齊魯網(wǎng)·閃電新聞5月27日訊 近日，第十五屆中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新大會在北京舉行。中國石油大學(xué)（華東）材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的表面工程團(tuán)隊(duì)申報(bào)的項(xiàng)目“耐磨耐蝕減摩表面處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲2023年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎。

車削、銑削？不夠。鉆孔攻絲不足。熱處理？還差點(diǎn)意思。在這些機(jī)械加工之后，關(guān)鍵零部件的性能未必能很好地達(dá)到預(yù)定要求。各種表面處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它運(yùn)用物理、化學(xué)等技術(shù)手段來“揚(yáng)長避短”——既保持基體材料固有的特征，又賦予表面化所要求的各種性能，從而適應(yīng)各種惡劣工作環(huán)境，增強(qiáng)其工作壽命。

在中國石油大學(xué)（華東），由韓彬教授、曹寧教授率領(lǐng)的表面工程團(tuán)隊(duì)一直在為突破表面處理的關(guān)鍵技術(shù)奔波忙碌。

“據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有約80%的零部件失效源于磨損和腐蝕。”博士期間就從事相關(guān)材料研究的韓彬心里很清楚，我國作為世界制造業(yè)大國，琢磨提升表面處理技術(shù)，就要從創(chuàng)新耐磨耐蝕減摩技術(shù)下手，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效。

韓彬、曹寧決定，分別從激光表面改性輔助、新型預(yù)處理增強(qiáng)及新型滲劑的離子滲氮/滲硫、固體滲碳等方向著手研究。歷經(jīng)10多年科技攻關(guān)，終于發(fā)明出了表面工程成套技術(shù)，解決了不同工況下的磨損腐蝕和零部件延壽等理論技術(shù)難題，為相關(guān)技術(shù)的國產(chǎn)化替代，助力企業(yè)“提質(zhì)增效”夯實(shí)根基。

2007年，由于含硫污水的嚴(yán)重腐蝕，勝利油田的柱塞泵磨損、腐蝕率居高不下，平均每個柱塞泵工作時(shí)間僅有1000小時(shí)。停產(chǎn)更換，既要增加人員維修的成本，又要承擔(dān)停產(chǎn)的成本。不停產(chǎn)更換，磨損、腐蝕將導(dǎo)致泵體的風(fēng)險(xiǎn)隱患持續(xù)加大，一旦造成泄漏將會造成更大的人員、財(cái)產(chǎn)損失。

有沒有一種技術(shù)能減少更換頻次或者說延長使用壽命呢？恰逢此時(shí)，油田向高校發(fā)出了“英雄令”。韓彬敏銳地捕捉到其中的產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)遇，果斷“揭榜掛帥”，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了科研攻關(guān)。

要高效？要適應(yīng)性廣？要涂層質(zhì)量高？要可控性高？一個接一個的技術(shù)問題接踵而至。韓彬追蹤國際科技前沿發(fā)現(xiàn)，一種叫做“激光熔覆”的技術(shù)正在國內(nèi)外的航空航天、動力裝備、機(jī)械工業(yè)等行業(yè)“大放異彩”，可在短時(shí)間內(nèi)完成大面積涂層的快速制備，熔覆層厚度范圍可調(diào)，可取代電鍍、熱噴涂、堆焊等傳統(tǒng)技術(shù)。

韓彬決定將激光熔覆技術(shù)引入科研中來，通過將金屬粉末或涂層材料與基材表面快速熔融、凝固，從而在基材表面形成一層新的涂層，實(shí)現(xiàn)表面強(qiáng)化及復(fù)合改性。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)過后，團(tuán)隊(duì)終于厘清了激光非平衡熱力學(xué)條件下組織結(jié)構(gòu)演變規(guī)律，提出了激光表面改性輔助離子滲氮/滲硫復(fù)合處理技術(shù)，達(dá)到了性能目標(biāo)，如同給零部件穿上“三級護(hù)甲”。

“復(fù)合改性處理后，摩擦系數(shù)降低了30.9%，耐磨性能提升3倍，即讓每個柱塞泵工作時(shí)間提升到了3000小時(shí)以上?！表n彬介紹，該技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)與安全的動態(tài)平衡。

如今，激光表面改性輔助離子滲氮/滲硫復(fù)合處理理論與技術(shù)已在山東高原油氣裝備有限公司等企業(yè)推廣應(yīng)用，強(qiáng)力支撐了石油鉆桿、抽油泵以及相關(guān)產(chǎn)品和零部件的表面強(qiáng)化技術(shù)革新，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，近三年新增銷售額7億元，新增利潤1.5億元。

除了在生產(chǎn)領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，成套表面處理技術(shù)還服務(wù)于民生領(lǐng)域。2011年，曹寧在與青島西海岸醫(yī)院的口腔科大夫及義齒生產(chǎn)廠商的交流中，發(fā)現(xiàn)了表面技術(shù)在種植牙領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)遇。

鈦合金是現(xiàn)階段主流的種植牙材料，既因?yàn)槠涫且环N輕、強(qiáng)、耐腐蝕、生物相容性好的金屬材料，又因?yàn)槠渫獗韴?jiān)硬且其內(nèi)部的韌性非常好，受到大眾好評。

但此前國內(nèi)技術(shù)不是很成熟，無法保證純鈦種植體兼具表面強(qiáng)度和整體韌性的要求，因此市場上以外國進(jìn)口的種植體為主。為了攻克這一技術(shù)難題，曹寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員通過五年多的實(shí)驗(yàn)，按照醫(yī)療器械國家標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)了新型固體滲碳劑，并且形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)專利，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)固體滲碳技術(shù)在定制化口腔純鈦種植體中的應(yīng)用。

“由于很好地控制成本價(jià)格，讓銷售價(jià)格更親民，用戶那里反饋效果良好，不少醫(yī)療機(jī)構(gòu)都愿意采購。”曹寧表示，在這項(xiàng)專利技術(shù)的加持下，近三年來參與研發(fā)的合作企業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入近1.5億元，新增利潤1700余萬元。

良好的社會效益讓團(tuán)隊(duì)成員越發(fā)信心滿懷，在面對未來時(shí)紛紛表示將繼續(xù)秉持科學(xué)家精神，深入對功能材料相關(guān)領(lǐng)域的研究，服務(wù)國家能源轉(zhuǎn)型和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

閃電新聞記者 劉繼順 通訊員 楊安 報(bào)道