情系钨业革新敢为天下先行——记国家钨材料工程技术研究中心主任吴冲浒教授<br/>

情系钨业革新敢为天下先行——记国家钨材料工程技术研究中心主任吴冲浒教授

2011-11-04陈婷婷朱刚刚

科学中国人 2011年7期

关键词：硬质合金刀具

本刊记者陈婷婷朱刚刚

情系钨业革新敢为天下先行
——记国家钨材料工程技术研究中心主任吴冲浒教授

本刊记者陈婷婷朱刚刚

吴冲浒教授获2009年“福建省科技重大贡献奖”

传说中，盘古不能忍受混沌世界的黑暗，于是用神斧劈向四方，逐渐使天空高远，大地辽阔。从此世界开始变得明亮而有生气……

上世纪80年代以前，中国钨材料领域正处在历史的混沌时期，整个行业事倍而功半，人们都在苦苦的探索，想要找到一个颠覆黑暗的洞口。身为钨材料专家的现任国家钨材料工程技术研究中心、厦门钨业技术中心主任的吴冲浒教授自然也加入了这支队伍。于是，他将自己多年来在有色冶金领域中摸爬滚打积累的丰富经验化作利斧，劈向钨产业中最顽固的黑暗，终于为中国钨材料领域的发展开辟了一个崭新的世界！

问渠那得清如许，为有源头活水来

世界大国和工业发达国家，无不将钨材料作为重要战略物资加以储备和应用。钨及钨合金具有高熔点、高硬度、高密度、高强度和应用广泛的特点。自20世纪初，钨第一次被用于硬化合金的工业化制造以来，其产品由初级品到深加工品，种类繁多，包括机械切削刀具、矿山凿岩钻具、耐磨零件等。钨已是现代工业不可替代的重要工具材料，直接影响到制造业的发展和国家经济、军事安全。但在钨的开发和利用方面，我国在相当长的一段时期内却被世界远远的抛在了后面。直到厦门钨业的出现，才使我国在钨材料开发利用领域有了真正的转机，钨冶炼技术领跑国际。

上世纪80年代初，我国的钨冶炼仍然在采用传统工艺，同时也承受着传统工艺弊端带来的不利因素，如：复杂的冶炼流程导致了操作人员劳动强度大、劳动环境条件差的状况，极大的影响了劳动生产率的提高；冶炼过程中释放出的大量含酸碱的三废对环境造成了严重的污染；矿石溶出和除杂过程落后的工艺，造成钨的大量流失，以至于在相当长的一段时期内，我国的钨金属回收率不足85%，而同时期国际上的回收率却可以达到95%；这种方法还造成巨大的能耗，当时，国际先进技术冶炼一吨仲钨酸铵（APT）的能耗仅需2.1吨标煤，而我国最先进技术的能耗也在3.2吨标煤以上……

由于技术的落后，直接导致了我国在国际钨产业上的被动受制局面。我国只能出口大量低端的原始材料，进口高端产品。这样的损失是极其惊人的。我们可以算一笔账：当时，我国每年卖出的钨原料两万多吨价值4亿多元，而用这笔钱买回的高端钨产品仅有几百吨。

“这笔帐，我算着心疼！”

带着这样的心情，面临钨技术几乎全面告急的环境，历史的机缘，厦门钨业进入钨产业领域。作为当时企业技术带头人，吴冲浒踏入了钨的浩瀚世界。从此，如何使中国从“钨大国”变为“钨强国”成了他义不容辞的责任。

然而，挑战传统并不是一件容易的事。当问题变得千头万绪，让人一时不知从何入手时，一句诗提醒了他。

“问渠那得清如许，为有源头活水来”。对！就从源头抓起，从钨冶炼技术革新开始！

当时，为了改造传统的酸法和碱法冶炼技术，原湖南有色金属工业局总工程师胡兆瑞提出一种用离子交换法代替传统流程中的除杂和转化环节。虽然这种方法仍无法解决除杂过程中除钼的问题，并且对环境带来的其它污染，较之传统方法也有过之而不及；甚至该方法因尚未解决前后衔接的配套技术，不能用于大规模工业化生产，而被业界断言“只能用于试验的流程”；现实中，国内几个采用该方法的企业也因无法排除其中的难题而相继倒闭……但是，仅仅凭它有效缩短了工艺流程这一点，就足以吸引众多研究者的目光。

