山西这样打造新能源金属材料产业高地——我省多位科创先锋畅谈“新能源”

　　一材一器承载科技重托，一技一艺续写产业新章。
8月17日，中共山西省委宣传部、山西省人民政府新闻办公室举行“转型路上的奋进者”系列第十场记者见面会。来自新能源金属材料产学研一线的王强、王小刚、杨桐、高佑君、马志博围绕“做强资源优势打造新能源金属材料产业高地”主题，与记者见面交流。
一材一世界，一业一乾坤。新能源金属材料，既是工业的“粮食”，更是发展新质生产力、做强高端制造的重要基石。从实验室微观技术攻坚，到生产线全链条布局，从矿石绿色采选，到精密晶体制造，一批绿色创新、品质高端的新材料，正持续为我省转型发展夯基固本。

把镁合金做成“白面团”手擀刀削能拉伸
将复杂工艺描述得“通俗化”，将铝合金和镁合金比喻成“白面”和“玉米面”，中北大学材料科学与工程学院院长、教授、博士生导师王强的讲解不时引来现场的掌声和笑声。
“如果用面粉打个比方：铝合金就像是白面，既能手擀、又能刀削，还能挤压拉伸，花样繁多；而镁合金就像是玉米面，变形很难，想做成复杂形状更难。”王强说。
20多年前刚开始做研究时，确实就面临着这团“玉米面”的难题。
王强讲述，当时一压就开裂，这一件合格，下一件就废了，更谈不上成形出形状复杂的零件。
面对这个困境，经过多年的潜心研究，终于掌握了这种材料的特殊变形属性，开发了多项专用技术及设备，解决了这个问题。
王强说，现在已经能把“玉米面”做到像“白面”一样，能手擀、能刀削、能挤能拉。目前，成功开发出性能优异、形状复杂的大型镁合金构件，并实现了工程化应用。
王强和团队在实验室研发出100余种铝镁合金产品，为导弹、卫星、飞机、高铁、汽车等提供了“好用的器”，用上更多“山西的材”。
今年6月，省委、省政府批准中北大学牵头筹建“新能源金属材料山西省实验室”。王强说，未来将坚持“绿色化、高端化、精密化、智能化”目标，把“按吨卖”变为“按零件卖”，把利润真正留在山西。

换了新材料 “复兴号”行李架重量轻一半
刚刚听了关于“玉米面”和“白面”的故事，山西银光华盛镁业股份有限公司技术中心副主任王小刚就带来了“花椒大料”“十三香”的表述。“说到‘硬骨头’，是镁合金生产中用到的镁中间合金。这背后有一个‘遗传学’的道理。生物有遗传学——父母长什么样，孩子就像什么样。镁合金也一样，中间合金的品质，会‘遗传’到最终产品上。”王小刚说，中间合金好比做饭的调料，不能直接把花椒大料往锅里扔，得先做成十三香才行。
镁合金生产要用到一种叫镁锆的中间合金，成本很高，一吨十几万元。但传统工艺里锆元素容易抱团——就像面粉和水搅不匀，全是疙瘩——这种“疙瘩”会“遗传”到最终的镁合金产品上，材料不均匀，一变形就裂，根本用不住。
这个难题，国内外很多团队都没解决。
王小刚和团队啃这块“硬骨头”，是从材料冶金基础原理入手，一点点钻研问题根源，从原料配比到设备调试，每一个细节反复打磨。最终创新采用超声辅助分散复合工艺——相当于把中间合金里的“疙瘩”彻底打散——让“遗传基因”变好了。原料利用率直接提升30%以上，每年光这一项就节约成本近500万元。“复兴号”每节车厢的行李架，过去用铝合金，一个12公斤，换成镁合金后，一个只有6公斤。16节车厢320个行李架，总重从近4吨降到1.92吨，相当于车上少坐了30多个成年人，跑起来更省电、更环保。“我们的高铁镁合金行李架占了国内90%以上的市场，已用在1000多列高铁和地铁上，总长度超过20万延长米，从太原到广州能铺一个来回。”王小刚说。

