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卡位高端 创造材料产业“中国时刻”—专访西部超导总经理冯勇

2019-08-01 09:07来源:上海证券报作者: 乔翔

“我国在超导材料领域的研究处于国际先进水平,但是跟国际相比,产业化的确是劣势,可以说几乎为‘零’。”谈及公司当初设立的背景,西部超导总经理冯勇如是说。

“恰逢当时我国宣布加入ITER(国际热核聚变实验堆项目)计划,同期,国家启动了新型战机计划,西部超导的前身超导有限也就顺势成立了。”冯勇说,当初设立的宗旨很明确,就是“围绕国家需求,填空白补短板”。

成绩当然有目共睹。从成功打破我国超导产业为零的局面,代表国家完成ITER项目用超导股线供货任务,到自主研发的三种牌号的钛合金材料成为我国航空、航天结构件用主干钛合金,西部超导取得了令人赞叹的成绩。

不过,冯勇直言“并不满足”。他说,通过十几年的努力,公司初步形成了一支成熟的创新团队,技术水平也在持续提升,“目前公司正在努力解决我国高温合金材料领域的‘卡脖子’问题,力争为我国国防事业作出更大的贡献。”

成立16年来,由零开始的西部超导,凭借自主研发的核心技术,一次次填补国内高端材料领域空白,创造着世界材料产业的“中国时刻”。

为“超导”而生

西部超导的成立,与目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目——ITER计划息息相关。

谈及公司成立与ITER计划的渊源,冯勇娓娓道来,ITER计划需要采用低温超导线材NbTi和Nb3Sn制造用以约束核聚变反应的超导磁体核心装置,线材制造任务由各参与国承担。“但在2003年1月,中国政府决定参加ITER计划时,国内尚无企业具备前述超导线材的生产能力。”

在迫切需要开展超导线材产业化的背景下,2003年2月,西部超导的前身——背靠西北有色金属研究院的超导有限正式成立,并开始了NbTi和Nb3Sn超导线材的产业化。

“当时在法国的工程堆需要超导线,订单有几十个亿,我们只拿了其中很小的部分,因为我们不敢接,对方要求的产品当时在国内尚处于实验阶段,并无产业化的先例。”冯勇说,虽然份额小,但任务非常重,我们都明白这件事的重要性,所以必须要抓住这个机会。“更何况,公司当时成立的第一目标就是为我国以正式成员身份参加的ITER计划提供关键主要材料。”

功夫不负有心人。在全体员工齐心协作下,西部超导于2017年完成了ITER项目中国采购包的全部材料订单。“法国这个国际热核聚变实验堆建完,我们就已经掌握了中式规模堆的搭建,下一步我国要建一个规模更大而且更接近实用的工程堆。”冯勇说。

目前,公司已发展成国内唯一的低温超导线材商业化生产企业,同时也是目前全球唯一的铌钛锭棒、超导线材、超导磁体的全流程生产企业。这是最让冯勇骄傲的事之一。

随着ITER项目任务完成交付,在超导线材销售收入主要来源出现断层的背景下,公司的低温超导产品如今已完成需求端结构性转型,实现了逐步向MRI(医用核磁共振成像仪)等领域的商业化应用。

冯勇告诉记者:“在成功研制ITER用超导线材的基础上,公司在2013年成功开发出高端MRI专用NbTi超导线,先后通过国际主要MRI制造企业如美国GE、德国SIEMENS的验证。目前,公司已向GE和SIEMENS批量供货。”

“MRI是目前最重要的医疗影像诊断技术之一,但国内MRI市场基本被国外巨头垄断,且价格昂贵。西部超导在这一方面的布局不仅是在低温超导产业线上的延伸,更是响应国家号召,为MRI设备逐步国产化奋斗。”谈及此,冯勇异常激动。

除了MRI领域,公司还相继突破并掌握了全套的大型超导磁体绕制等国内空白技术,研发出特种磁体制备新技术并实现产业化。

公司自主研发且实现批量出口的磁控直拉单晶硅(MCZ)磁体就是一个很好的例子。“采用超导磁体提供5000Gs稳定磁场的MCZ技术是目前国际上生产300mm以上大尺寸半导体级单晶硅的最主要方法,既能降低能耗,又能提高成品率,对促进我国单晶硅行业的产业技术升级非常关键。”冯勇说。

以高端为本

2005年以来,随着我国新型战机计划启动,更高的战机性能对航空用结构钛合金提出了苛刻的技术要求。在NbTi合金制备技术上深度钻研的西部超导,再一次承担起服务国家战略的重任。

