)品均天，做到全球最高的成品率。

成都航宇超合金技術(shù)有限公司副總經(jīng)理宋陽：我覺得中國這么多年的這個(gè)經(jīng)驗(yàn)绘辈，凡是國外對(duì)中國進(jìn)行封鎖的恢着，靠著我們自己的自力更生艱苦奮斗，我們都能夠在這個(gè)領(lǐng)域取得突破财破。

0.5公斤零件撐起400公斤重量 中國航天器試水3D打印

為了突破西方對(duì)于中國的核心技術(shù)封鎖掰派，中國的企業(yè)家、科學(xué)家大膽實(shí)踐左痢、勇于創(chuàng)新靡羡，不僅是造出了被西方國家壟斷的錸金屬核心部件，還創(chuàng)造出了新的金屬制造方式俊性。

2017年9月20日略步，世界頂尖的金屬3D打印設(shè)備制造商德國斯棱曼公司與一家中國公司簽下了合作協(xié)議，與一家中國公司成立聯(lián)合應(yīng)用研發(fā)中心磅废，將展開針對(duì)中國市場(chǎng)的應(yīng)用研發(fā)纳像。

金屬材料的3D打印技術(shù)門檻高，難度大拯勉，附加值高竟趾，金屬3D打印的產(chǎn)值也占到了整個(gè)3D打印行業(yè)的80%以上。在金屬3D打印方面宫峦，西方國家的技術(shù)也長(zhǎng)期領(lǐng)先于中國回象。而如今，金屬3D打印正在越來越多地出現(xiàn)在中國制造的高端裝備上涮舔，這讓世界領(lǐng)先的企業(yè)东呻，也注意到了中國企業(yè)在這個(gè)方面取得的創(chuàng)新和成(24.380, 0.31, 1.29%)就。

中國航天科技(27.800, -0.55, -1.94%)集團(tuán)五院的展廳骂蒙，濃縮了中國空間飛行器研制的主要成果草吠，這些航天器對(duì)于減少重量的要求，可謂是嚴(yán)苛之極殷缝，因?yàn)槊吭黾右豢说闹亓苛怯纾蜁?huì)給發(fā)射帶來很高的成本程堤，并且會(huì)加大航天項(xiàng)目的復(fù)雜性，甚至直接影響到整個(gè)方案的可行性扁奔。為了減輕每一克的重量谍线，研究人員從材料和結(jié)構(gòu)上想了任何可能的辦法。

中國航天科技集團(tuán)五院總體部增材制造技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)理張嘯雨：這個(gè)就是我們目前工程上最輕的材料暖谚，叫蜂窩夾層結(jié)構(gòu)工斤，這種結(jié)構(gòu)里面全部是蜂窩，然后上下的面用的是碳纖維节猿。這種碳纖維非常昂貴票从，它的一公斤差不多要比那個(gè)同等重量的黃金還要貴一些。

減輕重量是不懈的追求沐批。碳纖維材料纫骑，加之蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，這幾乎已經(jīng)達(dá)到了減重的極限九孩，但是工程技術(shù)人員對(duì)此還是不滿意先馆，他們希望重量再降低一些√杀颍可是煤墙，如何才能實(shí)現(xiàn)新的突破呢？

位于北京市昌平區(qū)的一間廠房宪拥，正在生產(chǎn)著鈦合金仿野、鋁合金、不銹鋼等多種金屬的零部件她君。但是與其它的冶金廠房不同脚作，在這里，記者看不到金屬鍛造的大型設(shè)備狈合，也看不到很多的技術(shù)工人操作卓瞻，只看見一臺(tái)臺(tái)3D打印的機(jī)器在忙碌地工作著。

這個(gè)金屬打印技術(shù)叫激光選區(qū)熔化捏描，使用激光照射預(yù)先鋪展好的金屬粉末更扰，使其成形固定。

經(jīng)過兩天時(shí)間肘蜘，制造過程終于接近尾聲装呢，技術(shù)人員小心翼翼地將“打印機(jī)”中多余的粉末掃去，一個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜和精巧的鈦金屬立方體顯現(xiàn)出來讽空。

鑫精合激光科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理孫峰：鈦合金在我們冶金行業(yè)乌烫，是一種非常難成形的一種材料牌號(hào)，它的冶金工藝非常的復(fù)雜，通過我們這次3D打印工藝忍症，把這么難做的一個(gè)鈦合金等跳，通過我們3D打印工藝，呈現(xiàn)出這樣一個(gè)輕量化的結(jié)構(gòu)來廉屑。

在制造業(yè)中，傳統(tǒng)制造的方式是 “減材制造”档玻，它是利用已有的幾何模型工件怀泊，用工具將材料逐步切削、打磨误趴、減少霹琼，最終成為所需要的零件。而3D打印則恰恰相反凉当，它是根據(jù)一個(gè)數(shù)字三維文件枣申，在一個(gè)完全沒有任何材料的平面上，一點(diǎn)點(diǎn)逐層打印看杭、添加材料忠藤，最終形成一個(gè)三維整體，這就是所謂的3D打印楼雹，也被稱為“增材制造”模孩。

