“十五五”規(guī)劃建議提出，“強(qiáng)化企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位”。在河南鄭州，有一家“60多歲”的老企業(yè)，曾造出新中國第一批人造金剛石。如今，企業(yè)瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)需求，持續(xù)發(fā)力創(chuàng)新，不斷挺進(jìn)新賽道，充分體現(xiàn)科技創(chuàng)新主體地位。

——編者

造出新中國第一批人造金剛石的“60多歲”企業(yè)不斷挺進(jìn)新賽道——

“工業(yè)牙齒”與新興產(chǎn)業(yè)“咬合”越來越緊密

走進(jìn)河南鄭州梧桐街121號院，一臺鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)矗立在園區(qū)。60多年前，新中國第一批人造金剛石，從厚重的鋼鐵腔體內(nèi)淬煉而出。這臺“功勛壓機(jī)”作為我國超硬材料工業(yè)發(fā)展的見證，退役后保存在其研發(fā)地——鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司（以下簡稱“三磨所”）。

20世紀(jì)60年代，121課題組專家在研制人造金剛石。

“牙齒是人體最堅硬的部件。用這個大塊頭合成的金剛石，就是工業(yè)領(lǐng)域最鋒利的‘牙齒’。”撫摸鋼鐵機(jī)身，92歲的三磨所老職工王光祖不勝感慨。

新中國成立后，剛起步的工業(yè)領(lǐng)域急需大量金剛石。為打破西方封鎖，由原國家第一機(jī)械工業(yè)部批準(zhǔn)成立的三磨所，被賦予自主研發(fā)“金剛鉆”的使命。

“我們的任務(wù)課題代號是121，這也是公司廠址門牌數(shù)字的由來。我是學(xué)化工的，一開始都不知道金剛石長啥樣。大家從各領(lǐng)域抽調(diào)來，就是要實現(xiàn)超硬材料‘從0到1’的突破。”作為課題組主要成員，王光祖至今忘不了1963年的那個冬夜：伴隨著壓機(jī)內(nèi)傳來的巨響，歷經(jīng)30余次試驗，我國首顆人造金剛石成功問世。

1965年，三磨所參與研制出第一臺六面頂壓機(jī)，國產(chǎn)金剛石實現(xiàn)量產(chǎn)；1966年，第一顆立方氮化硼研制成功，兩大超硬材料的拼圖自此完整……如今，我國人造金剛石年產(chǎn)量約占全球的95%。

生產(chǎn)車間內(nèi)，巨型壓機(jī)整齊列陣，監(jiān)視平臺數(shù)據(jù)屏上顯示多項數(shù)據(jù)。液壓系統(tǒng)嗡鳴聲起，6個粗壯的頂錘緩緩合攏。平靜的鋼鐵外殼內(nèi)，碳原料正經(jīng)歷著高溫高壓，進(jìn)而孕育出金剛石晶體。

操作員進(jìn)行產(chǎn)品出廠前試切檢驗工作。

“這是我們研制的新型六面頂壓機(jī)，缸徑更大、性能更高、壽命更長。”老職工魯濤是一名60后，去年剛退休的他語帶自豪，“壓機(jī)不斷升級，公司的業(yè)務(wù)板塊也在不斷拓展。”

1981年入職第一天，魯濤便被老師傅帶到車間，學(xué)習(xí)壓機(jī)操作要領(lǐng)。當(dāng)時，他只知道金剛石很貴：“1克（5克拉）夠我1個月的工資。”老師傅說，要讓金剛石發(fā)揮更大作用，還要把它做成砂輪等磨削工具。

超硬材料產(chǎn)品長期被用作傳統(tǒng)磨具、刀具，服務(wù)于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域。改革開放后，新需求涌現(xiàn)，三磨所也開始擁抱市場、嘗試變革。

“老廠的轉(zhuǎn)型很艱難。尤其是上世紀(jì)90年代科研院所改制，我們成了自負(fù)盈虧的企業(yè)。”魯濤回憶，當(dāng)時科研資金短缺、員工工資減少、技術(shù)骨干流失，“走在車間，聽到的都是連片嘆氣聲。”

很快，三磨所調(diào)整發(fā)展定位，瞄準(zhǔn)蓬勃發(fā)展的汽車、電子信息領(lǐng)域，開始在新賽道謀求突圍。

“轉(zhuǎn)型初期，所里確定陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼砂輪為一個專攻產(chǎn)品。當(dāng)時國內(nèi)沒有可用的高速磨床，所里也不具備磨削試驗條件。”魯濤說，他們只好跑到省外，在客戶改裝的設(shè)備上做試驗。“砂輪產(chǎn)品重20多公斤，害怕運(yùn)輸磕碰，大伙兒輪流背著上火車。試驗失敗，再灰溜溜地回所里總結(jié)。”

