丁文江:帶領(lǐng)中國“鎂”走向世界
2019年05月14日 8:59 6296次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 鎂資訊
丁文江,中國工程院院士,上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。歷任上海交通大學(xué)副校長、上海市科委副主任、上海市科協(xié)副主席。
丁文江深耕于鎂合金領(lǐng)域30余載,在擁有扎實理論研究的基礎(chǔ)上,使得鎂材料在航空航天、能源、醫(yī)療等各行各業(yè)大放異彩。
美國通用汽車37套模芯組成的全鎂V6發(fā)動機(jī)缸體、日立公司實現(xiàn)減重30%的耐熱鎂合金活塞、波音公司的民機(jī)座椅骨架高強(qiáng)鎂型材……能夠讓這些響當(dāng)當(dāng)?shù)膰H巨頭心甘情愿地求助于中國“鎂”,丁文江團(tuán)隊厥功至偉。
如今,他的團(tuán)隊在世界鎂合金研究上形成了三個第一:發(fā)表論文總數(shù)第一;發(fā)明專利擁有量第一;應(yīng)用部件開發(fā)數(shù)及開發(fā)能力第一。這個團(tuán)隊迄今已成功完成多項科技成果轉(zhuǎn)化,累計向社會輸出技術(shù)40多項,直接孵化出了8家高新技術(shù)企業(yè)。最近3年,新增產(chǎn)值2.8億元。
當(dāng)筆者趕到丁文江辦公室時,俄亥俄州立大學(xué)材料系主任一行人剛剛與丁文江團(tuán)隊完成學(xué)術(shù)交流。在鎂合金領(lǐng)域,丁文江團(tuán)隊無疑在全球處于領(lǐng)跑地位,國外先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)不斷尋求與之合作的機(jī)會。
無論什么年代,用知識尋找規(guī)律
1969年,16歲的丁文江僅讀了一年初中,便隨著數(shù)以萬計的知識青年到距上海迢迢千里外的江西一個偏僻的小山村,在難以想象的貧窶清寒的環(huán)境中,開始了6年的務(wù)農(nóng)生活。剛開始的一年里,面對巨大的環(huán)境落差,他內(nèi)心頗為消極沮喪,但隨后逐漸調(diào)整心態(tài),慢慢地融入了農(nóng)村生活。
盡管他當(dāng)時年紀(jì)尚小,但朦朧中覺得知識才是第一生產(chǎn)力,無論如何不應(yīng)該放棄學(xué)習(xí)。于是,他讓家人從上海寄了書本,一天的農(nóng)活勞作后,晚上便利用閑暇時間秉燭夜讀,自學(xué)物理、化學(xué)等課程。1971年,國家為農(nóng)村生產(chǎn)隊無償提供化肥,但落后的山村里沒有人懂得“化肥”到底是什么,村民們不相信化肥能夠增產(chǎn)。知識源于生活又應(yīng)用于生活,丁文江通過自學(xué)化學(xué)課程,粗淺地懂得了一些化學(xué)知識——村子里無人問津的化肥能夠為莊稼提供氮肥。于是他大膽實踐,向生產(chǎn)隊申請了一塊畝產(chǎn)低、相對貧瘠的土地做起了試驗。第二年,經(jīng)他施肥的這塊瘠薄地的水稻畝產(chǎn)比當(dāng)?shù)刈钗蛛榈耐恋禺a(chǎn)量高出近40%,這在村子里引起了不小的轟動。在他的帶領(lǐng)下,全村1400畝水稻田都開始使用化肥,次年足足增產(chǎn)了50%。
他說:“在任何落后、貧窮、非正常的時代,知識總是有用的。”當(dāng)時生活條件艱苦,人們買豬肉的時候都喜歡肥肉而不喜歡瘦肉。但農(nóng)村里的放養(yǎng)豬都很“健美”,身上的瘦肉多肥肉少,因而商業(yè)價值不盡如人意。丁文江非常善于思考,結(jié)合他所了解的上海郊區(qū)養(yǎng)豬方法,幫助江西老鄉(xiāng)用醣化飼料養(yǎng)豬,取得了不俗的成效,受到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的歡迎。
