矿冶集团全链条创新体系为全球封严涂层技术发展提供了中国方案

中国经济报导：矿冶集团在高性能封严涂层技术领域实现从 “卡脖子” 到国际领先的跨越，标志着我国高端装备核心材料自主化取得里程碑式突破。

这项技术突破的核心在于攻克了高温高速环境下涂层可磨耗性与结合强度的矛盾，其全链条创新体系为全球封严涂层技术发展提供了中国方案。

技术突破：破解高温高速环境下的材料悖论

封严涂层是航空发动机、燃气轮机等高端装备的 “隐形心脏”，其性能直接影响整机效率与安全性。矿冶集团研发的新型可磨耗封严涂层技术实现三大颠覆性创新：

全温度段覆盖与极端性能平衡

突破传统涂层单一温度区间限制，研发出覆盖 - 70℃至 1200℃全温域的 8 种涂层材料体系。例如，高温段采用 MCrAlY / 聚苯酯复合体系，在 1200℃、450m/s 线速度工况下，涂层寿命超 3.5 万小时，较进口产品提升 50%。

通过 “骨架组分（如镍基合金）与可磨耗组分（如氮化硼）强弱协同” 设计，实现硬度（HRC 30-50）与磨耗率（IDR≤20%）的最优匹配，解决了涂层 “既软又硬” 的行业难题。

测试评价体系的革命性构建

自主研发国际最高水平的高温高速可磨耗试验机，可模拟 1200℃高温、450m/s 线速度及复杂载荷工况，并创新引入磨屑成分分析技术。

例如，通过检测磨屑中氮化硼含量与涂层原始含量的比值，精准评估涂层动态磨损行为，较传统方法测试效率提升 3 倍。该设备已支撑 6 类涂层材料的性能验证，使我国成为全球第二个具备此类测试能力的国家。

制备工艺的智能化升级

采用等离子喷涂与超音速火焰喷涂（HVOF）协同工艺，通过优化送粉载气流量（从 5L/min 提升至 15L/min）和焰流温度场分布，使涂层孔隙率从 15% 降至 8%，结合强度从 5MPa 提升至 12MPa。

例如，在汽轮机叶片涂层制备中，通过 AI 算法实时调控喷涂参数，涂层均匀性误差缩小至 ±2μm，良品率从 65% 提升至 92%。

创新路径：从技术跟踪到自主可控的跃迁

国家级项目驱动的科研攻坚

依托大飞机材料专项、863 计划等十余项国家级课题，矿冶集团组建由首席专家于月光领衔的跨学科团队，历时 22 年攻克三大科学难题：

高温碰磨机理：揭示涂层在 1200℃、450m/s 线速度下的动态磨损规律，发现磨耗率与 BN 含量呈指数关系（R²=0.98）。

材料界面设计：通过分子动力学模拟，优化镍基合金与氮化硼的界面结合能（从 0.8J/m² 提升至 1.5J/m²），解决涂层分层问题。

测试标准缺失：主导制定《高温可磨耗封严涂层性能测试方法》等 3 项行业标准，填补国内空白。

产学研用深度融合的生态构建

与中国航发、哈电集团等龙头企业建立联合实验室，实现 “材料研发 - 装备验证 - 工程应用” 闭环。例如，与中国航发某研究所合作，在国产某型涡扇发动机上开展装机试验，涂层寿命从 1800 小时提升至 3800 小时，达到国际同类产品水平。同时，与中科院金属所、清华大学等机构共建 “高温涂层材料联合研发中心”，共享价值超 2 亿元的测试设备资源。

专利布局与国际话语权争夺

累计申请发明专利 68 项，其中 PCT 专利 12 项，覆盖材料配方、制备工艺、测试方法全链条。例如，“一种通过磨屑成分评价封严涂层可磨耗性的方法”（CN111929189B）获中国专利优秀奖，成为国际航空发动机制造商认可的测试依据。主导或参与制定 ISO/TC 206《航空航天用封严涂层》等 5 项国际标准，推动我国从标准跟随者向制定者转变。

应用价值：重构高端装备产业链生态

国防安全与产业升级的双重赋能

航空领域：替代进口涂层应用于国产大飞机 C919、军用某型涡扇发动机，使整机效率提升 1%，燃油消耗降低 1.5%，年减少 CO₂排放超 1200 万吨。

能源装备：在哈电集团 1000MW 超超临界汽轮机上应用，热效率提升 0.8%，单台机组年增发电量超 1 亿千瓦时，相当于减少燃煤 3 万吨。

海洋工程：研发耐盐雾腐蚀的 CuAl-Ni/C 涂层，在南海某钻井平台燃气轮机上服役寿命达 2.8 万小时，较传统涂层延长 3 倍，突破海洋高湿高盐环境应用瓶颈。

经济效益与社会效益的显著提升

成本替代：国产涂层价格较进口产品低 40%，2025 年上半年已实现销售额 2.3 亿元，预计未来 3 年市场份额将超 60%。

就业带动：相关产业链新增就业岗位超 2000 个，培养出国内首个封严涂层材料研发博士团队，形成从材料合成到装备应用的完整人才梯队。

绿色低碳与可持续发展的示范效应

通过涂层技术优化，我国航空发动机、燃气轮机等装备年减排 CO₂超 1200 万吨，相当于种植 6.7 亿棵冷杉。同时，涂层修复技术可使报废叶片再利用率从 10% 提升至 60%，年节约贵金属材料超 50 吨。

这项技术突破不仅是材料科学的重大进步，更是我国高端制造领域自主创新的标志性成果。通过持续的技术深耕与生态构建，矿冶集团正引领全球封严涂层技术发展方向，为我国从 “制造大国” 向 “制造强国” 跨越提供强劲动能。