十二五期間，我國正在持續(xù)推進新型飛機和新型航空發(fā)動機的研制。幾位材料專家和航空設(shè)計所的設(shè)計師們意識到，高端鈦合金和高溫合金材料是航空工業(yè)的命脈，而鈦合金和高溫合金球形粉末將是金屬3D打印的戰(zhàn)略性關(guān)鍵材料。

經(jīng)過充分調(diào)研與深思熟慮后，他們?yōu)槲覈叨私饘偾蛐畏勰┎牧蠂a(chǎn)化規(guī)劃出來一條全新的技術(shù)路線——采用超高轉(zhuǎn)速等離子旋轉(zhuǎn)電極離心霧化技術(shù)制備高品質(zhì)金屬球形粉末。

這幾位專家就包括中國工程院院士張平祥——西安歐中材料科技有限公司（簡稱“歐中科技”）董事長。張平祥院士為人低調(diào)，他帶領(lǐng)的歐中科技也是如此。

歐中科技企業(yè)規(guī)劃圖

作為西北有色金屬研究院（集團）下屬的專業(yè)從事鈦合金、高溫合金和特種鋼等金屬球形粉末及粉末冶金制件生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，歐中科技建有國內(nèi)首條超高轉(zhuǎn)速（30000rpm）等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化（SS-PREP）金屬球形粉末工業(yè)化生產(chǎn)線，截止2020年6月，已開發(fā)100多種牌號的金屬粉末產(chǎn)品，并在航空航天、3D打印、生物醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

值得一提的是，歐中科技雖是2013年注冊成立，但其生產(chǎn)設(shè)備直到2016年才基本到位，2017年正式投產(chǎn)，2019年企業(yè)營收超過5000萬元，連續(xù)兩年翻番，從前三季度情況看，2020年還將繼續(xù)高速增長。雖然目前年產(chǎn)值規(guī)模并不大，但在投資人眼里，歐中科技發(fā)展?jié)摿薮螅以谶x擇合伙人方面又十分“挑剔”。

01

國產(chǎn)3D打印用鈦合金和高溫合金粉末的崛起

伴隨著航空航天以及增材制造技術(shù)的發(fā)展，近20年來我國鈦合金材料發(fā)展一路高歌猛進。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前在國內(nèi)鈦合金材料市場中，能批量生產(chǎn)航空航天級高端鈦合金材料的企業(yè)主要有西部超導(dǎo)、寶鈦股份、西部材料、陜西天成、湖南金天等企業(yè)；而能夠生產(chǎn)中低端鈦合金材料的企業(yè)，在“中國鈦谷”——陜西寶雞遍地開花。

縱觀整個鈦材行業(yè)，不難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用在中低端的鈦材產(chǎn)能已經(jīng)過剩，而高端鈦材基本能滿足我國航空航天領(lǐng)域的需求。

“尤其是‘十二五’之后，國內(nèi)鈦材標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)得到了大幅度提高，無論是美系還是俄系牌號的鈦合金，一公斤都不進口也沒問題！各種成分和性能要求的鈦合金材料國內(nèi)都能生產(chǎn)，只是高端鈦材國內(nèi)成本略高。”歐中科技副總經(jīng)理賴運金博士向《大國之材》表示。

提起國產(chǎn)高端鈦合金材料，賴運金打趣地說到，人們常常把高端材料“卡脖子”掛在嘴邊，但這在鈦合金材料領(lǐng)域卻不存在。

20世紀(jì)90年代以來，增材制造（3D打印）技術(shù)因與傳統(tǒng)制造技術(shù)具有巨大差異，儼然已成為工業(yè)領(lǐng)域的研究熱點，難加工的鈦合金和高溫合金材料也被推廣應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件打印。

盡管能做鈦合金和高溫合金材料的企業(yè)不勝枚舉，但能穩(wěn)定生產(chǎn)3D打印用高端鈦合金和高溫合金粉末的企業(yè)卻少之又少，歐中科技就是其中之一。

多年來，由于國內(nèi)鈦合金和高溫合金球形粉末制備技術(shù)落后，3D打印尤其是SLM所需的鈦合金和高溫合金細(xì)粉大量依賴進口，嚴(yán)重制約了我國增材制造（3D打印）技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

創(chuàng)立之初，歐中科技就瞄準(zhǔn)了我國航空發(fā)動機的“一盤兩片”瓶頸關(guān)鍵材料——鈦合金和高溫合金。在航空飛行器的結(jié)構(gòu)部件中，發(fā)動機是核心，而發(fā)動機的核心又是“一盤兩片”。“一盤”即渦輪盤，“兩片”即導(dǎo)向葉片和工作葉片。

