昆明理工大学科研团队突破涂层技术瓶颈 校企合作赋能高端装备制造业升级

高端装备的可靠运行,离不开关键零部件的表面防护。

涂层材料与涂层工艺被业内视为装备“外衣”和“护甲”,直接关系到零部件寿命、能耗水平与运行稳定性。

长期以来,部分关键备件仍存在进口依赖,既推高成本,也带来供应链不确定性。

如何以自主可控的材料与工艺体系提升关键部件服役性能,成为推动装备制造业向高端迈进的重要课题。

问题在于,装备表面防护领域存在多重难点:一是涂层失效早、易脱落,导致零部件在高温、高压、腐蚀等严苛工况下稳定性不足;二是深孔、弯管等复杂结构件难以实现均匀、可靠的涂层覆盖,制约了高端装备结构升级与精密化发展;三是关键备件部分依赖外部供给,价格与交付周期受制于人,潜在风险不容忽视。

上述问题相互叠加,使得“防护不足—寿命缩短—维护频繁—成本上升”的链条长期存在。

原因层面,热喷涂涂层技术跨学科特征明显,既需要材料体系的性能支撑,也需要工艺窗口的精准控制,更离不开专用装备对复杂内孔、长管道等结构的适配。

过去一段时间,国内在基础材料、成膜机理、工艺稳定性及工程化装备等方面存在短板,导致技术难以在更多应用场景中实现规模化推广。

与此同时,高校科研成果与企业需求之间的信息不对称、验证与中试环节薄弱、转化路径不清晰,也在一定程度上影响了成果落地效率。

针对这些痛点,昆明理工大学宋鹏团队自2012年以来持续深耕复合涂层材料与热喷涂技术,逐步构建起从基础理论研究到工艺开发、再到工程应用验证的全链条创新体系,并将成果凝练为专利集群。

以内燃机气缸内壁无缸套涂层强化技术为例,该技术围绕轻量化需求解决材料与制备匹配难题,实现部件重量较传统铸铁缸套方案大幅降低,同时降低机油消耗率,为内燃机向轻量化、高效化方向发展提供了技术支撑。

面向复杂结构件防护需求,团队研发的长尺寸内孔喷涂装备突破传统喷涂的适用边界,提升了对深孔、弯管等结构的精准防护能力,并在重要装备相关关键部件中获得应用验证。

在材料体系方面,团队形成多种高断裂韧性、长寿命热喷涂陶瓷涂层材料体系,增强涂层结合强度与服役寿命,为不同工况提供更具针对性的方案。

影响正在显现:一方面,这类技术突破有助于提升关键零部件耐磨、耐蚀、耐高温等综合性能,降低维护频次与全寿命周期成本,进而提高整机可靠性和运行效率;另一方面,涂层材料与工艺的国产化能力增强,将带动关键备件供应链韧性提升,为相关产业链安全提供支撑。

从区域发展看,先进制造业对“硬科技”转化的需求迫切,专利集群的产业化将进一步强化地方在装备制造、汽车零部件等领域的配套能力和创新密度。

对策上,本次以“专利作价入股+联合设立公司”的方式推进转化,体现出更市场化、更体系化的成果落地路径。

学校资产经营平台在专利价值评估、合作对接与模式设计等环节提供专业化服务,降低了科研团队对市场化流程的探索成本;相关高等研究平台推动中试生产,补齐“实验室成果—工程化验证—规模化制造”的关键一环。

企业方面,成都正恒动力股份有限公司依托成熟的生产管理与市场渠道,将为技术产业化提供工艺固化、质量体系与应用场景拓展支撑。

双方联合成立云南智川云层技术有限公司,有助于将分散的技术点整合为可复制、可交付的产品与工艺服务,推动创新要素在更大范围内流动与配置。

前景方面,随着高端装备向轻量化、高效率、长寿命方向演进,表面工程技术的战略价值将进一步凸显。

热喷涂涂层技术兼具材料迭代快、场景适应强的特点,未来在汽车零部件、航空航天、能源动力、化工装备等领域仍有广阔应用空间。

预计随着中试线与标准化产线建设推进,相关技术将从“可用”走向“好用、稳定用”,并通过标准体系、质量追溯与规模化制造能力的建立,形成更具竞争力的产业化闭环,为关键部件国产替代和制造业转型升级提供持续动力。

当前,我国制造业正处于转型升级的关键时期,突破关键材料和工艺技术的瓶颈是实现高质量发展的必然要求。

宋鹏团队在涂层材料领域的创新突破,以及校企合作推动成果转化的成功实践,为其他高校和企业提供了有益的借鉴。

只有坚持以问题为导向,加强基础研究与应用研究的结合,建立更加灵活高效的成果转化机制,才能真正把科技创新的潜力转化为产业竞争力,为我国装备制造业的自主创新和产业升级贡献更多力量。