“三元陶瓷”炼就高寒高铁闸片

本文转自：吉林日报

黑龙江日报记者 彭溢

“国内研究‘三元陶瓷’的不少，但大多停留在实验室阶段，是我们最先把它真正转化为能应用的产品。”哈尔滨新干线轨道交通科技有限公司副总经理朱春城颇为自豪地告诉记者。

近日，由该公司承担的黑龙江省重大科技成果转化项目“年产2万片高寒地区用动车组制动闸片生产线的开发与建设”通过了专家验收。该项目在国际上首次将“三元陶瓷”技术成功应用于高铁闸片，自主研制的动车组制动闸片产品总体技术达到国际先进水平，核心性能技术参数国际领先。

凭技术创业

走进新干线公司，迎面可见一辆由极简线条勾勒出的高速奔驰的列车，这是总经理姜久兴在2017年公司成立时亲手绘制的logo。彼时，他未曾想象，创业之艰难。

10年前，姜久兴听说我国要研究应用于高寒地区的性能可靠的高铁制动闸片时，进行了一番考察，当时国内高寒地区用闸片研究尚属空白。“高铁闸片是高铁九大核心技术中制动技术的核心部件，用于列车突发情况的紧急制动和常规进站制动，关乎高铁列车的安全平稳运行。时速超过380公里的高铁在紧急刹车时，制动闸片摩擦产生的温度高达700℃，导致传统闸片可能出现软化失效、异常磨损等一系列问题，尤其在高寒地区风雪环境下更为严重，即使进口产品也会‘失灵’。”姜久兴介绍。

该公司研发团队三名主要成员姜久兴、朱春城、王帅均为哈工大国家重点实验室研究生毕业，同为院士导师团队成员，是真正的师兄弟创业。团队历经20年研发的“三元陶瓷”曾获得黑龙江省自然科学奖一等奖，并将这一成果实现了落地转化，“三元陶瓷”也是公司研发高铁闸片的核心技术。

“‘三元陶瓷’作为材料添加剂使用，加入的料和量不同，材料就可能被赋予前所未有的优越性能。”朱春城说，“三元陶瓷”可以有上百种配比，是应用潜力巨大的新材料。

研发团队中最年轻的闸片项目负责人王帅说：“高铁闸片是易耗品，列车闸片平均每年需要更换三四次，市场需求量大，而且技术门槛高，我们有专业优势，所以决定进入这一领域。”由于有前期研发基础，企业成立第一年就按照国家标准研制出了闸片样品。

高铁闸片要进入市场，必须通过行业认可的专业测试，而且只有北京中铁检验认证中心的权威测试机构可以测试。

高铁闸片的研发经历了艰难的历程，2018年5月当三个人信心满满地拎着14公斤的闸片样品到北京去测试时，却傻眼了——一次测试费高达80万元，而且需要排队。高昂的测试费让他们望而却步。只好一边筹措资金，一边继续优化样品。

2018年底，公司研制的CRH380B型号高铁闸片样品顺利通过具有CNAS资质的制动检测中心专业测试，说明产品性能符合国家标准，企业也获得国家高新技术企业证书。随后，企业相继获得黑龙江首批重大科技成果转化项目500万元资助，辰能哈工大高科技风险投资有限公司750万元投资，企业估值达到1.5亿元。

靠韧劲破冰

本以为可以顺利实现产业化，不料，2019年4月我国出台《动车组闸片技术条件》新标准，对闸片各项性能指标大幅提高。标准的变更，迫使团队重新组织规划和技术攻关。新产品经连续三次测试，因磨耗过大，闸片表面扛不住高温而出现碎裂。那些碎片如同晴天霹雳，将研究人员的心也击碎了。

团队辛苦研究了多年的闸片怎会如此脆弱？经过无数个辗转反侧的夜晚，姜久兴心中有一个声音越来越强：绝不能让团队的努力、政府和投资人的信任“打水漂”。他清醒地意识到：要研制出合格的产品，不是再有几次测试能解决的，高昂的测试费他们根本负担不起。

遇水架桥，逢山开路。凭借本科学物理、研究生学机械控制，以及读博之前多年从事检测设备研制的积累，姜久兴决定自己造一台闸片测试设备。他估算着，“国外进口测试设备3000多万元一台，我们自己造，成本能控制在300万元。”

说干就干。2020年10月，团队开发研制了国内首台1:1高铁列车制动闸片测试台架。凭借这台设备，在专业机构需要花80万元才能做一次的测试，一年间他们做了100多次，闸片研制迈上了快车道。

这期间，朱春城和姜久兴相继患病。朱春城手术后立即投入了工作，姜久兴则选择了定期复查，每天都在与时间赛跑，他说，“早一天研发成功，产品就能早一天进入市场。”直到产品通过测试，他才在医生的要求下做了手术。

守得云开见月明。2021年，经中铁检验认证中心台架的权威测试验证，公司生产的闸片抗高温软化能力、制动效能、摩擦系数稳定性、耐磨性、抗低温性能等核心技术参数，达到了国际领先，打破了国外垄断。

以创新拓路

“创新”二字在新干线公司体现得淋漓尽致，在研发的道路上缺少什么，团队就自己造什么。在公司生产车间，大到检测设备，小到混合材料的器皿，几乎所有设备都是团队自己研制的。在这里，微小的粉剂材料，经过混合、冷压、烧结、测试、组装等一道道工序，变成了炙手可热的产品。

“三元陶瓷”在市面上价格高昂，团队研发了“三元陶瓷”低成本化生产技术，将数千元的“三元陶瓷”成本降低到百元。同时，通过闸片材料及整体结构设计上的改变，解决了闸片在高寒雨雪及风沙环境下的制动“卡滞”问题。相关产品技术可应用于时速最高450公里的高铁列车的机械摩擦制动中。

目前，该项目取得中铁检验认证中心CRH380B系列型号高铁闸片“产品试用证”，获得15项国家发明、实用新型专利，将建成年产4万片高铁闸片生产线，并已具备量产能力。

消息不胫而走。采访中，姜久兴的手机响起，是国内知名汽车公司的研发中心邀请新干线团队合作研制重型卡车刹车片，希望可以替代进口产品。

“电磁行业、微电子行业、结构陶瓷材料、密封材料和摩擦材料等，‘三元陶瓷’的应用领域非常广。”朱春城告诉记者，团队研发的“三元陶瓷”对金属复合材料增强增韧技术还成功应用于装甲防护领域，在保证原材料硬度前提下增强其韧性，使其防护性能大幅提高。

面向未来，姜久兴表示，将带领团队深入开发“三元陶瓷”技术，并转化成更多市场需求的高端产品，服务相关行业提档升级，助力龙江新材料产业振兴发展。