市城乡一体化示范区NPR工业化生产项目:新材料铸造最强“脊梁”
盛夏时节,走进位于市城乡一体化示范区院士产业园能环(三门峡)国际新材料有限公司NPR工业化生产项目现场,宽敞的厂房内,开卷机、去皮机、主机等一字排开,工作人员正忙着调试设备。
“这条生产线是一套全自动化智能生产线,整条生产线只需要2至3个人。”公司生产车间副主任樊二宝介绍。
钢材是工程领域应用最广泛的基础材料,复杂地质条件下,因钢材强度、韧性不够造成的事故时有发生。
对于一般钢材来说,强度和韧性就像跷跷板的两端一样,难以实现均衡。普通的钢材受拉时,断裂点周边区域会变形、变细,对工程造成很大危害。
有没有一种材料,受拉时不会变细,同时具备大变形能力?
在三门峡,一种被称为“地表最强橡皮筋”的NPR新材料钢的研发和量产,正在破解这个难题。
这种国际独创的NPR钢就是在钢材中添加稀土元素,再经过独特调制工艺加工而成。与普通钢筋相比,它的屈服强度提升了1倍多,延伸率高出60%以上。
NPR钢是负泊松比钢的简称,因由何满潮院士研发,国际上又称它为何氏钢。作为国家重点研发计划项目,从上世纪90年代开始,中国科学院何满潮院士就带领科研团队,持续开展研发NPR钢。
被三门峡良好营商环境吸引,2022年6月,由何满潮院士团队提供技术支持的NPR新材料项目落户三门峡,生产线当年底建成投产。
在能环(三门峡)国际新材料有限公司何氏钢新材料拉伸试验测验区,技术人员拿了两根长度1米、直径相同的普通螺纹钢和NPR钢材,模拟了深部软岩与岩石边坡中的灾害本质——大变形问题,做了纵向拉伸对比试验。随着拉伸力量的不断加大、力量达到116kN时,普通钢材“啪”一声断裂;而NPR材料钢材直到力量持续加到230kN时才断裂,并且监测数据显示,普通钢材的屈服强度点值仅是NPR材料的1/3,达到85kN时,变形就不可逆转。
“NPR新材料既高强又高韧、均匀大变形、抗爆抗冲击,1米的钢材可以拉伸到1.7米,且均匀伸长无颈缩,解决了普通钢材局部变形断裂的问题,而且具有无磁性的特点,在高达1T的强磁场下也没有磁性。”能环(三门峡)国际新材料有限公司技术总监朱国龙介绍,NPR新材料钢的研发生产,将为工程建设铸造最强“脊梁”,目前已在锚杆、锚索等支护领域形成了产品应用,在汽车防撞、抗震建筑、大跨度桥梁、矿山巷道、公路隧道、治理滑坡灾害等领域具有广阔的应用前景。
NPR新材料首期项目以生产建筑抗震钢筋、锚杆、锚索等产品为主,主要建设了4条NPR专利生产线:1条NPR专利棒材生产线、1条NPR专利盘圆生产线、1条NPR专利锚索生产线、1条NPR专利线材生产线,生产线全部采用标准化、自动化操作,设计年产能5万吨,产值过亿元,可实现税收约5000万元。