【科技日报】山西：石头里炼出金属材料产业“筋骨”
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近日，在山西举行的“转型路上的奋进者”系列第十场记者见面会上，山西银光华盛镁业股份有限公司技术中心副主任王小刚摊开手掌，向在场的记者展示了一块银灰色石头。
“大家别看它平平无奇，这是白云石。”他轻轻把石头搁在话筒旁，“我们的工作，就是把里面的金属镁提炼出来，做成高铁行李架、汽车轮毂、笔记本外壳，甚至人形机器人的骨架。”
这块石头，是当天记者见面会朴素的“开场白”。与它同台的，还有一瓶液态金属、一片比镜面更平的半导体衬底。它们串起了山西从采矿、冶炼到高端制造的产业发展路径，也勾勒出山西打造新能源金属材料产业高地的发展目标。
王小刚面对的难题，就藏在镁锆中间合金的微观世界里。
镁合金生产要用到的镁锆中间合金，每吨成本十几万元。传统工艺中，锆元素容易“抱团”，像和面时没搅匀留下的面疙瘩。而这些疙瘩会带进最终产品，造成材料不均匀，变形时容易开裂，进而无法使用。
团队从冶金基本原理入手，寻找问题根源，采用超声辅助分散复合工艺逐一打散“疙瘩”。原料利用率由此提升30%以上，每年可节约成本近500万元。2025年，山西银光华盛镁业股份有限公司自主研发的ZM60M变形镁合金获得国家级牌号，正式列入国家材料谱系。如今，该公司生产的镁合金高铁行李架已用在1000多列高铁和地铁上，总长度超过20万延长米，占据国内九成市场。
作为资源大省，山西“家底”丰厚：铝土矿保有资源量15.92亿吨，占全国的30.79%，居全国首位；镁矿（炼镁白云岩）保有资源量11.46亿吨，占全国的29.10%，同样位居全国第一。2025年，山西氧化铝产量占全国近四分之一，镁合金产量占三分之一，粗镓产量占一半。
“我国是铝镁生产和消费大国，但一些高端材料和产品仍‘受制于人’。”在记者见面会上，中北大学材料科学与工程学院院长王强指出了我国在新能源金属材料领域存在的短板。
“料要成材、材要成器、器要好用。”在王强看来，资源优势并不等同于产业优势。他和团队的目标，就是开采出能用的“料”、制备出有用的“材”、打造出好用的“器”。要想实现“材要成器”，就要解决镁合金材料加工的变形问题。这条路并不好走，由于镁合金本身的晶体结构特性，其塑性极差，极难变形。
“如果用面粉打个比方：铝合金就像是白面，既能手擀、又能刀削，还能挤压拉伸，花样繁多；而镁合金就像是玉米面，变形很难，想做成复杂形状更难。”王强说，团队最初研究镁合金的变形问题时，就面临这团“玉米面”式的难题。
多年来，团队聚焦于镁合金的特殊变形属性，开发出多项专用技术和设备，在实验室研制出100余种铝镁合金构件，以及5万余件（套）配套产品，并应用于导弹、卫星、飞机、高铁、汽车等装备的研制链条中。
在记者见面会上，山西华兴铝业有限公司、山西中润铝业有限公司科技创新部负责人杨桐带来的“道具”更小——一个玻璃瓶里装着的银色液态金属，这就是镓。
镓是电子工业的“脊梁”。杨桐介绍，近年来，山西华兴铝业有限公司、山西中润铝业有限公司联合攻克了从氧化铝生产过程中提取金属镓的核心工艺，直接带动9户下游铝材深加工企业集群发展，真正做到了“铝水不落地、直接变产品”。
中科晶电信息材料股份有限公司晶体技术中心负责人高佑君，在记者见面会上带来了一片特殊的“镜子”——6英寸砷化镓衬底，它由纯度超过99.999%的镓和砷合成。这片“镜子”恰好接上了杨桐手中那瓶液态镓的下一环。从氧化铝母液里提取的镓，运到晶体炉前变成砷化镓，再变成芯片里的信号通道。资源、冶炼、半导体材料，三个原本相去甚远的行业，在山西的产业链图上连成一条线。
国电投（山西）铝业有限公司计划经营部主任马志博的战场，则在氧化铝“废液”里。铝土矿伴生的锂，浓度比盐湖卤水低10倍。团队研制耐强碱、耐高温的专用锂吸附剂，嵌进原有生产线，使锂回收率突破75%，关键岗位实现无人化值守，把伴生资源“吃干榨净”。
一块银灰白云石、一瓶握掌即化的镓、一片比镜子光滑的砷化镓衬底……从实验室攻坚到生产线全链条布局，从绿色采选到精密晶体制造，台上的物件像一枚枚棋子，落子处正是山西资源型经济转型的同一盘棋。山西把“按吨卖氧化铝、按吨卖镁锭”的资源账，变成“按件卖零部件、按片卖衬底”的财富账。
散会时，王小刚把那块白云石收回包里。从石头里的镁，到5G芯片里的镓通道，山西正把地底埋了亿万年的资源，一点点炼成新能源金属材料产业的“筋骨”。（◎本报记者 韩 荣 通讯员 白嘉怡）
来源：科技日报
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