“金属钛性能优越,应用领域非常广泛,毫不夸张地说,钛工业的发展水平是衡量一个国家综合实力的重要标志。”冯勇说,当时此类钛合金材料尚属于国内空白产品,公司的钛合金业务正是源于自身具备的NbTi合金制备技术,这恰好因应了国家新型战机对高端钛合金的迫切需求。

然而,与冯勇云淡风轻的表述截然相反的是,高端钛材行业的壁垒实则很高。

首先,从钛工业产业链分支来看,公司隶属分支即为高端支线——钛材加工,“从钛铁矿和金红石采选开始,制造海绵钛,然后制成各种金属产品,最终应用于航天航空、舰船兵器等领域。”冯勇介绍。

其次,对进入军品供应链的企业而言,行业壁垒无形又增加不少。由于航空航天等高端钛材主要是“以销定产”,如果没有强大的研发能力和质量保障,根本无法在巨量订单以及较短的加工期下完成交付。

“取得相应的军工资质本身就是一大难关。”冯勇告诉记者,以航空钛材为例,对于国家急需的新材料,在国家立项之前就要自筹资金进行预研,从预研到成为合格供应商不下六七年时间,这期间的投入更是可想而知。

在掌握NbTi合金制备技术的基础上,公司先后为若干新型号战机成功提供了结构钛合金,打破了美欧等国的技术封锁和禁运。之后,由于新型战机对高性能结构钛合金的需求,因此钛合金业务逐渐成为公司的主要收入来源。

招股书显示,2016至2018年,西部超导高端钛合金材料营业收入稳步上升,由2016年的7.4亿元升至2018年的9.13亿元,占总营收比例也由77.6%升至85.9%。2018年,公司高端钛合金材料毛利为3.63亿元,为公司贡献毛利超过90%。

公司的高端钛材达到何种水平?“钛合金材料在航空器上的运用,主要是看它的抗疲劳性能。”冯勇跟记者分享了一个数据:公司所提供的高性能结构钛合金可以让我国新型战机的飞行寿命从2000小时直线提升至8000小时。

“西部超导不仅要做新东西,更要做解决‘卡脖子’问题的关键性东西!”冯勇情绪颇为激动。

随着航空发动机使用温度的提高,对高温合金的抗疲劳性能和高可靠性能的要求也越来越高。正是基于此,在高端钛合金产业站稳脚跟的西部超导,凭借扎实的技术积淀加速进军高温合金产业。

冯勇告诉记者:“我们的目的非常明确,从2014年开始研究高温合金,就是为了打破国外对我国高温合金产业的技术封锁,实现航空发动机、燃气轮机等高端领域中高温合金材料的国产化。”

据冯勇介绍,公司在西安某产业园内专门投建了“两机”重大专项用高性能镍基高温合金项目,主要用于制造航空发动机和燃气轮机压气机、涡轮等盘类锻件以及叶片等转动部件。“子公司聚能装备在2017年就已经完成主型设备的验收工作,并完成多个牌号高温合金的首批棒材试制。”

靠研发腾飞

“与一些高科技企业相比,我们的研发模式有些特殊。”冯勇笑了笑说。

按照一般的理解,科研人员大多都是在实验室里工作,但西部超导的科研人员是长期驻守在生产一线的。也因此,西部超导每个车间技术主任几乎都是博士,既懂科研又是实践能手。

“西部超导的一个重要理念,就是培养有创造生产力的博士。我们希望技术人员和生产人员能够打成一片,这样的企业才会有前途。”冯勇说。

据介绍,西部超导这种研发机制的益处是:一方面,研发人员长期工作于生产一线,能够在生产过程中发现问题并提出课题;另一方面,公司依托国家、省、市级课题或自主立项课题,以国家型号或客户需求作为课题研发,研发新产品、新工艺。

冯勇进一步解释道,公司研发成果直接应用于或指导生产,可以减少科研成果转化环节,大大缩短新产品的开发、生产周期,迅速占领市场。

正如冯勇所言,西部超导的确用“优秀人才一线奋斗”创造出了优异的科技成果。目前,西部超导已是我国高端钛合金棒丝材、锻坯主要研发生产基地之一,同时也是我国新型飞机用钛合金材料的主要供应商之一。

“我们在研发方面的长远发展目标,就是希望产品在国内甚至国际上处于技术领先,具体来讲就是做到‘生产一代,开发一代,储备一代’。”冯勇表示,这体现了公司在研发方面的前瞻性。

