峰合科技： 比3D打印快千倍的增材新技

凭借精密喷射成形技术，峰合科技已成功研发几十种高性能合金，各类合金年产能达万吨。刘明 摄

走进佛山峰合精密喷射成形科技有限公司（下称“峰合科技”），展台上摆满了大小不一、材质各异的高性能金属合金样品。这些样件看似不起眼，却蕴含了一项震惊世界的“硬科技”——精密喷射成形技术。

精密喷射成形技术，简称PSF。这是世界前沿的先进冶金技术之一，能制造各类高性能金属合金材料，同时又具备一定的成形能力。与3D打印技术同属于增材制造技术，但PSF的生产效率比3D打印快千倍，经过压力加工和热处理后，材料的性能品质能替代同成分粉末冶金制品。

凭借精密喷射成形技术，峰合科技董事长杨云峰摘取了具有“国内汽车界诺贝尔奖”之称的中国汽车工业科学技术一等奖。2014年，他带着这项技术落户佛山高新区，创立峰合科技，短短几年就实现工业化量产。

撰文：刘明

精密喷射技术的4大核心竞争力

峰合科技的厂房里，金属在惰性气体的保护下，高温熔化成液态，以每秒约300米的速度喷射到特制模具上，以超高速凝固沉积成形，制备出组织细小均匀的高合金材料锭坯。

“它是一种全新的金属成形方法。”杨云峰介绍，长期以来，粉末冶金是发达国家制造高性能细晶合金采用的主流先进冶金技术，但我国近十年来自行研制采用粉末冶金工艺设备制造的材料与发达国家仍有差距。

相比粉末冶金，精密喷射成形技术的亮点颇多：

——效率更高。沉积前凝固速度约1万度每秒，最高可达传统铸造凝固速度的10万倍；生产效率达到每分钟100kg，比3D打印快1000倍。

——性能更好。金属在高压喷射后会重塑成微米级晶粒的微观结构，根据合金成分的不同，材料可达到的强度、耐磨性、韧性、耐高温性或耐蚀性以及使用寿命等性能可提升50%到数倍不等。

——成本更低。原材料不需要昂贵的粉末，甚至是废旧材料都行；可直接成形空心圆锭，制造无缝环件管件的工序减少；与传统高端生产工艺相比，该项技术的成本要低10%—50%。

——潜力大。该技术能与传统的锻轧挤等压力加工、热处理工艺直接衔接，有潜力成为我国金属制造业转型升级的筑基技术。

用杨云峰的话说，精密喷射成形技术是现今世界范围内唯一能使金属制品的寿命、生产周期、性价比这三要素同时成倍改善的高效增材制造技术。

更关键的是，该技术具有更“硬核”的竞争力，就是实现工业化大规模量产。峰合科技目前已有多种高性能合金的万吨级年产能。

杨云峰拿起一件被运用到海洋工程的管材样件，内外分层通过材料的色差清晰可见。“这段管材经过精密喷射技术覆层后，内壁是耐磨耐腐蚀的不锈钢，外层是抗弯抗压的高强度钢，两种材料实现了冶金结合，后续再做锻轧、热处理等加工也不用担心两种材料会开裂或剥离。”

如今，除了海洋工程，航空航天兵器等用到的铝合金、铝基复材、高温合金，用量巨大的高性能工模刀具、耐磨钢等，都活跃着峰合科技的身影。

攻坚克难实现技术升级

“我们做前人没做过、难度较高的事情，哪怕只研发出一小点东西，都代表着进步。”回忆精密喷射成形技术的研发历程，杨云峰感慨颇多。

作为清华大学的博士生，机缘巧合之下，杨云峰在1998年前后，在芬兰国家技术研究中心展开了对喷射成形技术的研究。当时，欧美国家已钻研这项技术的“精密化”长达30余年，但在材料致密度、近净形及尺寸精度上始终未达到工业化要求。

这更激起了杨云峰的兴趣。他认为，要想突破上述技术瓶颈，唯有采用表面光滑的陶瓷作为模具。然而，金属液的喷射射流为300米/秒，质量达100公斤/分钟，温度更是高达1600℃，“即使坚硬如钢板，也会在一秒内被击穿。”杨云峰说。

在一开始，杨云峰就遇到了“拦路虎”——市面上找不到可承受巨大冲击的耐高温陶瓷。于是，他决定自己动手研制这种陶瓷。身为门外汉的他，花费一年时间自学陶瓷工艺，先后实验了50多个配方，作废了数千个陶瓷样品后，成功做出耐高温、耐冲击的高精度陶瓷模具。

经过20多年的潜心钻研，杨云峰改良了喷射成形技术，形成精密化的、适用于工业化的甚至可以说是崭新的冶炼工艺——精密喷射成形技术。该技术也为杨云峰赢得了芬兰国家技术研究中心的最高技术职称“首席科学家”。

2014年，杨云峰将自己的职务发明精密喷射成形技术买断并带回国内，落地佛山高新区开展产业化应用的研究和推广，于当年12月创立峰合科技。

随后两年，峰合科技“势如破竹”，陆续获得佛山高新区、佛山市、广东省的双创奖；2017年又建成精密喷射成形技术产业化示范中心；如今，峰合科技已成功研发几十种高性能合金，各类合金年产能达万吨。

筹建高端金属制造高地辐射大湾区

精密喷射成形技术的初步试产，让杨云峰看到了无限可能性。

“我们2018年开始试产和应用研发，2019年营收就达到2000万元。”杨云峰说，近几年感受到国内高性能金属材料需求的快速增长，峰合科技有了从技术服务向高端金属材料制造商转型的契机，“今年材料销售的营收已有了成倍的增长”。

他认为，该技术在模具行业的应用可带来每年不低于300亿美元的市场规模，近年在航空航天军工等研制、应用需求也明显增长，未来在这些高端应用领域的前景更是不可限量。

为了在更广阔的领域实现科研成果产业化，峰合科技正在进行增资扩产。

杨云峰透露，作为制造业大市，佛山位于工业强省腹地，有粤港澳大湾区的经济活力和政策支撑，且自身具备较齐全的制造业配套，但在高端金属材料领域并不具有优势。

当前峰合科技正在积极与佛山的相关行业协会、重点企业接洽，共同建设属于佛山、辐射大湾区的金属材料产业高地，而杨云峰的愿景是日后世界最核心、最高端的材料都能出自峰合科技。

要实现这一目标，杨云峰为企业勾勒了一幅发展蓝图：首先主要面向国内市场做替代，促进国内金属制造业升级，待国内高端金属材料形成稳定高品质的产业链且具有一定规模后，未来期盼出口与发达国家竞争。