大河報·大河財立方記者 王磊彬 文 馬騰飛 攝影
在位於鄭州高新區的鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司（以下簡稱三磨所）院內，展示著一臺金黃色的六面體機器。
這是老一輩科技工作者於1965年研發出的中國第一臺鉸鏈式六面頂壓機——超硬材料合成裝置。雖歷經風雨，卻是中國人造金剛石、立方氮化硼等超硬材料發展史的最好見證。
而作為承載中國超硬材料研發生產使命的三磨所，自1958年幾十平方米的“籌備處”開始，從無到有、從小到大、由弱漸強，繪就著中國超硬材料的輝煌畫卷。
突破“卡脖子”問題
研製出中國第一顆人造金剛石
2020年，中國人造金剛石產量突破200億克拉，佔全球產量的95%以上，是名副其實的人造金剛石第一大國。
在普通人眼裡，金剛石可以打磨成鑽石，用作裝飾。但在工業領域，以人造金剛石為代表的超硬材料及製品，不僅是支撐我國戰略性新興產業發展的先進基礎材料，更是活躍在國防軍工、航空航天、半導體晶片等國家重大關鍵領域中的“精良利器”。
然而，上個世紀50年代，中國在人造金剛石領域還是一片空白，在精密製造和國防工業方面經常被“卡脖子”。
新中國成立初期，國家百廢待興。隨著我國工業體系的逐步建立，對工業用金剛石的需求日益劇增。由於我們不掌握人造金剛石合成技術，且天然金剛石成本高，我國天然金剛石儲量又少，所以經常受制於人。
據三磨所黨委副書記、紀委書記王偉濤介紹，當時我國工業用金剛石主要依靠進口，後因國際環境變化，國外對中國進行封鎖，導致我國工業用金剛石的來源幾乎被掐斷。要發展，中國就要去創造自己的金剛石。
1960年10月，當時的第一機械工業部設立了代號為“121”的攻關課題組，向三磨所等機構下達了研究人造金剛石的進軍令。
經過老一輩科技工作者失敗、改進、再失敗、再改進的艱苦探索，1963年終於在兩面頂壓機上，成功研製出了中國第一顆人造金剛石。
欣喜之餘，卻也面臨著新的問題。人造金剛石合成技術研製出來了，可是怎樣實現產業化生產？怎樣完成生產工藝和裝置的完全自主化？
“1965年，老一輩科技工作者創新性地研發出中國第一臺‘鉸鏈式六面頂壓機’，並在鄭州市實現了人造金剛石在六面頂壓機上的合成製造，當年產量即達到10000克拉。”王偉濤說。
隨後的30年間，該壓機共合成金剛石約150萬次，為中國超硬材料產業化奠定了堅實的裝備基礎，也為中國基礎工業走向世界前沿提供了重要的支撐。
由於“六面頂壓機”在人造金剛石合成效率和成本上優於兩面頂壓機，徹底改變了世界人造金剛石產業發展的格局，才造就了今天中國超硬材料行業世界霸主的地位。這臺機器就作為“功勳壓機”擺放在了三磨所院內。
大河報·大河財立方記者注意到，三磨所的三個廠區地址分別是華山路121號、梧桐街121號、科學大道121號，都在提醒自己不忘“121”攻關課題組的使命，持續為中國超硬材料行業的技術進步與產業發展做出重要貢獻。
產品能在頭髮絲上開七道槽
廣泛應用在汽車、電子等多個領域
那麼，人造金剛石、立方氮化硼等超硬材料有哪些特點？主要應用在哪些領域？
據瞭解，超硬材料是人造金剛石、立方氮化硼及以這兩種材料為主要成分製成的複合材料的統稱。由超硬材料製成的各類高效能工具（切、磨、拋工具等）統稱為超硬材料製品。
王偉濤稱，超硬材料及製品是支撐先進製造技術的必備工具，被譽為現代工業的“牙齒”。
三磨所高效精密超薄切割砂輪可用於半導體晶片切割
由三磨所研究開發出的“高精度超薄超硬材料磨具成套製造技術”“汽車關鍵零件加工用高效陶瓷CBN磨具”“矽片減薄砂輪”“CNC多軸聯動用砂輪”等高技術產品，改變了我國高檔精密超硬材料製品主要依靠進口的局面，並取得了良好的經濟效益和社會效益。
其針對電子資訊、汽車、航空航天、國防軍工、家用電器、光伏、LED、風能等行業研究開發出的一系列“高、精、尖、專”超硬材料製品，突破了多項關鍵技術，取得了一批高水平的成果。
“在汽車行業，三磨所生產的超硬材料製品，應用於汽車動力總成、轉向系統關鍵零部件的磨削加工。”王偉濤說，產品具有磨削效率高、加工精度高、工件尺寸一致性好、砂輪使用壽命長等優點，產品遠銷歐美等國家和地區。
“頭髮絲的直徑是10微米，我們的產品能夠做到在頭髮絲上開7道槽，達到世界先進水平，可以直接替代國外進口產品。”三磨所科技發展部部長孫冠男說，三磨所開發出的晶片“切、磨、拋”加工全系超硬材料製品，對我國晶片加工產業的獨立自主可控、保障晶片產業技術安全具有重要意義。
從一個研究機構發展到一片產業
三磨所將深挖金剛石功能性優勢
60多年來，三磨所用一系列“高、精、尖、專”超硬材料製品及專用裝置，填補著國內行業的空白，也推動著我國超硬材料行業從無到有、從小到大、由弱漸強。
三磨所成立以來，承擔了大量國家、省（部）、市級科研專案，先後取得各類科研成果1450餘項，獲得國家、省（部）級各類科技獎項170餘項。
三磨所在快速發展的同時，也帶動著河南超硬材料產業的發展。如今，河南超硬材料產量佔全國的80%以上，河南已有眾多知名的超硬材料生產企業，他們活躍在中國及世界的舞臺上。
在攜手行業共同發展的同時，三磨所也在透過術創新來推動產業升級。目前，三磨所把目光瞄向了硼摻雜電極材料、高效能散熱材料、光學視窗材料等金剛石功能化應用領域。
王偉濤表示，接下來，三磨所將繼續朝著高速、高效、高精密、綠色加工、金剛石功能化應用方向發展。