2026 年3 月28 日至29 日，世界超级摩托车锦标赛(以下简称“WSBK”)葡萄牙站在阿尔加维国际赛道举行.张雪机车厂队车手瓦伦丁∙德比斯驾驶820RR-RS 赛车，以领先优势斩获两回合正赛冠军.其中，第一回合赛他以领先第二名3.685 s的成绩率先冲线，实现中国摩托车制造商在该顶级赛事的历史性突破. WSBK 对参赛车辆的动力系统提出了极为苛刻的工程要求.发动机需长时间维持在每分钟上万转的超高转速，排气门工作温度常超过800 ℃. 发动机是机车的“心脏”， 而气门则是控制这颗心脏在极端服役环境下稳定“呼吸”节奏的关键.进气门精准控制空气进入气缸，与燃油形成可燃混合气；排气门则需及时排出燃烧后的废气.一开一合之间，气门的响应速度、密封性能与运转精度，直接决定了发动机的动力输出与极限转速能力.传统钢制或镍基高温合金气门因密度大、惯性强，在上述极端工况下易出现动力响应迟缓、高转速区段输出疲软，乃至发生烧蚀或变形.由此可见，气门材料的综合性能，已直接左右比赛的最终胜负.此次夺冠机车核心零部件气门是由广东季华实验室[注1]自主研发的钛铝合金(TiAl) 材料制成[1].本文基于公开技术数据，从材料特性、制备工艺、服役性能及产业支撑四个维度，分析该项技术的工程价值.

1 轻质高强钛铝合金(TiAl)材料

钛铝合金(TiAl)作为一种金属间化合物，兼具金属的韧性与陶瓷的耐热性.季华实验室材料科学与技术研究部自主研发的TiAl 合金气门，在材料性能方面表现出以下特征：

(1) 极致轻量化：密度仅4.0 g/cm3，较传统钢和镍基合金降低约50%.较低的气门质量有助于减小运动惯性，从而实现更高的转速上限、更快的动态响应、更低的机械损耗， 以及更平顺的动力输出.

(2) 超强耐高温：在排气门超过800 ℃的极端工作温度下，该材料仍能保持结构稳定，从而有效抑制高转速工况下的气门弹跳与烧蚀变形[2].

(3)极限转速提升：与传统材质对比，钛铝合金气门可使发动机极限转速提升约1 000 r/min，从而显著改善进排气效率与动力输出.

2 超细杆径热挤压成型的创新工艺

钛铝合金(TiAl)在室温下塑性极差，热加工过程中易发生开裂.国际上传统的技术路线多采用成本较高的“包套挤压”法.季华实验室团队自主攻克了超细杆径(最细处4 mm)的热挤压成型工艺，实现低成本、可量产的国产化技术路线(见图1).该工艺解决了传统热挤压时材料流动性差，易产生纵向裂纹(“一压就裂”)的技术难点[3].具体而言，通过自主设计专用模具、研发特种润滑体系，并优化热挤压温度场与变形速率，该工艺实现了连续作业并避免冷却过快，从而彻底解决开裂难题.摒弃了高成本的包套挤压法，确立了低成本、可量产的国产化工艺路径.

图1 季华实验室团队细杆径气门实物图
Fig. 1 Picture of valve rod with small-diameter developed by Jihua Laboratory team

3 性能优势与整车指标

采用钛铝合金(TiAl) 气门后，张雪机车820RR-RS 发动机关键性能见表1.

表1 820RR-RS 发动机关键性能参数
Table 1 Key performance parameters of 820RR-RS engine

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注：1 马力＝745.7 W

4 研发与产业化主体

张雪机车的夺冠，不是单个品牌的胜利，而是中国高端制造多个环节的集体胜利.该气门技术领域，核心支撑力量来自以下两家单位：

(1)技术源头单位：季华实验室材料科学与技术研究部为本研究团队，也是钛铝合金(TiAl)气门技术的研发源头.笔者团队负责人李小兵及学科带头人刘奎受邀接受CCTV-2«经济半小时»栏目专访时指出：“气门越轻意味着惯性越小，进而让转速越高、响应越快、损耗越小、动力越顺.”

(2)产业化推进单位：广东季华钧泰新材料有限公司[注2]，核心团队源自中国科学院金属研究所，于2021 年5 月加入季华实验室，致力于推动钛铝合金(TiAl)材料从赛道应用走向民用及航空航天领域[4].目前，该公司已获得张雪机车近万支的量产订单，并计划将应用拓展至车用涡轮增压器、刹车盘、航空发动机叶片、飞行汽车、长航时无人机及新能源混动汽车等方向.

5 结论

张雪机车在WSBK 葡萄牙站的夺冠，标志着中国在钛铝合金(TiAl)气门领域完成了从实验室研发、极端工况验证到批量产业化的完整技术闭环.该项技术的核心价值体现在以下三个方面：在材料层面，突破了传统气门的密度与耐温瓶颈，实现了转速与响应的双重提升；在工艺层面，摒弃了高成本的国际技术路线，形成了低成本、可量产的国产化制备路径；在产业层面，构建了“实验室研发—孵化企业转化—主机厂应用”的高效协同模式.

以季华实验室及其孵化企业为代表的科研与制造业力量，将进一步推动钛铝合金(TiAl)材料在航天飞机蒙皮、航空发动机叶片、飞行汽车、长航时无人机等高端装备领域的应用，为中国制造在更多极限工况场景下提供核心材料技术支持.

6 参考文献

[1] 吴刚.两次夺冠背后的摩托车产业[N]. 人民日报，2026-04-09.( Wu Gang. The motorcycle industry behind two championships [N]. People’s Daily， 2026-04-09.)