在張平祥院士的嚴(yán)苛要求下，歐中科技的鈦合金和高溫合金等高端金屬粉末材料站上了航空航天應(yīng)用的高起點，此后這家企業(yè)更加執(zhí)著于追求增材制造和粉末冶金用高品質(zhì)的鈦合金和高溫合金粉末材料。

據(jù)賴運金介紹，歐中科技采用SS-PREP技術(shù)生產(chǎn)的超細(xì)鈦合金和高溫合金球形粉末，純凈度高、球形度好、基本無空心粉和衛(wèi)星粉、流動性好、松裝密度和振實密度高，目前已有20余個品種粉末產(chǎn)品成功應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域多個不同類型、不同復(fù)雜程度的鈦合金和高溫合金增材制造關(guān)鍵部件打印，并在多個重點型號上裝機應(yīng)用。

通過“引進、消化、吸收、再創(chuàng)新”的方式，歐中科技組建了國內(nèi)首條超高轉(zhuǎn)速等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化（SS-PREP）金屬球形粉末工業(yè)化生產(chǎn)線和國內(nèi)首條高溫合金粉末盤“超高轉(zhuǎn)速PREP＋熱等靜壓HIP”（SS-PREP Disk）短流程生產(chǎn)線。

憑借過硬的鈦合金、高溫合金等金屬粉末制備技術(shù)和豐富的產(chǎn)品種類以及定制化的服務(wù)，這家企業(yè)成功成為航天科技、航天科工、中國航發(fā)、航空工業(yè)、鉑力特、飛而康、西北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、中科院金屬所等航空航天以及增材制造知名企業(yè)和科研院所的原材料供應(yīng)商。

02

探索醫(yī)療“金礦”

3D打印理論上可以實現(xiàn)任何單一或多金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造提供了全新方法。而鈦合金和高溫合金3D打印技術(shù)，不僅解決了精密結(jié)構(gòu)件的加工難題，還進一步擴大了鈦合金和高溫合金的應(yīng)用范圍。

“中國是擁有最多鈦合金牌號的國家，因為我們有美系、俄系以及自主研發(fā)的牌號，現(xiàn)在國內(nèi)三個系列的牌號加起來超過70種。”

賴運金介紹道，無論是打印零部件還是原材料，專用標(biāo)準(zhǔn)缺失是3D打印工程化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)階段面臨的突出問題。“即使制訂了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容也比較粗淺，很多都是從粉末冶金或者傳統(tǒng)鍛鑄件的標(biāo)準(zhǔn)移植過來的。”

十三五期間，賴運金曾參與多個增材制造重點研發(fā)項目，親歷了歐中科技這兩年遇到的各類技術(shù)挑戰(zhàn)。

回憶起2017年參與科技部增材制造與激光制造重點研發(fā)項目論證，賴運金感觸頗深。“當(dāng)時重點研發(fā)計劃指南專門給大尺寸航空件結(jié)構(gòu)件的增材制造設(shè)立了一個項目，雖然制坯還是用傳統(tǒng)的模鍛或自由鍛，但某些難加工的精細(xì)結(jié)構(gòu)則使用了3D打印技術(shù)來彌補傳統(tǒng)鍛造技術(shù)的不足。”

這也讓他更加篤定，傳統(tǒng)鍛件與3D打印結(jié)合技術(shù)也會是未來的一個發(fā)展趨勢，而歐中科技采用SS-PREP技術(shù)制備的金屬球形粉末尤其適合該技術(shù)。

突破航空航天級高品質(zhì)金屬粉末后，歐中科技開始探索新的應(yīng)用方向——生物醫(yī)療。

由于鈦合金具有高強度、低密度、無毒性以及良好的生物相容性，如今已經(jīng)成為人工關(guān)節(jié)、骨創(chuàng)傷、牙種植體、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫(yī)用產(chǎn)品的首選材料。

知己知彼方能百戰(zhàn)百勝。布局醫(yī)療領(lǐng)域之前，歐中科技曾做過大量的市場調(diào)研和行業(yè)法律法規(guī)識別，這讓做慣了航空航天用高端金屬粉末材料的歐中科技，對金屬粉末材料質(zhì)量控制有了更進一步的認(rèn)識。

“航空航天領(lǐng)域用的金屬粉末旨在追求某些突出性能指標(biāo)，例如高強度、高韌性、高疲勞壽命以及耐高低溫等等，因為這些優(yōu)異、極致的性能將直接影響到航空航天裝備性能的挖掘潛力，所以大家會不計成本地追求單向指標(biāo)的高性能；但生物醫(yī)療用金屬粉末，需要在價格可接受的情況下，追求高穩(wěn)定性、高成熟度和通用性以及生物相容性等。”

