張雪奪冠背后：季華實(shí)驗(yàn)室助力摩托車領(lǐng)跑世界頂級(jí)賽道的“氣門”

2026年3月29日，葡萄牙阿爾加維賽道，方格旗揮動(dòng)。

中國張雪機(jī)車廠隊(duì)車手Valentin Debise駕駛ZXMOTO 820RR-RS賽車率先沖線。兩輪正賽，兩個(gè)第一。這是中國摩托車品牌首次站上世界超級(jí)摩托車錦標(biāo)賽（WSBK）中量級(jí)組別的最高領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。

萬里之外的佛山，季華實(shí)驗(yàn)室。消息傳來時(shí)，季華實(shí)驗(yàn)室研究員、廣東季華鈞泰新材料有限公司董事長劉奎正在實(shí)驗(yàn)室里忙碌著。

“非常非常欣慰。”這位年長的科學(xué)家說，從2000年初第一次接觸鈦鋁氣門，到2026年親眼見證自己的材料助力中國摩托車品牌登上世界之巔，這條路他走了二十多年。

奪冠當(dāng)天中午，報(bào)喜的電話也打到了季華實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)與技術(shù)研究部主任李小兵那里：“當(dāng)時(shí)挺興奮的，我們知道氣門很關(guān)鍵。”

這場勝利背后，是一個(gè)關(guān)于堅(jiān)持、突破與“中國智造”的故事。故事的起點(diǎn)，不在賽道上，而在實(shí)驗(yàn)室里；故事的主角，除了車手和賽車，還有一顆只有幾毫米粗的氣門。

三十年磨一劍

氣門，發(fā)動(dòng)機(jī)的“呼吸閥門”。進(jìn)氣門控制空氣進(jìn)入氣缸，排氣門排出燃燒后的廢氣。開合之間，響應(yīng)速度、密封性能與運(yùn)轉(zhuǎn)精度，直接決定發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。

在WSBK這樣的頂級(jí)賽事中，發(fā)動(dòng)機(jī)需長時(shí)間維持在每分鐘上萬轉(zhuǎn)的超高轉(zhuǎn)速，排氣門工作溫度超過800℃。普通氣門在此類極端工況下，極易出現(xiàn)動(dòng)力疲軟、高轉(zhuǎn)乏力，甚至燒蝕變形。氣門的性能，往往直接影響比賽勝負(fù)。

張雪機(jī)車在發(fā)展高轉(zhuǎn)速摩托車時(shí)，就遇到了這個(gè)瓶頸。

“當(dāng)時(shí)他們要做到上萬轉(zhuǎn)，排氣門溫度能達(dá)到800度。”李小兵說。常規(guī)鋼鐵材料不行，只能用鎳基高溫合金，但鎳基合金密度高達(dá)8.2g/cm3，“比重很大，慣性力大，配氣系統(tǒng)很難優(yōu)化，轉(zhuǎn)速很容易達(dá)到極限。”

張雪的技術(shù)人員做過測算：如果用密度大的材料，每分鐘轉(zhuǎn)速能做到13000轉(zhuǎn)；如果把密度降下來，每分鐘轉(zhuǎn)速能再提升1000轉(zhuǎn)。這1000轉(zhuǎn)意味著什么？意味著整個(gè)配氣系統(tǒng)有更大的優(yōu)化空間，意味著零百加速能縮短零點(diǎn)幾秒——在賽車領(lǐng)域，這是巨大的突破。

而季華實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)手中的材料，恰好能解決這個(gè)問題。

鈦鋁合金，密度僅為4.0g/cm3，比鋼輕一半，比鎳基合金輕一倍以上，同時(shí)能耐800℃以上的高溫。這種材料既有金屬的韌性，又有陶瓷的耐溫性——但正因?yàn)樗墙饘匍g化合物，“很脆”，加工難度極大。

為了攻克這個(gè)難題，這支團(tuán)隊(duì)的積累，可以追溯到三十年前。

“我們從熔煉開始，差不多積累了至少三十年。”劉奎說。2000年初，歐盟有一個(gè)項(xiàng)目，想做輕質(zhì)高強(qiáng)的材料，選了鈦鋁，但加工技術(shù)不成熟。劉奎幫他們做完后，發(fā)現(xiàn)氣門輕了之后，強(qiáng)度夠，節(jié)能減排降噪效果非常好，“燃燒效率能提升11%，噪音降低50%”。從那時(shí)起，他就認(rèn)定了這條路。