“搶收搶種”時節(jié),丁文江常常要連續(xù)種田20多個小時,這是對毅力和決心的巨大考驗。“在以后路上遇到任何困難時,我總想著連搶收搶種的苦我都吃過了,還能怕眼前這一點(diǎn)小困難嗎?”塞翁失馬焉知非福,他雖然失去了6年的校園生活,卻在與幾近赤貧的農(nóng)民朝夕相處中塑造了獨(dú)立的性格、磨礪了堅韌的心性、了解了百態(tài)的社會。這些是生活賦予他的獎賞,讓他在以后的人生道路上能夠更加一往無前。
中國人一點(diǎn)都不比外國人差。
丁文江為鄉(xiāng)親們做了很多實事,一直都有很高的聲望。22歲時,在老鄉(xiāng)們的共同推薦下,他赴上海交通大學(xué)學(xué)習(xí)鑄造工藝與裝備專業(yè)。務(wù)農(nóng)的6年時光里他從未放下書本,再次回到學(xué)校更是十分珍惜學(xué)習(xí)機(jī)會,成績一直名列前茅。
1978年,他考取了文革后的首屆研究生,當(dāng)時的交大78屆研究生班產(chǎn)生了許多赫赫有名的人物,他們都為交大乃至國家的蓬勃發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。研究生期間,他從事的研究方向是輕合金材料,接手的第一個研究課題便是國家重要領(lǐng)域應(yīng)用的材料和鑄造成型,在導(dǎo)師和課題組老師的共同努力下,圓滿地完成了任務(wù),并獲得了首次國家科技進(jìn)步獎。
研究生畢業(yè)后,他選擇留在交大開始科研與教學(xué)生活。在一場學(xué)術(shù)會議中,他的匯報受到了日本三菱輕金屬公司總工程師的注意,1984年受邀赴日做高級客座研究員,從事鋁基復(fù)合材料的開發(fā)工作。他在日本工作期間為三菱公司解決了不少技術(shù)難題,還提出了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的熔體制備新方法并申請了專利,公司極力挽留他訪問研究結(jié)束后留在日本工作。“盡管當(dāng)時的中國與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn),但是我們中國人一點(diǎn)也不比外國人差,他們都覺得我們的研究很厲害。”所以他婉拒了日方的邀請,毅然回國繼續(xù)教學(xué)與科研工作。
日本的訪問經(jīng)歷開拓了他的眼界,他認(rèn)準(zhǔn)了輕合金將是一個重要的研究方向。同時,中國是一個鎂資源大國,無論儲量還是產(chǎn)量,均占全球的90%以上,且鎂在實用金屬結(jié)構(gòu)材料中,比重最?。芏葹殇X的2/3,鋼的1/4),所以鎂合金材料必然大有用武之地?;谶@樣的前沿認(rèn)識,他成為了國內(nèi)率先倡導(dǎo)和從事鎂合金研究的先行者之一。
因勢而謀、應(yīng)勢而動、順勢而為
拒絕國外優(yōu)渥的生活環(huán)境和誘人的高薪后,丁文江回到了祖國,這時正值祖國高速發(fā)展之時。改革開放以來,無數(shù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)使得個體在中國快速發(fā)展的進(jìn)程中不斷成長。而此時的丁文江,在鎂合金領(lǐng)域也打拼足足30余年了。
“材料就是有用的物質(zhì),有用是材料研究的靈魂,材料的研究如果不是瞄準(zhǔn)應(yīng)用,就不能算是在研究材料,所研究的具體問題,必須是來自于產(chǎn)業(yè)需求,再回到產(chǎn)業(yè)需求中去檢驗。”丁文江就是以這樣的理念,堅持在輕合金的世界里探索。
鎂有“易燃燒、易腐蝕、強(qiáng)度低”三大特點(diǎn),這也是限制我國鎂合金技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的關(guān)鍵因素。丁文江清楚,想讓我國鎂合金技術(shù)真正發(fā)展起來,就必須讓“易燃”的鎂不再易燃,“軟質(zhì)”的鎂不再軟質(zhì),“不穩(wěn)定”的鎂合金不再“活躍”。于是,丁文江帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊在國際上較早地開始了阻燃鎂合金的研究,讓鎂合金燃點(diǎn)從520℃提高至935℃以上,簡化了生產(chǎn)工藝、節(jié)約了生產(chