一提起卡脖子技術(shù),大家腦海里多半蹦出來(lái)的是光刻機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)這些熱門(mén)詞,好像咱們?cè)诟叨丝萍碱I(lǐng)域就只有追趕的份。
但很多人不知道,中國(guó)早已在另一項(xiàng)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)反超,手握一張讓西方巨頭坐立難安的技術(shù)王牌。
這項(xiàng)技術(shù)直接卡住了航空航天、國(guó)防軍工的命脈,美國(guó)企業(yè)三次帶著天價(jià)支票上門(mén)求購(gòu)都被直接拒絕,如今更是被國(guó)家列入禁止出口清單,半點(diǎn)技術(shù)細(xì)節(jié)都不對(duì)外泄露。
它就是華中科技大學(xué)張海鷗教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù),一個(gè)真正讓中國(guó)實(shí)現(xiàn)“反向卡脖子”的硬核存在。
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要搞懂這項(xiàng)技術(shù)有多牛,先說(shuō)說(shuō)以前造航空航天核心零件有多難。
就拿大飛機(jī)、火箭上的鈦合金部件來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)工藝得一步步來(lái):先澆筑成鑄坯,再加熱開(kāi)坯鍛造,接著經(jīng)過(guò)好幾次熱處理,最后還要用高精度五軸機(jī)床精銑加工。
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前前后后十幾道工序,光生產(chǎn)周期就得按月算,而且材料利用率還不到十分之一,往往幾噸重的原材料,最后只能做出幾百公斤的零件。
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更頭疼的是,整個(gè)過(guò)程容錯(cuò)率極低,稍微一個(gè)參數(shù)沒(méi)控制好就成了廢品,一個(gè)零件造價(jià)動(dòng)輒幾百萬(wàn)上千萬(wàn),成本高得嚇人。
張海鷗教授團(tuán)隊(duì)的鑄鍛銑一體化技術(shù),直接把這套復(fù)雜流程給顛覆了。
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簡(jiǎn)單說(shuō)就是把鑄造、鍛造、銑削三道關(guān)鍵工序,整合到一臺(tái)設(shè)備上完成。
打印的時(shí)候,設(shè)備一邊用國(guó)產(chǎn)電弧熔化普通焊絲,一邊用高頻微鍛錘對(duì)著剛?cè)刍慕饘僖悍磸?fù)沖擊,把金屬晶粒細(xì)化到微米級(jí)別,里面的氣孔、裂紋這些缺陷幾乎都能消除。
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這么一來(lái),以前要整條生產(chǎn)線、十幾道工序才能完成的零件,現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備就能一次成型,而且做出來(lái)的零件強(qiáng)度和韌性,比傳統(tǒng)鍛件還強(qiáng)。
成本方面更是驚喜。
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傳統(tǒng)金屬3D打印要靠進(jìn)口高功率激光器和昂貴的球形金屬粉末,而這套技術(shù)用的是國(guó)產(chǎn)電弧和普通焊絲,成本直接降到了原來(lái)的幾十分之一。
一臺(tái)設(shè)備就能替代一整條傳統(tǒng)鍛造生產(chǎn)線,占地小、能耗低,工人也不用再在高溫高壓的環(huán)境下干重體力活。
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更關(guān)鍵的是,它能打印出傳統(tǒng)工藝根本做不出來(lái)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),比如內(nèi)部帶冷卻通道的發(fā)動(dòng)機(jī)部件、蜂窩狀的輕量化支架,這些都是提升航空航天裝備性能的關(guān)鍵。
現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)不是實(shí)驗(yàn)室成果,早就批量應(yīng)用到了國(guó)之重器上。
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殲-20戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金大隔框、長(zhǎng)征火箭的儲(chǔ)箱大環(huán)件、C919大飛機(jī)的主起落架支柱,還有衛(wèi)星上的大型支撐框架,都是用它造出來(lái)的。
就在2025年10月,國(guó)內(nèi)公開(kāi)的470噸級(jí)超重型戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)項(xiàng)目里,核心的起落架部件也是靠這項(xiàng)技術(shù)制造的,而且已經(jīng)通過(guò)了73噸極限載荷測(cè)試,完全滿足戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)的高強(qiáng)度需求。