此后的二十多年，從中科院金屬所到季華實(shí)驗(yàn)室，從熔煉技術(shù)到熱加工技術(shù)，團(tuán)隊(duì)一步步積累。“一個(gè)材料要想成熟，尤其走向產(chǎn)業(yè)，需要有很長的積淀。”劉奎說。到季華實(shí)驗(yàn)室后，團(tuán)隊(duì)獲得了自主立項(xiàng)支持，開始從“0到1”向“1到100”沖刺。

“擠”出來的突破

但產(chǎn)業(yè)化之路，遠(yuǎn)比想象中艱難。

張雪機(jī)車需要的氣門，桿徑最細(xì)處只有4毫米。鈦鋁合金本身脆，這么細(xì)的桿徑，用常規(guī)方法加工，一壓就裂。

國際上通行的做法是“包套擠壓”——給鈦鋁合金坯料裹上一層不銹鋼或鈦合金套，減緩降溫速度，慢慢壓下去。但這種方法工序復(fù)雜、成本極高，用在賽車領(lǐng)域或許可以，要推向民用市場，根本行不通。

“民用領(lǐng)域，最大的就是成本。”李小兵說。常規(guī)氣門的利潤“幾分錢”，而鈦鋁合金氣門要想被市場接受，必須把每一個(gè)環(huán)節(jié)的成本都?jí)旱綐O致。

團(tuán)隊(duì)最初嘗試沿用做卡車氣門的技術(shù)路線——那些氣門桿徑在8毫米以上，用熱軋路線勉強(qiáng)可行。但用在4毫米的氣門上，“一做就裂，冷卻太快了”。

后來，團(tuán)隊(duì)找到重慶一家氣門廠商，嘗試用熱擠壓工藝。對方做了三個(gè)月，一直沒有突破。李小兵到現(xiàn)場一看，發(fā)現(xiàn)對方用的是原有裝備——做鈦合金的裝備，但鈦鋁合金和鈦合金是兩回事。“我們覺得，如果繼續(xù)用他的裝備，很難突破。”

那就自己做。

回到季華實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)開始研發(fā)自己的合金體系、模具和裝備。那段時(shí)間，所有人都鉚足了勁。

“我們有一段時(shí)間，基本一天都成功不了一只。”李小兵說。從一間車間到另一間車間，無數(shù)次嘗試，無數(shù)次失敗。“當(dāng)時(shí)有一段時(shí)間，我們幾乎要放棄了，說這個(gè)太難做了，不碰了。”

但最終沒有放棄。

“每到要放棄的時(shí)候，我們就提醒自己，我們來季華實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)就是做產(chǎn)業(yè)化。”李小兵說，“張雪都沒放棄，我們肯定也不能放棄。他們一直催著要產(chǎn)品，我們就加班加點(diǎn)，想想哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問題。”

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，模具是最大的瓶頸。一旦擠壓成功，就不能停——停下來，冷了，再擠就又出問題。所以必須連續(xù)作業(yè)，一直擠，擠到模具出問題為止。

科研人員們熬過一個(gè)又一個(gè)深夜。實(shí)驗(yàn)室樓上，工會(huì)準(zhǔn)備了休息的地方，“凌晨四五點(diǎn)，上去睡一覺，第二天接著干”。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2025年初。“突然就感覺擠壓得很順暢，非常順暢。”李小兵回憶那一刻，語氣里仍帶著興奮。不開裂、不卡模，一根接一根地成功擠出來。“大伙都非常高興，都不想停了。”

從模具、潤滑劑、加熱溫度到退火工藝，團(tuán)隊(duì)一步步摸索出最優(yōu)方案。如今，擠壓環(huán)節(jié)的良品率已經(jīng)做到90%以上。