這樣一個(gè)邊長(zhǎng)20厘米左右的立方體，如果用傳統(tǒng)的金屬鑄造工藝制造贮缅，重量至少要在5公斤以上榨咐，而這個(gè)零件的重量卻只有0.5公斤，只有以前的十分之一焕鲸，大大減輕了重量忿韧，卻具備高強(qiáng)度。孫峰現(xiàn)場(chǎng)給我們做了一個(gè)演示落寡。

將近100公斤的孫峰成止，整個(gè)人站在這個(gè)立方體上都沒有問題，孫峰告訴我們蚣枝，它最大的承受力在300到400公斤响攘，那可能是800倍到1000倍的載荷。

目前歼呼，在我國很多飛機(jī)千有、船舶甚至航天器的重要零部件上，都可以見到金屬3D打印的身影犁捕。無論是飛機(jī)胶向、船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)、零部件，還是運(yùn)載火箭裕坊、空間航天飛行器包竹、無人機(jī)等航空航天設(shè)備，金屬3D打印部件正在悄悄地取代著傳統(tǒng)制造的零件籍凝，并給航空航天等高端制造提供了更多的可能周瞎。航天器上很多大大小小的零件，都可以用這種結(jié)構(gòu)來替代原有的較為笨重的金屬饵蒂。甚至一根頭發(fā)絲声诸，就可以吊起來一個(gè)體積不小的衛(wèi)星上的小零件。

孫峰：它的輕量化效果非常的好退盯，整個(gè)零件它的減重達(dá)到了30%以上彼乌，它給咱們整個(gè)火箭發(fā)射這一塊，成本節(jié)約了幾百萬渊迁，甚至上千萬人民幣的一個(gè)效果慰照。我們傳統(tǒng)制造業(yè)來說，制造一顆衛(wèi)星它可能需要幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間琉朽，通過我們3D打印工藝實(shí)現(xiàn)整個(gè)衛(wèi)星的機(jī)構(gòu)毒租，可能只需要十幾天的時(shí)間，一顆小的衛(wèi)星可以打出來漓骚。

3D打印作為一項(xiàng)前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)挖毅，已經(jīng)成為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要推動(dòng)力。然而衬咐，多數(shù)的設(shè)備和工藝尚不成熟倡搞，還無法批量打出穩(wěn)定、耐用晨偿、高性能的工業(yè)品來哥峡，處在“模型制造”和實(shí)驗(yàn)階段。但是這種情況正在發(fā)生變化诊踢，我國的金屬3D打印正在不斷地向尖端制造靠攏惋蛉。

在鑫精合的廠房里，一個(gè)大型的鈦合金航天器零件脸鸿，即將在這臺(tái)由中國民營企業(yè)自主研發(fā)的大型金屬3D打印機(jī)里誕生鹅但。

與小型的精密的金屬3D打印機(jī)的技術(shù)不同，大型的打印機(jī)采取了另一種不同的技術(shù)方式——同軸送粉工藝显艘。而中國在這項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)走在了世界的先列协熙。目前，能用3D打印技術(shù)制造出達(dá)到鍛造水平的金屬部件的國家炭庙，只有德國饲窿、美國煌寇、中國等少數(shù)幾個(gè)。而鑫精合批量制造大型鈦金屬結(jié)構(gòu)件的能力已經(jīng)在國際領(lǐng)先逾雄。

這種激光“打印”金屬粉末的工藝阀溶，使得金屬材料冷卻凝固速度極快，組織細(xì)小鸦泳，力學(xué)性能優(yōu)異银锻，也具備了像鍛件一樣的高強(qiáng)度。

直徑4米的航天器部件拆分成6個(gè)2米左右的大零件做鹰，3D打印并加工后徒仓，再進(jìn)行整體焊接。在過去誊垢，這樣巨大的金屬件從開模具到鍛造，再到機(jī)械加工症见，是個(gè)非常浩大的工程喂走，通常需要一年時(shí)間才能完成，而用3D打印的方式谋作，僅需要3-6個(gè)月兵故。

張嘯雨：可能我們最快的在明年，或者是后年都會(huì)有發(fā)射的型號(hào)來去做這樣的一個(gè)嘗試缩棉。我們大概現(xiàn)在有60件到100件的產(chǎn)品已經(jīng)是在完成了制造折甸，而且已經(jīng)開始裝星，已經(jīng)開始做整星級(jí)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)颂梆。

習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出：創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力闷邑，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。我們要瞄準(zhǔn)世界科技前沿览雁，強(qiáng)化基礎(chǔ)研究峦拥，實(shí)現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破胜通。當(dāng)前歧坚，我國在創(chuàng)新能力建設(shè)方面持續(xù)發(fā)力，迎來了收獲果實(shí)的時(shí)節(jié)宅溃。中國科技整體能力正從以跟蹤為主到跟蹤和并跑沛药、領(lǐng)跑并存的新階段，我們相信甚负，加速前行的中國創(chuàng)新將會(huì)給我們帶來越來越多的驚喜柬焕。

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