“当时，我们单位要在钨上做文章，形势很清楚地摆在我们的面前。传统的冶炼方法，不用考虑，是必须淘汰的；剩下撷取‘离子交换法’的合理成份，配合解决有关问题，这条路是可以选择和借鉴的，要尽快建立一种全新的钨冶炼技术。”

有了明确的思路，吴冲浒和他的团队成员们很快找到了问题的死穴——如何提高矿石溶出率、如何解决吸附效率周期变化以提高解析率和除杂率、如何获得除钼方法达到提高结晶率。只要化解这三个难题，一切问题便迎刃而解。一时间这三个难题成了众矢之的，吴冲浒等人向着这三个靶子发起了猛烈的攻势，前后进行了263项技术革新。

科技部副部长曹建林同志视察中心工作

“很幸运，我们很快找到了解决的方法。”

吴冲浒提到的方法，正是后来高效、环保的“新型碱法钨冶炼技术”。很快，新技术得以运营投产，并很快见到了效益。该技术使矿石的溶出率由原来的97%提高到99.2%，离子交换率从97.5%上升到99.75%，结晶率也从80%提高到了96%以上，能耗降至1.27吨标煤，总金属回收率从82—85%提高到96.4%以上。

这些数字意味着，按现在全国的规模，该技术每年可以为国家节约6000多吨的钨矿，这相当于六个国家大型矿山的产量。难怪1985年世界钨业巨头瑞典SANDVIK公司的副总裁前来厦钨参观的时候会惊叹：“厦钨的冶炼技术世界第一！”果然，若干年后，由于厦门钨业钨冶炼产品质量和成本的优势，导致国外钨冶炼企业纷纷退市。

百尺竿头更进一步

随着我国钨冶炼技术在国际领域内领先地位的确立，吴冲浒率领的钨材料科研团队，开始向钨领域的更高端产品——硬质合金的技术革新进军了。

硬质合金被誉为“工业的牙齿”，广泛应用于航空、航天、国防、核工业、信息、能源等高科技制造领域。合金的性能由合金的组织结构和成分决定，碳化钨是制备硬质合金的主要原料，要想优化硬质合金性能，首先要优化碳化钨，而碳化钨的物理性能是其品质中最棘手最重要的难题。

可是，在那个时候，我国对于碳化钨物理性能还几乎没有足够明确的概念，产品的粒度粗略的分成了细、中、粗三个区间，再想细分，就得听天由命；对国外厂商提出的准确粒度指标和粒度分布要求，众多生产企业便一筹莫展。这种状况，使我国当时的钨粉、碳化钨被拒绝于国际市场之外。

科学是严谨的，怎能“听天由命”呢？

“优化碳化钨的物理性能最大的技术难关就是平均粒度以及粒度分布的控制。”吴冲浒解释到，“碳化钨具有遗传性，碳化钨的粒度控制精度和粒度分布不好，则很难做成好的组织结构的硬质合金，也就是说，合金的强度、硬度和韧度等性能都会不理想。那样的话，品质低档产品是要被市场淘汰的。”

吴冲浒教授在生产现场做指导

与美国客户洽谈

当时，金鹭公司购买了国内知名企业的制粉技术，但因产品品质低劣被国内市场拒之门外，更别谈出口了，仅在试验阶段就已让处于萌芽的企业陷入迷茫！

下一步怎么办？

不服输、不认命的吴冲浒，把自己关进了实验室，经过整整两个星期的研究探索，他终于得出结论——“中国几十年的制粉技术，一定是个错误！必须彻底打破原来的技术思路”！

物理学专业毕业的他，站在一个独特的角度，似乎发现了什么。不久后，他提出了“快速—高温还原/碳化”的技术思路，并立马组织试验。

“吴总，我们成功了！真是一条‘牛皮’曲线！”现场的一位技术员兴奋的向他报告试验结果。几乎一夜之间，中国最优秀的钨粉末横空出世。

在厦钨金鹭公司出口钨粉末之前，中国还不能出口一颗钨粉末产品。该产品一面世，就被推到了市场的最高峰，受到了欧洲、美国、日本等国家和地区的欢迎，改变了我国一直以来只有钨矿石、APT和氧化钨这些低端原料出口的被动局面，迈开了向钨粉、碳化钨高级材料出口转移的步伐，撞开了中国中高端钨制品出口的大门。

