固態(tài)金屬材料領(lǐng)軍企業(yè)Metalysis大幅提升研發(fā)能力

2024年1月22日，南極熊獲悉，全球固態(tài)電解金屬材料領(lǐng)軍企業(yè)Metalysis近日宣布重大研發(fā)升級(jí)計(jì)劃，其位于南約克郡先進(jìn)制造園區(qū)的研發(fā)中心將新增三臺(tái)第一代（Gen 1）研究設(shè)備，使該級(jí)別設(shè)備總數(shù)增至12臺(tái)，首階段研發(fā)能力提升33%。此次戰(zhàn)略部署旨在應(yīng)對(duì)高超音速飛行器、下一代核能系統(tǒng)及商業(yè)航天等戰(zhàn)略領(lǐng)域?qū)μ胤N金屬材料的爆發(fā)式需求，標(biāo)志著先進(jìn)材料研發(fā)進(jìn)入"按需定制"的新階段。



顛覆性技術(shù)重構(gòu)產(chǎn)業(yè)邏輯


基于FFC劍橋法，Metalysis開創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了金屬氧化物固態(tài)直接電解。與傳統(tǒng)熔煉工藝相比，該技術(shù)將處理溫度從1600℃以上降至650-950℃區(qū)間，能耗降低超60%，且全過程無(wú)需使用氫氟酸等危險(xiǎn)化學(xué)品。通過精確調(diào)控電壓和電解參數(shù)，可定向電解包括鈦、鉭、稀土金屬在內(nèi)的40余種金屬氧化物，單步生成成分均勻的金屬海綿體，經(jīng)后處理即可獲得粒徑分布可控的微納米級(jí)粉末。

公司首席執(zhí)行官Nitesh Shah表示："我們近期完成的全流程工藝驗(yàn)證顯示，新技術(shù)可使鈦合金生產(chǎn)周期縮短75%，原料利用率提升至98%以上。隨著球形化設(shè)備的投產(chǎn)，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)3D打印級(jí)鈦粉、鎢銅復(fù)合粉等戰(zhàn)略材料的自主制備。"據(jù)悉，該企業(yè)獨(dú)創(chuàng)的"四代研發(fā)體系"已形成完整的技術(shù)轉(zhuǎn)化鏈條：Gen 1單次克級(jí)試驗(yàn)支撐原型驗(yàn)證，Gen 2公斤級(jí)中試加速工藝定型，Gen 3/4分別實(shí)現(xiàn)百噸級(jí)商業(yè)化供應(yīng)和萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)量產(chǎn)。

太空經(jīng)濟(jì)催生技術(shù)突破

在月球資源原位利用領(lǐng)域，Metalysis與歐洲航天局（ESA）的合作取得突破性進(jìn)展。其改良版FFC工藝采用特制氧析出陽(yáng)極，在電解鈦鐵礦（FeTiO3）模擬月壤時(shí)，同步獲得純度99.6%的金屬鐵鈦合金粉和醫(yī)用級(jí)氧氣，氧回收效率達(dá)理論值的92%。該項(xiàng)目首席科學(xué)家Dr. Emily Carter表示："我們的Gen 1設(shè)備正在驗(yàn)證月面極端環(huán)境（-180℃至120℃溫度循環(huán)、微重力）下的工藝穩(wěn)定性，預(yù)計(jì)2026年開展原位技術(shù)演示。"

高熵合金開啟材料革命

面對(duì)被稱為"21世紀(jì)冶金革命"的高熵合金（HEA）浪潮，Metalysis的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯。通過多組元氧化物共電解技術(shù)，Metalysis成功制備出含五種主元（Fe-Co-Ni-Cr-Mn）的航天用耐超高溫合金，其1200℃抗蠕變性能較傳統(tǒng)鎳基合金提升300%。材料總監(jiān)Dr. Michael Zhou表示："固態(tài)電解法從根本上解決了傳統(tǒng)冶金中元素偏析難題，配合我們的元素空間梯度控制技術(shù)，可設(shè)計(jì)出具備能量吸收、自修復(fù)等智能特性的第四代合金材料。"

行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，全球高熵合金市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)從2023年的8.7億美元增至2030年的47億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)27.3%。與此同時(shí)，商業(yè)航天市場(chǎng)對(duì)特種材料需求激增，僅可重復(fù)使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室襯里材料，未來(lái)五年全球需求缺口就達(dá)230噸/年。



構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)新格局


Metalysis的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃同步帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。其沃斯制造中心所在的謝菲爾德城市群，已聚集12家特種材料加工企業(yè)和8個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室，形成從基礎(chǔ)研發(fā)到終端應(yīng)用的完整生態(tài)圈。英國(guó)商務(wù)大臣Kemi Badenoch在近期視察中表示："該項(xiàng)目體現(xiàn)了英國(guó)在先進(jìn)制造領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)力，政府將通過2.3億英鎊的高端材料研發(fā)基金持續(xù)支持此類技術(shù)創(chuàng)新。"

隨著第四代工業(yè)設(shè)備進(jìn)入最終調(diào)試階段，Metalysis正將其技術(shù)版圖擴(kuò)展至超導(dǎo)材料、核聚變第一壁防護(hù)材料等尖端領(lǐng)域，新一輪融資估值已突破18億英鎊。在材料革命與太空經(jīng)濟(jì)雙重機(jī)遇下，這家從劍橋?qū)嶒?yàn)室走出的企業(yè)，正在書寫21世紀(jì)新材料的黃金法則。