[2] 王浩.中国创新正在全方位加速突破[N]. 人民日报，2026-04-18 (1).(Wang Hao. China’ s innovation is achieving all-round accelerated breakthroughs [N]. People’s Daily， 2026-04-18(1).)

[3] 叶青.季华实验室TiAl 合金“黑科技”，助力张雪机车夺冠[N]. 科技日报，2026-03-31.(Ye Qing. The TiAl alloy “black technology” of Jihua Laboratory helps Zhang Xue ’ s motorcycle win the championship [N]. Science and Technology Daily， 2026-03-31.)

[4] 贺林平.冠军机车的顶尖气门，是如何炼成的? [N]. 人民日报，2026-04-11(6).(He Linping. How are the top valves for championship motorcycles refined? [N]. People’ s Daily， 2026-04-11(6).)

[注1]：

季华实验室(以下简称“实验室”)是广东省委、省政府于2017 年12 月启动的首批省实验室之一，以打造先进制造科学与技术领域国内一流、国际高端的战略科技创新平台为目标，重点聚焦新型显示装备、半导体技术与装备、高端数控机床，以及佛山传统产业转型升级等四个主要方向开展关键核心技术系统攻关和重大装备研制.

实验室科研园区位于佛山市三龙湾科技城核心区域，占地238 亩，建筑面积30 万平方米，园区一期、二期均获中国建筑行业工程质量最高荣誉“中国建设工程鲁班奖”.建有测试中心、光学平台、超滑平台等设备先进、功能齐全的公共科研平台，并面向社会开放仪器设备共享服务.实验室现有科研及公共技术部门17个，总人员规模达1 225 人，其中全职院士1 名、双聘院士9 名、高层次人才35 人，设有国家博士后科研工作站、广东省博士工作站，与20 余所高校院所联合培养研究生和高技能人才.

实验室在牵头重大任务中着力探索社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制，累计承担国家及省部级科研项目近220 项，已获批国家新型显示技术创新中心显示装备创新平台、广东省半导体高端装备及关键零部件工程研究中心等.成功研制出OLED 喷墨打印装备及其配套墨水材料、SiC 高温外延装备、大功率微波电源等系列成果，累计申请发明专利3 055 件，其中已授权1 861 件，在省实验室中位列首位.孵化26 家科技型企业，孵化企业累计营业收入超10.8 亿元.与过百家企业开展合作，助力制造产业高质量发展.

未来，实验室将坚持“顶天立地，全面开放，以人为本，注重实效”的建设原则，努力打造先进制造领域国家战略科技力量、大湾区先进制造产业创新策源地，和世界级创新创业创造人才集聚地.

[注2]：

广东季华钧泰新材料有限公司成立于2023 年，是依托季华实验室“轻质高强钛铝材料”重点项目孵化的高科技企业，承载着多项国家级科技成果，致力于成为全球轻质钛铝材料领域的领跑者.公司由973 首席科学家刘奎领衔，核心团队来自中国科学院金属研究所，在新材料领域拥有近三十年研发经验.公司已成功研制出4 种拥有自主知识产权的新型钛铝合金，并独创了国际领先的低成本熔炼与无包套热加工技术，有效解决了钛铝合金加工难度大、成本高的行业痛点，为其在民用及军用领域的规模化应用扫清了障碍.

Technical breakthrough of “TiAl valves” in extreme motorcycle engines

Li Xiaobing， Shu Lei， Zhang Mengshu， Hao Junjie， Li Jiatai， Xue Peng，Zuo Huaichao， Chen Bo， Liu Kui
(Division of Materials Science and Technology， Jihua Laboratory， Foshan 528200， China)

Abstract：At the Portuguese round of the 2026 World Superbike Championship (WSBK)，the Zhang Xue Motorcycle factory team won the middleweight class championship， achieving a historic breakthrough for a Chinese motorcycle manufacturer in this top-level event. The engine valve， as a core power component， is made of a titanium-aluminum(TiAl) alloy independently developed by Jihua Laboratory in Guangdong， with industrialization realized through its incubated enterprise，Guangdong Jihua Juntai New Materials Co.，Ltd. This paper analyzes the technical innovations from three perspectives：material innovation (lightweight， high-strength TiAl alloy)， process breakthrough (hot extrusion forming of ultra-thin valve stems)， and performance advantages (increased rev limit， improved acceleration， and lightweighting of the motorcycle). It also reveals the supporting role of domestic materials enterprises， represented by Jihua Laboratory and its incubated company. Research shows that， compared with the traditional steel-valves， the TiAl alloy valve can increase the engine’s rev limit by over 1 000 r/min， enabling the motorcycle to achieve 0~100 km/h acceleration in 2.81 s，a dry weight of 168 kg，and stable power output at 800 ℃. This marks an internationally advanced level for China in the field of high-end engine core components.

Key words：titanium-aluminum alloy； engine valve； WSBK； Jihua Laboratory； hot extrusion forming； lightweight；high rotational speed

中图分类号：TG 146.23

文献标志码：A

文章编号：1671-6620(2026)03-0205-03

doi：10.14186/j.cnki.1671－6620.2026.03.001

收稿日期：2026-05-06.

基金项目：广东特支计划“青年拔尖人才项目” (2024TQ08C789)； 广东省基础与应用基础研究基金青年提升项目(2024A1515030091).

作者简介：李小兵(1988—)， 男， 研究员， 博士， E-mail：lixb＠jihualab.ac.cn.

引文格式：李小兵， 舒磊， 张孟殊， 等. 极限摩托车发动机“钛铝气门” 的技术突破[J]. 材料与冶金学报， 2026， 25 (3)：205-207. (Li Xiaobing， Shu Lei，Zhang Mengshu， et al. Technical breakthrough of “TiAl valves” in extreme motorcycle engines [J].Journal of Materials and Metallurgy， 2026， 25 (3)：205-207.)