后来，厦钨金鹭公司依托该技术，承担了国家科技攻关项目“高性能钨粉碳化钨关键技术及关键设备的综合开发”，建成世界最大规模的生产线。

欲穷千里目更上一层楼

俗话说“人往高处走水往低处流”，科学技术亦是如此。当吴冲浒成功解决了钨粉、碳化钨的制造技术难题之后，便把目光瞄准了超细粉的研究工作。

用于精密刀具的超细晶合金，其优异性能举世瞩目，它在高速、高精度、长寿命的现代数控加工中起了重要作用。

上世纪90年代初，国际上只有一两个国家在研究生产超细粉的技术，并且在国际市场上仅有少量的超细晶硬质合金出售。这样的苗头很是能吸引吴冲浒的目光。钨产业链必须不断向前发展，我们的技术必须不断更新，中国必须有自己的超细钨粉！

经过了解和归纳，吴冲浒发现，虽然在世界上不少的实验室中，制造超细粉的技术花样百出，但是真正可以用于工业生产的却只有两种。

1994年，作为日本最大的钨原料供应商，吴冲浒受邀到某公司参观，“我有幸看到了日本的‘秘密武器’——直接碳化法。”虽然只是在严密的监控下看了一眼，但是在技术一线工作了多年的吴冲浒一下子就明白了其中的玄机，对整个流程的机理以及装置心中有数了。可贵的是，他并没有盲目的崇拜，而是提出了自己的想法：“这样流程太复杂，有弊端——产出的产品一定是一种多相或者粒度分布太宽的产品。”就这样，在日本认为自己的技术天下第一的骄傲中，吴冲浒开始构思自己的核心技术了。

不久后，美国某大公司带着自己的超细粉制造技术找到了吴冲浒，希望寻求合作，条件是由厦钨金鹭公司出资五千万美金，该公司出技术，但是强调要美方控股。谈判终因美方拒不透露相关技术情况而搁浅。吴冲浒有充分的理由认为，美日的方法虽殊途而同归，不可能真正的实现大规模的工业生产。而此时，吴冲浒头脑中的新技术的思路也愈加明晰了。一切只待实践的检验了。

吴冲浒将美、日的技术方法和原理描述给了团队的研发人员。经过大家的反复探讨，一致明确了该技术存在很多的技术问题，而后吴冲浒基于自己多年来在钨冶炼中对紫钨来龙去脉的深入研究，提出了自己的完整思路，并一举获得了实验的成功。后来这一思路发展成了先进的“紫钨原位还原法超细硬质合金工业化制造技术”，并成为荣获2008年国家科技进步二等奖项目的前奏。

1997年，吴冲浒前往美国参加某国际会议，期间受到美方公司的再次邀请，前往总部参观。美方旧事重提，于是出现了文章引文中的情景。当吴冲浒自信地说：“中国厦门钨业的金鹭公司是世界第一”的时候，在场的六个美国博士显然无法接受，他们站了起来，不停喊着：“Why？Why？”吴冲浒淡定的说：“不要急，只要我指出你们生产过程中的要害，不就知道谁是世界第一了吗？”吴冲浒一语中的地指出美方技术中物相转变过程不完全的症结，并下结论说：“这种做法，最终的产物一定不会是单一的碳化钨相，将给后续合金制造埋下隐患。这能称世界第一吗？”话音刚落，美方代表们开始骚动起来，他们有的点头，有的耸肩，有的站起来不停的来回走动……从此，美方一改以往带有优越感的傲慢，中国在钨领域终于可以同世界平等地对话了。

