“我們致力于解決鈦合金加工難、材料貴兩大難題，讓‘鈦’高端走向‘鈦’親民。”云航時代（重慶）科技有限公司（簡稱“云航時代”）總經(jīng)理趙波說，通過公司的等離子體球化技術(shù)，讓鈦合金原材料綜合利用率提升至90％左右，成本較行業(yè)平均水平降低30％左右，讓“可上九天下深洋”的鈦合金“飛入尋常百姓家”。

　　云航時代由中國航天空氣動力技術(shù)研究院牽頭發(fā)起成立，專門從事新材料尤其增材制造、金屬注射成形用高溫金屬粉體材料及新型非金屬固體粉末材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，致力于為高端制造提供最優(yōu)新材料解決方案及增值服務(wù)。

圖片云航時代生產(chǎn)廠房外景。（企業(yè)供圖）

　　因鈦合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、耐磨和耐腐蝕等特點，正逐漸成為消費(fèi)電子領(lǐng)域炙手可熱的新材料。去年以來，iPhone、小米、三星、OPPO等手機(jī)品牌已不同程度應(yīng)用該材料。

　　據(jù)民生證券測算，隨著鈦合金3D打印工藝運(yùn)用，預(yù)計到2027年有望拉動鈦材用量約6886噸，按照廣泛應(yīng)用的退火鈦TiAl6V4（TC4）不含稅價21．68萬元／噸，對應(yīng)價值量14．93億元。

　　“我們預(yù)計未來3－5年，鈦合金材料在消費(fèi)電子領(lǐng)域運(yùn)用將呈現(xiàn)指數(shù)級增長。”趙波談到。

3D打印讓魔法變?yōu)楝F(xiàn)實

　　那么，在這一廣闊市場，目前存在哪些難點？云航時代如何突破？

　　趙波告訴記者，首先面臨的就是加工難。傳統(tǒng)的減法制造工藝（CNC工藝）采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切削，然后按照需求進(jìn)行工藝焊接。但因鈦合金硬度高、延展性差的特點。CNC工藝在面對復(fù)雜結(jié)構(gòu)時，就存在加工難度大、材料浪費(fèi)高、效率低、良品率低、產(chǎn)線占地大、成本高的問題。采用CNC工藝，綜合來看只有20％的材料利用率。

　　這就需要加工技術(shù)革新，云航時代生產(chǎn)的鈦合金球形粉末，適用于3D打印工藝，用增材方式成型，避開了CNC加工的難點，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件生產(chǎn)上效率更高、可定制性更強(qiáng)。

圖片云航時代正在進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。（企業(yè)供圖）

　　“我們把鈦合金原材料制成超細(xì)的球形粉末，再采用最新的3D打印技術(shù)，一次性既可基本制成所需結(jié)構(gòu)件，解決了鈦合金因為硬度高原因難以加工、良品率低等問題。”趙波說，3D激光掃過的地方，球形粉末會產(chǎn)生反應(yīng)，從而借此來塑造自己所需要的結(jié)構(gòu)件，“現(xiàn)在相當(dāng)于就用激光掃描幾遍‘沙子’，你想要的結(jié)構(gòu)件造型就能生產(chǎn)出來。”

　　趙波舉起桌上的一個結(jié)構(gòu)件向記者展示，可以看到這個鈦合金結(jié)構(gòu)件有微小孔間的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。“這要采用傳統(tǒng)的加工方式難以加工制造，現(xiàn)在采用3D打印，將原來設(shè)計出來無法實現(xiàn)的一些功能都實現(xiàn)了，讓魔法變成了現(xiàn)實。”

好技術(shù)更需要好材料

　　3D打印一般采用鈦合金粉末為原材料，就像打印機(jī)需要墨盒一樣，鈦合金金屬3D打印質(zhì)量好壞主要取決于這鈦合金粉末原料，而這更是云航時代的強(qiáng)項。

　　在制造工業(yè)方面，球形粉末材料制備方法主要包括氣霧化法、旋轉(zhuǎn)電極法、等離子體球化法等。在材料主要性能指標(biāo)方面，3D打印金屬粉末必須同時滿足粉末實心率高、粒徑小、球形度高、一致性高、流動性好等要求。不然3D打印成形件中容易出現(xiàn)裂紋、孔隙等缺陷，帶來良品率不足等問題。

　　對于三類不同制備工藝，趙波給記者打了比方對比。

　　氣霧化法就像“吹泡泡”，把鈦合金原材料融化，然后吹成一個個球形，但這就帶來大小力度不均，“泡泡”大小不均，空心率等問題，造成球形度差、空心粘接，進(jìn)而影響3D打印效果。這一生產(chǎn)方式只有50％左右能夠滿足3D打印需求。

　　旋轉(zhuǎn)電極法就像“雨傘”甩水珠，將鈦合金原材料加熱成液體，然后甩出一個個球形。這里面問題在于甩出來的球形大小不一樣，每顆球形的粒徑也不同，從而粒徑粗大、成本高昂，滿足3D打印所需粒徑的球形粉末產(chǎn)量低。成品率只有不到10％。

　　云航時代采用的等離子體球化法通過企業(yè)自主研發(fā)的百千瓦級感應(yīng)耦合等離子體粉體球化裝置，直接對破碎所得粉體進(jìn)行球化處理，讓所制備的粉體不存在“空心粉”“衛(wèi)星粉”等缺陷。

圖片云航時代生產(chǎn)的球形粉末材料。（企業(yè)供圖）

　　“相當(dāng)于我們先把鈦合金原材料碾碎，像篩沙子一樣，留下大小顆粒度相似的不規(guī)則粉末，然后通過加熱融化表面，再加之冷卻急劇收縮，從而形成球形度好、晶粒細(xì)小、組織致密的粉體。”趙波談到，這一技術(shù)讓鈦合金原材料綜合利用率達(dá)到了90％左右，帶來了成本大幅下降，為鈦合金的全面應(yīng)用提供了市場前提。

　　目前，云航時代在兩江新區(qū)龍盛新城已建立約5000平方米的生產(chǎn)專用廠房，并于2022年建成首條金屬球形粉體生產(chǎn)線，2023年開始第二期生產(chǎn)線建設(shè)，預(yù)計今年達(dá)到高品質(zhì)成品粉末年產(chǎn)能90噸。

　　同時，在業(yè)務(wù)開拓方面，云航時代正與國內(nèi)外頭部消費(fèi)電子廠商進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品聯(lián)合驗證，未來還將向生命健康、汽車、生活用品等領(lǐng)域滲透。

　　“現(xiàn)在我們已經(jīng)完成產(chǎn)線建設(shè)，正處于產(chǎn)能爬坡階段，預(yù)計2025年左右將迎來一個市場大爆發(fā)，剛好我們也將處于上量階段，做好了充分的市場準(zhǔn)備。”趙波充滿信心。

　　從2021年落戶以來，云航時代已經(jīng)由最初的3人，發(fā)展到現(xiàn)在的80人左右，趙波表示這離不開兩江新區(qū)的大力支持。

　　“當(dāng)初選址時候，因為生產(chǎn)設(shè)備特殊要求，需要樓層凈高超7米，面積約5000平方米。兩江招商集團(tuán)工作人員帶著我們走遍了龍盛新城、水土新城等地，幫我們對接選址，現(xiàn)在我們準(zhǔn)備擴(kuò)充產(chǎn)能，又找到他們也是欣然應(yīng)允。”趙波點贊兩江新區(qū)營商環(huán)境，“我們目前準(zhǔn)備新一輪融資，兩江新區(qū)有關(guān)部門也正積極幫助我們對接。”

　　與此同時，云航時代也積極與兩江協(xié)同創(chuàng)新區(qū)以及重慶大院大所對接，加強(qiáng)科研合作與人才培養(yǎng)，目前在重慶本地吸納60余名人才。

　　未來，云航時代將重點突破鈦合金粉末，加強(qiáng)鎢粉、鉬粉、鉭合金粉等領(lǐng)域突破，成為高性能、高質(zhì)量、可定制化高端金屬粉末材料供應(yīng)商。