冯勇介绍,比如在高端钛合金领域,公司与航空主机设计所、主机生产厂等单位建立了长期、友好的合作关系,预先开展研究工作;同时,大量选派技术人员赴国外进行学术交流,了解国际动态,做到公司研发的超前性。

“人才的培养必须下大力度,不惜成本!”冯勇毫不避讳地说,每年公司的出国人次都在百人以上,包括参加最新产业动态的学术讨论会,以及每年派精英研发人员参加国际技术培训。

在研发方面长期保持高投入,也是冯勇引以为傲的一点。最近三年,公司研发投入分别为6384.32万元、8798.18万元和9051.29万元,占当期营收的比例分别为6.53%、9.10%和8.32%。“持续高水平的研发投入是公司保持技术领先性的基础。”冯勇说,未来,公司还将持续加大研发经费的投入力度。

■快问快答

上证报:什么是超导材料?

冯勇:超导材料,是指在一定条件下,具有直流电阻为零和完全抗磁性的材料。

上证报:超导材料产品主要应用于哪些领域?

冯勇:公司生产的超导产品,包括铌钛锭棒、铌钛超导线材、铌三锡超导线材和超导磁体等,主要用于包括磁共振成像仪、磁控直拉单晶硅、核聚变实验堆、核磁共振谱仪、质子/重粒子加速器、磁悬浮列车、智能电网装备等先进装备制造领域。

上证报:公司超导业务“两个唯一”的含金量有多高?

冯勇:由于NbTi线材中超导芯丝最终要被拉伸至5微米,且Nb和Ti的熔点相差较大,因此如何把Nb和Ti很好地熔炼并且加工成棒材,这是一项很难的技术,而且要实现具备合理性价比的商业化生产,更需要强大的技术支撑。

上证报:自ITER项目完成交付后,公司超导材料产品已逐渐向商业应用转型。未来3年,公司超导材料市场预期将如何发展?

冯勇:MRI用超导材料已成为超导材料目前最重要的商业应用领域之一,未来需求将保持增长。此外,中国已成为全球增长速度最快的单晶硅生产和消费国家,其中磁控直拉单晶硅(MCZ)产品占总产量的70%至80%,目前国际上300毫米以上大尺寸单晶硅片已成为主流。近年来,在半导体产业的拉动下单晶硅炉产量直线上升,为单晶硅生产用MCZ磁体奠定良好的市场基础。

上证报:中国钛材需求发展趋势怎样?

冯勇:目前我国民用中低端钛材产能严重过剩,但航空用高端钛材供不应求。从全球范围来看,航空航天和军工对钛材的需求始终占钛材总需求的50%左右,而国内的比例仅为16.3%。经测算,未来10年,国内航空航天用钛材需求量预计约为21.86万吨。

上证报:公司高端钛合金材料产品的竞争力如何?

冯勇:公司高端钛合金材料产品瞄准的是我国军用、民用飞机和航空发动机等领域的高端市场,众多产品填补了国内空白,广泛应用于国家多项军工重大装备,客户包括中航工业、中国航发、中船重工、中国兵器工业等众多知名军工集团。

上证报:钛合金是否有面临新型材料替代的风险?

冯勇:随着复合材料、铝锂合金等轻质材料发展,钛合金的未来推广应用将逐步遇到一定挑战。但公司一直重视钛合金基础研究,同时持续加强新型钛合金研发和应用研究。这对于降低钛合金加工成本、扩大高端钛合金的应用领域、提升航空航天用钛合金的性能水平和应用水平等均具有重要意义。

上证报:目前公司高温合金业务发展情况如何?

冯勇:高温合金从诞生起就用于航空发动机,在现代航空发动机中,高温合金材料的用量占发动机总重量的40%至60%。公司自2014年切入该领域,并投建了“两机”专项用高性能高温合金棒材项目,该项目于2017年5月开始热试车,2018年进入试生产阶段。

上证报:公司近几年研发投入情况怎样?

冯勇:2016至2018年,公司研发投入分别为6384.32万元、8798.18万元和9051.29万元,占当期营业收入的比例分别为6.53%、9.10%和8.32%。

上证报:相较珠三角、长三角地区,如何看待公司所处地理区位的人才培养?

冯勇:近年间,公司所在的陕西正在从科技大省向科技强省转变,陕西的科技创新取得了许多值得骄傲的成就。公司依托特种钛合金材料制备技术国家地方联合工程实验室、超导材料制备国家工程实验室、国家企业技术中心、博士后科研工作站等创新研发平台,与国内外知名高校、研究单位和企业建立了密切合作关系。截至2018年末,公司员工中有30名博士,169名硕士,硕士及以上学历占比近三成。

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