如今，十几年过去了，该项目已在金鹭公司实施了大规模的工业化生产，产生了可观的经济效益，建成年产3000吨纳米针紫钨、2500吨超细碳化钨和1500吨超细硬质合金大规模生产线和年产250万支超细晶精密刀具生产线，特别是，由于粉末品质的提升，给超细晶硬质合金的技术进步提供了优质原料保障，这将对受益企业和钨行业产生更为深远影响，推动我国航空航天、信息、汽车等制造业的发展，改变了依赖进口的格局。

众里寻它千百度

2010年春天里的一个早晨，国内一个著名航天工厂的车间内一片沸腾，经久不息的掌声，爽朗的笑声，和着晶莹的泪花烘托出了一个幸福、自豪、而神圣的时刻。原来该厂在加工复合材料的时候需要一种刀具，为此他们几乎试遍了世界上所有的顶级刀具，都不如意。情急之下，他们找到了吴冲浒挂帅的厦钨金鹭公司。抱着试试看的态度，拿了一批超细晶合金刀具试用。当机器开始启动，人们的心跳声盖过了机器的轰鸣。人们紧张的注视着高速转动中的刀具。一分钟，五分钟，十分钟……“成功了！成功了！这是我们自己的刀具！这是我们自己的刀具！”强烈的民族自豪感促使他们欢呼起来。“费尽周折，原来最好的刀具就在我们中国！这可真是‘众里寻他千百度，暮然回首，那人却在灯火阑珊处’！”

毫无疑问，吴冲浒让中华民族曾经千万美元引进设备却受制于1000多元刀具的年代一去不复返了，在他的带领下，厦钨金鹭公司不仅在技术上不断革新，在企业的经营理念上也屡出奇招。

吴冲浒倡导“个性化服务”，通常的说法就是“给你你想要的”。他们根据各个领域的不同要求来制作具有鲜明特质的钨材料工具，这样就会形成一种“订单式生产”，最大限度地满足了客户的需要。

同时，厦钨金鹭公司生产的超细晶硬质合金刀具，与国外大牌相比也毫不逊色，但是价格却比进口刀具低了很多，加之为客户“量身定做”的服务，使越来越多的国内企业“钟情”于金鹭的产品，在为金鹭公司创造可观效益的同时，也为自身降低了成本，成都飞机公司的洪总工程师曾透露说：“使用金鹭公司生产的刀具与以往的欧美刀具比，一年可以节约资金2000万元人民币。”

可喜的是，如今金鹭公司的超细晶合金产品不仅可以极大的满足国内的需求，成为国内企业的宠儿，而且还成为了美国最大的硬质合金国际供应商。

只要时间还未停止，厦钨的创新之旅便不会结束。“经过厦钨多年的努力，在钨产业链上自冶炼到硬质合金深加工领域，自主创新的核心技术促使我国钨工业面目一新，如果我们不思进取，继续沿用以前的生产技术，就会出现盲人瞎马的情况，造成技术浪费。”

在未来，吴冲浒将带领厦钨人，努力优化现有技术，力争使现有的新材料发挥出最大的性能优势，从而产出更多优质、高技术含量的钨制品，同时加大高端钨产品的研发。另一方面，基于目前我国钨领域科研与产业脱节的状况造成的一系列问题，依托于厦门钨业的国家钨材料工程技术研究中心将致力于钨产业全流程的整体规划，为我国实现钨大国向钨强国转变的理想做出无愧于时代的贡献！

采访中，吴冲浒对于名利、地位、功绩他总是很淡然，“敷衍”了事。直到谈到钨领域的相关技术问题，他才一改之前的讷言，顿时变得兴奋起来。

叙述中，没有激昂的陈词，没有夸张的描述，更没有空洞的誓言，有的只是不加修饰的语言表达出的最真实的事件，但这丝毫没能掩盖住来自吴冲浒心底的骄傲与自豪。你可能难以想象，几次掀起钨业技术革命的他，竟会如此宁静淡泊。

然而，这就是吴冲浒，厦门钨业的骄傲！中华民族的自豪！