從賽道駛向航線

一顆小小的氣門背后，是全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化。

“為什么鈦鋁到現(xiàn)在國內(nèi)外都用不上？因?yàn)橘F。”劉奎說。團(tuán)隊(duì)在季華實(shí)驗(yàn)室做的，就是開發(fā)低成本的熔煉和熱加工技術(shù)，“讓輕質(zhì)高強(qiáng)的鈦鋁材料大批量用上”。而要做到這一點(diǎn)，必須實(shí)現(xiàn)全鏈條的自主可控——從原材料到冶煉，從加工到成品，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能受制于人。

這項(xiàng)工作的起點(diǎn)，是熔煉。

傳統(tǒng)鈦鋁合金的制備，走的是“大爐子”路線——幾噸重的大錠子熔煉出來，經(jīng)過重熔、鍛造、熱軋，工序長、成本高。

“工序一長，成本就上去了。”劉奎說。團(tuán)隊(duì)反其道而行之，開發(fā)出小尺寸鈦鋁鑄棒的一次熔煉鑄造技術(shù)。鈦、鋁等原材料在市場上就能買到，但如何用低成本把它們?nèi)蹮挸煞弦蟮男“糇樱攀钦嬲暮诵募夹g(shù)，“我們有自己的專利配方。”

在季華實(shí)驗(yàn)室B區(qū)，劉奎經(jīng)常穿梭在幾個(gè)“大家伙”之間——他們在這里做了一個(gè)小型的“冶煉廠”。

“我們這臺(tái)爐子，熔煉完了一離心，直接做成小棒子，小棒子直接去擠壓。”劉奎指著產(chǎn)線上的設(shè)備說。這套工藝省去了常規(guī)路線中的鍛造和熱軋工序，把流程大幅縮短。“成本自然就下來了。”

他們的成本優(yōu)勢是實(shí)實(shí)在在的。國際知名企業(yè)做的鈦鋁氣門，賣給賽車領(lǐng)域要幾百美元一個(gè)；而在季華實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)能做到百元人民幣級(jí)別。

“這才可以接受。”劉奎說。

如今，來找他們的不只有張雪機(jī)車。比亞迪也在談，想在混動(dòng)汽車上用鈦鋁氣門。“新能源車有電池，比較重，追求輕量化。”劉奎說，他很快要去比亞迪，希望還能將材料用在剎車盤上。“鈦鋁剎車盤比鑄鐵的更輕，也比碳陶便宜，供貨周期還更短。”

更遠(yuǎn)的未來，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

“我們國家發(fā)展大飛機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)早期是進(jìn)口的，現(xiàn)在有些零部件雖然實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化制造，但核心牌號(hào)（配方）還是國外的。”李小兵說，“對我們做材料的人來說，這是要改變的。不光制造屬于中國，牌號(hào)也要屬于中國。”

2023年1月，團(tuán)隊(duì)注冊成立了廣東季華鈞泰新材料有限公司，季華實(shí)驗(yàn)室將90%的股權(quán)獎(jiǎng)勵(lì)給團(tuán)隊(duì)。公司成立后，很快拿到了融資——領(lǐng)投方是一家實(shí)業(yè)公司，也做合金，懂鈦鋁。

“對方說，鈦鋁合金能做到現(xiàn)在的程度，很不容易，離批量應(yīng)用很接近了。”李小兵回憶，“他說你要多少我給你投多少，這一輪我不提任何條件。”

如今，團(tuán)隊(duì)已從最初的5人擴(kuò)展到近30人，產(chǎn)線正在建設(shè)，自動(dòng)化程度越來越高。團(tuán)隊(duì)成員大多在佛山買了房，安了家。

從沈陽到佛山，從中國科學(xué)院金屬所到季華實(shí)驗(yàn)室，這支團(tuán)隊(duì)用了三十年，把一顆氣門從實(shí)驗(yàn)室擠到了世界頂級(jí)賽道上。而他們的目標(biāo)，遠(yuǎn)不止于此。

采訪接近尾聲時(shí)，李小兵提到一個(gè)細(xì)節(jié)：成功那天，大家擠得很順暢，都不想停。

那道光，是2025年初照進(jìn)來的。而在那之前，是無數(shù)個(gè)從凌晨熬到天亮的夜晚，是一次次失敗后的“再來一次”。

來源：佛山＋