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另外,武漢光谷前不久還面世了用這項(xiàng)技術(shù)打印的C919大飛機(jī)高強(qiáng)鋁合金承力框,這可是飛機(jī)的“骨架”部件,以前制造要消耗幾噸材料、花費(fèi)數(shù)月時(shí)間,現(xiàn)在只用十分之一的原材料,一周就能完成,強(qiáng)度還比傳統(tǒng)工藝的產(chǎn)品高出一截。
這項(xiàng)技術(shù)的誕生,背后是張海鷗團(tuán)隊(duì)二十多年的堅(jiān)守。
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從1995年開(kāi)始,張海鷗就投身金屬3D打印研究,早期嘗試激光熔粉末打印的時(shí)候,做出來(lái)的零件強(qiáng)度低、廢品率高,忙活半天全是廢鐵。
但他沒(méi)放棄,反而想到把鍛造的核心技術(shù)融入打印過(guò)程。
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2009年國(guó)家數(shù)控機(jī)床重大專項(xiàng)啟動(dòng)后,他帶著妻子王桂蘭教授和學(xué)生們?nèi)硇耐度牍リP(guān),十幾年里經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次失敗和調(diào)試。
2013年,團(tuán)隊(duì)終于做出第一批樣件,證明了“邊打印邊鍛打”的可行性;2016年,第一臺(tái)可用設(shè)備問(wèn)世;2018年通過(guò)工信部鑒定,九位院士一致認(rèn)定這項(xiàng)技術(shù)是國(guó)際首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先。
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技術(shù)成功的消息一出來(lái),國(guó)外企業(yè)就找上門(mén)了。
其中美國(guó)企業(yè)先后三次來(lái)到武漢洽談,出價(jià)從8億元一路漲到30多億元,想把技術(shù)買(mǎi)回去,但都被張海鷗教授直接拒絕了。
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2020年8月,商務(wù)部和科技部直接把這項(xiàng)技術(shù)列入禁止出口清單,編號(hào)183506X;2023年修訂清單時(shí),對(duì)技術(shù)的管控要求更嚴(yán)了,就是為了守住這份核心戰(zhàn)略資產(chǎn)。
目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)量產(chǎn)交付了五百多臺(tái)套這種設(shè)備,最大成型尺寸能達(dá)到12米×4米×3米,新一代超大型設(shè)備都已經(jīng)用來(lái)打印重型運(yùn)載火箭的整體箭體結(jié)構(gòu)段了。
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而且技術(shù)還在不斷升級(jí),適用的材料從鈦合金擴(kuò)展到了高溫合金、鋁合金、高強(qiáng)度鋼等多種類型,打印速度、精度也在持續(xù)提升。
反觀國(guó)外,還在沿用“先打印后鍛造”的老路子,性能比咱們差了兩代,完全沒(méi)跟上這種“邊打印邊鍛打”的革命性思路。
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要知道,這項(xiàng)技術(shù)的戰(zhàn)略意義一點(diǎn)不亞于光刻機(jī)。
光刻機(jī)卡的是芯片產(chǎn)業(yè)的脖子,而鑄鍛銑一體化技術(shù)卡的是航空航天、兵器和核電核心部件的脖子。
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以前全球只有美國(guó)、俄羅斯等少數(shù)國(guó)家能制造大型鈦合金承力件,咱們只能依賴進(jìn)口;現(xiàn)在有了這項(xiàng)技術(shù),不管是多大尺寸、多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件,咱們都能自主制造,設(shè)計(jì)自由度和質(zhì)量穩(wěn)定性都大幅提升,在軍用和民用航空航天領(lǐng)域徹底實(shí)現(xiàn)了翻身。
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鑄鍛銑一體化技術(shù)的突破,是中國(guó)自主創(chuàng)新路上的生動(dòng)縮影。
它不僅解決了大型高端金屬零件制造的瓶頸,更讓咱們?cè)陉P(guān)鍵領(lǐng)域掌握了主動(dòng)權(quán)。
核心技術(shù)買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái),只有自己牢牢掌握在手里,才有真正的底氣。
未來(lái)隨著技術(shù)的持續(xù)迭代,中國(guó)在高端裝備制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來(lái)越明顯,這份靠堅(jiān)守和創(chuàng)新?lián)Q來(lái)的成果,也終將支撐起更多國(guó)之重器的崛起。
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