一颗直径仅4mm的气门，装到摩托车发动机上，能否“扛住”800℃的高温？当气门材料的密度被“压缩”到4.0g/cm³，比常用钛合金（4.5 g/cm³）还轻时，会给飞驰的赛车带来怎样的变化？
3月底，2026年世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站，中国张雪机车代表国产品牌，拿下中量级组别背靠背双冠。赛车领先近4秒冲线的那一刻，这些问题，有了最确实的答案——万里之外的广东佛山，季华实验室（先进制造科学与技术广东省实验室）研发团队二十年磨一剑，为“冠军机车”锻造“最强”气门。
图为季华实验室园区全景
“对一台摩托车来说，如果发动机是‘心脏’，气门就是‘呼吸系统’，进气门控制空气进入气缸，排气门排出燃烧后的废气，一进一出，直接决定发动机的动力输出。”实验室材料科学与技术研究部主任李小兵一语道破，“尤其顶级赛车的排气门，高温下工作的性能，往往影响比赛成绩”。
4月的岭南，晴天雨天频繁交替。走进季华实验室，行政办公区按部就班地运转，工作人员有条不紊做着案头工作；转头来到中试车间，却是一番不一样的忙碌景象。高端数控机床低声闷响，传送带稳稳滑动、机械手灵活运转……看着不像实验室，倒像进了一家自动化加工厂。
图为研发团队在锻造钛铝合金气门
眼前的工作台上，两根吸管形状、底下带个喇叭口的金属件，便是季华实验室自主研发的钛铝合金气门。张雪机车带着它飞驰的半个小时，浓缩了团队20多年的积累。“2000年，我们还在中科院金属研究所，帮欧盟做一个项目时，发现钛铝合金这个材料好、有潜力，就认定了这条路，陆续出了不少原创性成果。”团队学科带头人刘奎回忆。
图为实验室研发的钛铝合金气门
实验室成果要落地，离不开与产业创新的深度融合；尤其是新材料，要成熟、“能用”、“好用”，进而被市场检验、认可，需要很长的积淀。2021年5月，刘奎带领团队来到季华实验室，背靠佛山的制造业优势和广东的产业链配套，开始了“1-10”、“10-100”的加速、冲刺。
“最迫切的，是合适的应用场景。”李小兵是四川人，通过老家朋友牵线，团队和张雪机车结了缘。“那时候，他们在研制高转速大排量发动机，传统材料重，转速上不去；用了钛合金，密度下来了，但承受不了那个温度，研发陷入瓶颈。正好我们这个新材料，也在寻找应用场景，双方可以说是一拍即合。”
此后，团队历经一整年昼夜攻坚、通宵鏖战，终于攻克了这项 “硬骨头” 难题 —— 实现直径仅 4mm 的细杆钛铝合金气门稳定成型工艺突破。新材料的应用，带来了实打实的性能提升。经张雪机车技术人员实车测试验证，换装钛铝合金气门的发动机，转速可稳定达到 14000 转 / 分钟，较传统材质每分钟转速提升至少 1000 转，进排气效率更为优异；同时该新材料耐高温可达 800℃以上，即便在赛车极限工况下，依旧性能稳定、经久 “扛造”。
图为张雪机车厂团队到季华实验室专项调研轻质高强钛铝合金气门产业化合作事宜
为了这样的提升，一年来经历了什么，只有团队成员自己清楚。钛铝合金常温下较脆，给张雪机车做的，又是三缸机、四缸机里的细杆径气门，“比起单缸机，别看直径只小了1-2mm，但对金属间化合物来说，越细越容易开裂，难度就提了几个数量级。”李小兵感慨。
走热轧路线，但“一做就裂”；国际通行的“包套挤压”成本高，很难推向市场；委托厂家尝试热挤压工艺，又一直没有突破……回到季华实验室，团队开始研发自己的合金体系、模具和装备，铆足劲自己做。
“有一段时间，基本一天都成功不了一只。”李小兵说，无数次尝试，无数次失败，每次想放弃的时候，就提醒自己：来季华实验室初心就是做产业化；况且张雪那么难都没放弃，一直催着要产品。“实验室楼上，工会准备了休息的地方，“凌晨四五点，上去睡一觉，做好心理建设，接着一干又是一天。”
熬过一个又一个白天、黑夜，从模具、润滑剂、加热温度到退火工艺，团队一步步摸索、改进。转机出现在2025年初，“突然就感觉，挤压得很顺畅。”李小兵回忆那一刻，语气里仍带着兴奋。不开裂、不卡模，一根接一根地成功挤出来，“大伙非常高兴，都不想停了”！
季华实验室实现了钛铝合金气门的可控制造，目前，夺冠后的张雪机车，又向实验室下了批量化采购气门的订单。“但这不是我们的终点。”李小兵深知，新产品要量产供应民用市场，成本至关重要。“我们已经孵化了新材料有限公司，要不停改进工艺，让这个气门生产的品质更稳定、良品率更高；还要研究，把新材料用到更多地方，比如刹车盘，甚至航空发动机叶片上。”
图为季华实验室孵化产业公司的部分产线
作为广东省首批建设的省实验室之一，季华实验室正以“产业科技互促双强”为核心，将一项项实验室里的核心技术转化为产业端的“黑科技”。截至目前，实验室已累计申请发明专利达3026件，获授权1686件；孵化企业25家，其中国家级专精特新“小巨人”企业3家，“季华系”企业产业规模超50亿元，构建起“产学研用”全链条创新生态。
总策划：吴齐强
本期统筹：贺林平
作者：贺林平；人民网 宁玉瑛；实习生：冯媛
视频拍摄/制作：罗珣
图片及部分视频素材来自季华实验室
投稿邮箱：85512965cfb@163.com
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