欧盟资助项目聚焦中锰钢开发,增材制造技术助力矿业装备升级
欧盟煤钢研究基金近日正式资助启动一项名为SUMMSEED的研究项目,核心目标是为矿业和重工业开发新型中锰钢材料。该项目由加泰罗尼亚理工大学(Polytechnic University of Catalonia)牵头协调,汇聚了切削刀具与矿业装备巨头山特维克(Sandvik)、欧洲特钢制造商西德诺尔(Sidenor)、金属增材制造企业梅尔蒂奥(Meltio),以及多所技术类大学,形成了产学研深度融合的研究联盟。
中锰钢是一类锰含量介于5%至12%之间的合金结构钢,兼具高强度、高韧性和较好的加工性能,近年来被视为替代传统高锰钢和超高强钢的重要候选材料。在矿山开采、岩石破碎、土方工程等极端工况下,零部件既要承受强烈冲击,又要抵抗持续磨损,对材料的综合性能要求极为苛刻。SUMMSEED项目正是瞄准这一痛点而生。
铸造与激光双轨并进,微观结构优化是关键
SUMMSEED项目在技术路径上采取"双轨并进"策略:一方面沿用成熟的工业铸造工艺,另一方面引入前沿的激光丝材定向能量沉积技术(DED-LB)。所谓激光定向能量沉积,是增材制造领域的一项关键技术,通过高能激光束将金属丝材逐层熔覆堆积,可实现复杂零件的近净成形,并对沉积过程中的热循环、冷却速率进行精细调控,进而影响材料的微观组织演变。
研究团队将重点调整两大维度的参数:其一是工艺参数,包括激光功率、扫描速度、送丝速率及热处理制度;其二是化学成分,通过优化锰、碳、硅、铝等元素的配比,在奥氏体稳定性与马氏体转变之间寻求平衡点,Zui终目标是让材料同时具备高硬度(抗磨损)和高韧性(抗冲击),而非顾此失彼。
值得关注的是,项目不满足于实验室数据,研究成果将在真实矿山机械部件上进行验证。这意味着所开发的材料和工艺必须经受实际工况的考验,具备直接转化落地的潜力,而非停留于理论层面。
工业应用验证驱动,产学研协同加速成果转化
从联盟构成来看,山特维克在硬岩采掘装备领域深耕多年,对矿机部件的失效模式和性能需求有深刻理解;西德诺尔作为特殊钢生产商,负责提供材料制备和铸造方面的工业化支撑;梅尔蒂奥则专注于基于丝材的金属增材制造系统,在DED-LB工艺开发上具备核心能力。三家企业的介入,使这一项目从立项之初便具备了较强的产业化导向。
在欧洲,煤钢研究基金(RFCS)长期扮演着推动钢铁和采矿业技术创新的重要角色,专项支持那些能够提升行业竞争力、改善工人安全或降低环境影响的研究项目。SUMMSEED获得该基金资助,表明其研究方向契合欧盟对矿业装备耐久性与绿色化转型的政策导向——零部件寿命越长,意味着资源消耗和废旧件处理的压力越小。
对于国内钢铁材料和矿业装备企业而言,SUMMSEED项目提供了一个值得借鉴的思路:将增材制造技术与传统冶金工艺深度融合,既能突破铸造工艺在复杂结构件上的局限,又可借助激光工艺的精细调控能力优化材料微观组织。中国是全球Zui大的矿业装备生产国和使用国,在中锰钢研发和增材制造应用方面已有一定积累,如何加快材料-工艺-部件的协同验证,推动高性能耐磨件的国产化替代,是行业值得持续发力的方向。