經(jīng)過充分的市場調(diào)研后，歐中科技選擇了齒科等骨骼用生物醫(yī)用金屬粉末入局醫(yī)療。“現(xiàn)在國內(nèi)做生物醫(yī)療用鈷鉻合金球形粉末的企業(yè)不多，再加上國內(nèi)很多粉末企業(yè)或者銷售商目前還沒有CFDA資質(zhì)。”

盡管其擁有的相關(guān)牌照可以助力歐中科技在醫(yī)療材料及植入物領(lǐng)域大放異彩，但這家企業(yè)卻變得更加謹(jǐn)慎，決定暫時放棄醫(yī)療植入物3D打印巨大的市場空間，繼續(xù)扎根基礎(chǔ)材料研究，打磨粉末材料制備技術(shù)。

“我們更愿意花成本和精力繼續(xù)提高完善行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因為在生物醫(yī)療用材料產(chǎn)業(yè)鏈，如果出現(xiàn)醫(yī)療糾紛往往會追溯到原材料。”

憑借著做好行業(yè)護城河的信念，歐中科技這幾年先后通過了國際質(zhì)量管理體系（ISO9001）、國際宇航質(zhì)量管理體系（AS9100D）、國際醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系（ISO13485）、國家醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊（CFDA）等第三方認(rèn)證，旨在把醫(yī)療用3D打印金屬粉末的入局門檻做得更高。

在生產(chǎn)和質(zhì)量副總王慶相博士的帶領(lǐng)下，經(jīng)過生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量和管理團隊兩年多的共同努力，2020年6月，歐中科技取得了陜西省第一張醫(yī)療用金屬粉末CFDA認(rèn)證。

“下一步我們會考慮布局生物醫(yī)療用高端金屬粉末材料。” 針對未來在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展前景，賴運金信心十足。

03

反攻海外市場

據(jù)介紹，歐中科技掌握了鈦合金、高溫合金、不銹鋼等特種金屬球形粉末及粉末成型件制備技術(shù)、??????REP設(shè)備裝置設(shè)計優(yōu)化等方面的核心技術(shù)，近三年獲得授權(quán)專利20余項，先后獲得陜西省知識產(chǎn)權(quán)示范企業(yè)、陜西省“專精特新”中小企業(yè)、全國科技型中小企業(yè)、工信部增材制造“一條龍”應(yīng)用計劃示范企業(yè)和國家級高新技術(shù)企業(yè)等稱號。

其實，PREP球形粉末制備工藝最早源于美國，后來在俄羅斯發(fā)展起來。歐中科技通過引進消化吸收再創(chuàng)新，掌握了超高轉(zhuǎn)速離心霧化（SS-PREP）金屬球形粉末制備全套技術(shù)，并率先將該技術(shù)推廣應(yīng)用于鈦合金超細(xì)粉制備。

“中國大量生產(chǎn)俄系牌號，而歐美一般不生產(chǎn)俄系牌號，所以中國在做俄系牌號的鈦合金高端粉末具有天然的優(yōu)勢。”

這讓歐中科技占據(jù)了極佳的出口優(yōu)勢。作為少數(shù)可以反向出口3D打印金屬粉末的國內(nèi)企業(yè)，歐中科技的金屬粉末質(zhì)量可與國外企業(yè)媲美，其出口額一度占總營收額的30%以上。

因此，靠高品質(zhì)產(chǎn)品取勝的歐中科技也曾被國外企業(yè)盯上，有國外企業(yè)甚至找上門談收購事項，但都被歐中科技拒絕了。

“一是擔(dān)心國內(nèi)高端金屬粉末材料被‘卡脖子’，另外國外企業(yè)的一貫‘套路’就是：中國做不了的時候，中低端產(chǎn)品天價賣，高端產(chǎn)品限制賣；而一旦國產(chǎn)化突破后，又用‘跳樓低價’把國內(nèi)廠商扼殺在襁褓之中，等國內(nèi)企業(yè)經(jīng)營不下去的時候，再反向把你收購。”

雖然產(chǎn)品質(zhì)量得到眾多同行和競爭對手的認(rèn)可讓賴運金感到欣慰，但他十分清楚歐中科技的使命。作為典型的國有控股混合所有制企業(yè)，這家獨具個性、管理方式新穎的企業(yè)卻常常被外界誤認(rèn)為是私營企業(yè)。

歐中科技團隊合影

這支以中國工程院院士張平祥和陜西省高層次科技領(lǐng)軍人才梁書錦博士為帶頭人的團隊大多是年輕人，平均年齡不到27歲，對此賴運金有自己的判斷：“很多年輕人研發(fā)的產(chǎn)品或者技術(shù)，無論從效率還是綜合性能指標(biāo)，都比我們預(yù)期要好很多。”