因为它 我省变身新能源金属产业高地
“这个小瓶子里装着的银色金属叫金属镓，它是电子工业的‘脊梁’。用手一握或放入30℃以上的水中，就能化为液体；我省镓产能占全国一半以上。”山西华兴铝业有限公司、山西中润铝业有限公司科技创新部负责人杨桐展示着手中的小瓶子，引起现场的关注。
该企业立足新能源金属与半导体材料领域，成果显著。技术上，攻克了从氧化铝生产过程中母液里提取金属镓的核心工艺。作为铝镁精深加工产业链链主企业，该企业直接带动9户下游铝材深加工企业集群发展，真正做到了“铝水不落地、直接变产品”。
在铝产业，高品质产品开发和绿色转型，就是一块很难啃的“硬骨头”。
杨桐表示，今年将持续开展技术攻关、设备升级，把高品质产品带来的额外成本压缩下来；推行优质优价机制，让高品位材料拿到合理的市场溢价。
深耕铝行业多年，杨桐和团队正在把山西的非煤矿产资源优势，一步步锻造成新能源金属与半导体材料产业高地。

砷化镓器件 生产生活无处不在
“我们公司就是利用‘镓’这个东西，向下游延伸加工，生产砷化镓晶体和衬底产品，砷化镓是进行光电信号转化的关键材料，主要用于红外探测、卫星雷达、国防军工、通信等领域。”中科晶电信息材料股份有限公司晶体技术中心负责人高佑君说。
简单打个比方，我们现在汽车上用的智驾系统，就是利用砷化镓制造的雷达系统，可以快速感应周边200米以内的路况和物体，智能系统迅速做出分析判断，指挥车辆行驶在安全路线。
手机里面有不少砷化镓衬底制作的器件，像功率放大器PA，主要负责放大发出的信号，没有它，信息就很难发出去；低噪声放大器LNA，主要负责接收信息，没有它，就收不到清晰的信号。从2G到5G，手机的信号传输越来越快，用到的砷化镓芯片也越来越多。
汽车里面也有很多砷化镓衬底做的器件，像汽车尾灯、刹车灯、转向灯以及汽车各类仪表的红黄色指示灯都是砷化镓芯片制作的。砷化镓衬底芯片发出的红黄光，效率更高，颜色更正。汽车里面的3D人脸识别模组等也包含砷化镓芯片，砷化镓车载激光雷达识别精度高，可靠性好。
现在的国产材料，可以帮生产厂家更好地批量化生产各类器件，推动更多相应的产品走向大众。

铝土矿中提取出来的“兄弟姐妹”
国电投（山西）铝业有限公司计划经营部主任马志博带来三款外观近似面粉、实则功能迥异的产品，它们都是从铝土矿中提取出来的“兄弟姐妹”。
第一个是拟薄水铝石，它内部布满了密密麻麻的小孔洞，如果把1克拟薄水铝石的内表面积展开，足以覆盖一个篮球场，它是催化剂载体的核心原料。
第二个是高白微粉氢氧化铝，它的核心特点就是“白”，白度超97%，但加热到200℃左右它会分解释放水蒸气，通常被添加到电缆外皮、电子设备外壳之中，是当之无愧的“防火卫士”。
第三个是碳酸锂，是从氧化铝生产溶液中提取出来的。
“氧化铝大家听起来可能有点陌生，它是铝土矿到铝金属的中间产品，山西铝土矿保有量位居全国第一，氧化铝产量位居全国第二。氧化铝是我们身边的‘隐形冠军’，正是因为氧化铝的存在，手机屏幕才能挡住钥匙的划痕，电动汽车才能安心地快充，战机才能冲上云霄并精准返航，它不争C位却在每个关键节点卡住C位。”马志博笑着说。
这些材料虽不站在台前C位，却牢牢守住产业关键环节，以“隐形冠军”的过硬实力，充分展现氧化铝产业广阔的发展前景。 记者 田勇 图片来源：山西发布