靠著這股沖勁，三磨所的超高速砂輪跟上了行業(yè)步伐，不僅實現(xiàn)了國產(chǎn)替代，還進(jìn)入國際知名車企生產(chǎn)線。如今，汽車發(fā)動機(jī)動力總成、變速箱、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等精密零部件的加工，都能找到超硬材料的身影。

從大國重器的矢量發(fā)動機(jī)，到信息處理的手機(jī)芯片；從大型船舶的傳動曲軸，到細(xì)如發(fā)絲的醫(yī)用刀具……曾長期應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域的“工業(yè)牙齒”，正“咬合”在人類探索的多個新興領(lǐng)域。

“越是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，越可能遭遇‘卡脖子’。打通超硬材料領(lǐng)域的關(guān)卡，是我們這代青年科研人員的使命。”全國勞動模范、三磨所超精密加工技術(shù)研究室主任王帥說。

近兩年，國產(chǎn)人形機(jī)器人備受矚目。在機(jī)器人“關(guān)節(jié)”等關(guān)鍵部件上，王帥和同事們找到了新市場：人形機(jī)器人使用的內(nèi)齒輪，多是硬度較低的軟齒面，傳統(tǒng)加工工藝很難兼顧精度與效率。“齒面硬度和精度直接影響機(jī)器人‘關(guān)節(jié)’能不能順滑、省力地反向驅(qū)動，如果做成硬齒面，還能提升‘關(guān)節(jié)’的使用壽命。”

去年，王帥團(tuán)隊成功申報國家級科研項目，研發(fā)用于人形機(jī)器人“關(guān)節(jié)”加工的精密超硬磨具。由于該磨具形狀極為復(fù)雜、精度要求在微米級，王帥形容其研發(fā)難度不亞于在頭發(fā)絲上“繡花”——而且是在幾十根發(fā)絲上繡出精度一致的“花”，否則各齒便無法使用。經(jīng)過艱苦攻關(guān)，團(tuán)隊已完成機(jī)床軟硬件升級改造，在實驗室里突破了多齒精密超硬磨具的微米級修整技術(shù)。

近年來，人造金剛石的應(yīng)用領(lǐng)域還從工業(yè)材料拓寬到功能材料、消費產(chǎn)品。在三磨所鉆石品牌展柜，胸針、鉆戒等培育鉆石產(chǎn)品璀璨奪目。

“金剛石是自然界最堅硬的物質(zhì)，千磨萬擊才孕育出來。比金剛石更堅硬的，是我們攻克難題的決心。”站在歷經(jīng)60多年風(fēng)雨的“功勛壓機(jī)”旁，王光祖的話語充滿堅定。（記者 張文豪）

（親歷者說）

創(chuàng)新是走出低谷、完成突破的動力

劉明耀

莫氏硬度量表中，人的牙冠硬度在7至8級，金剛石則是最高的10級，因此被稱為超硬材料。它可以加工堅硬的材料、分割細(xì)微精密的芯片、鉆探千米深的巖層，是無堅不摧的“工業(yè)牙齒”。

上世紀(jì)90年代，受種種因素限制，三磨所真正適應(yīng)市場的產(chǎn)品、技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)化能力嚴(yán)重不足，可以說跌入低谷。開發(fā)技術(shù)含量高、附加值高和市場競爭力強(qiáng)的新產(chǎn)品，成為全所的當(dāng)務(wù)之急。

從1999年擔(dān)任所長助理、2000年被任命為總工程師，我有幸成為三磨所一段轉(zhuǎn)型歷程的見證者。我們將研發(fā)人員的待遇調(diào)整為管理人員的1.2倍，制定了快速響應(yīng)市場的科研管理辦法，還出臺了一系列激勵研發(fā)創(chuàng)新的機(jī)制。大家不只是滿足于實驗室技術(shù)的突破，服務(wù)領(lǐng)域也由單一的機(jī)械領(lǐng)域拓展為多個新興領(lǐng)域。

1999年初，我們得知國內(nèi)一家大型電子企業(yè)有超薄砂輪需求，要求薄片厚度0.14毫米。當(dāng)時只有美國等發(fā)達(dá)國家有生產(chǎn)能力，國產(chǎn)的最薄只能達(dá)到0.5毫米。在極為艱難的條件下，所里歷經(jīng)技術(shù)預(yù)研、樣品開發(fā)、批量試制等階段，成功研發(fā)出成套制造技術(shù)，實現(xiàn)國產(chǎn)替代。如今，三磨所的薄片產(chǎn)品最薄達(dá)0.04毫米。

回顧三磨所60多年歷史，科技創(chuàng)新無疑是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。瞄準(zhǔn)新興領(lǐng)域，期待年輕人不斷突破自我，助力我國在超硬材料領(lǐng)域取得更大成績。

（作者為三磨所原總工程師， 記者 張文豪 采訪整理）