除了重視年輕人的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，這家企業(yè)還推出了合理化建議獎勵激勵制度，打通了一線員工反饋意見和建議的通道。“真正能提出可行性建議的往往是一線員工，針對設(shè)備操作、質(zhì)量管控、技術(shù)研發(fā)、流程管理等基礎(chǔ)工作的持續(xù)改進，他們最有發(fā)言權(quán)。”

站在3D打印的風(fēng)口，歐中科技似乎已經(jīng)萬事俱備，因此賴運金非常看好企業(yè)的未來。但他強調(diào)，目前歐中科技的銷售收入基數(shù)不大，研發(fā)投入約占銷售收入的20%，未來即使銷售額呈井噴式增長，也要保證每年的研發(fā)投入占10%以上。

“實體經(jīng)濟尤其是新材料產(chǎn)業(yè)，如果哪天不持續(xù)投資固定資產(chǎn)和技術(shù)研發(fā)，就意味著企業(yè)的發(fā)展要走下坡路了。”據(jù)賴運金介紹，目前歐中科技在金屬粉末制備技術(shù)及特種設(shè)備領(lǐng)域申請了100多項發(fā)明專利，未來還會以每年10%-20%的專利數(shù)增長，預(yù)計到上市時會積累到近300項專利技術(shù)。

過去，歐中科技曾把不少資本拒之門外，因此被投資人打上“挑剔”的標(biāo)簽。為此，賴運金解釋道：“我們與資本是雙向選擇，如果資本與公司發(fā)展理念不一致，未來勢必會影響公司的長遠(yuǎn)發(fā)展。”

盡管眼下還需要不斷投入人力物力以鞏固核心技術(shù)和行業(yè)地位，但歐中科技似乎已經(jīng)把命運之舵掌握在自己手中。

【個人簡介】

賴運金，工學(xué)博士，教授級高級工程師，畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任西安歐中材料科技有限公司副總經(jīng)理，陜西省九三學(xué)社科技委員會委員。長期從事鈦合金和高溫合金等特種金屬材料研發(fā)及推廣應(yīng)用工作。作為項目負(fù)責(zé)人或骨干主持和參與重點研發(fā)計劃、國際科技合作等材料研發(fā)和工程化應(yīng)用類國家級項目10余項；以第一作者或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利30余項，主持或參與國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂5項。獲西安經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)高端人才、西安市D類人才、陜西省科技進步獎和中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎等榮譽。受聘為西北工業(yè)大學(xué)、西安理工大學(xué)和長安大學(xué)兼職指導(dǎo)教師。

【企業(yè)簡介】

西安歐中材料科技有限公司擁有國內(nèi)首條超高轉(zhuǎn)速等離子旋轉(zhuǎn)電極金屬球形粉末生產(chǎn)線，專注于特種金屬球形粉末和粉末冶金研發(fā)及生產(chǎn)；產(chǎn)品涵括鈦合金、高溫合金等100多種牌號，主要應(yīng)用于航空航天、增材制造（3D打印）、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。

依托西安市院士專家工作站和西安市3D打印用金屬粉末材料工程技術(shù)研究中心等創(chuàng)新研發(fā)平臺，歐中科技先后承擔(dān)國家省市級各類科研項目60余項，申請專利100余項。被認(rèn)定為西安市科技小巨人企業(yè)、陜西省“專精特新”中小企業(yè)和國家級高新技術(shù)企業(yè)等，通過了國際質(zhì)量管理體系（ISO9001）、國際宇航質(zhì)量管理體系（AS9100D）、國際醫(yī)療器械質(zhì)量管理體系（ISO13485）、國家醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊（CFDA）等。

【產(chǎn)品簡介】

超高轉(zhuǎn)速等離子旋轉(zhuǎn)電極鈦合金和高溫合金球形粉末

產(chǎn)品規(guī)格：粉末粒度15-250微米；

技術(shù)指標(biāo)：

SS-PREP鈦合金粉末：球形度≥92%，增氧量≤100ppm，霍爾流速<30s/50g，松裝密度≥55%，振實密度≥60%，空心粉≤0.5%；

SS-PREP高溫合金粉末：球形度≥94%，增氧量≤50ppm，霍爾流速<14s/50g，松裝密度≥55%，振實密度≥60%，空心粉≤0.5%，非金屬夾雜個數(shù)<5個/kg。

應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天增材制造（3D打印）結(jié)構(gòu)及功能部件、冷噴涂及熱噴涂功能部件、高端裝備用粉末冶金部件等。

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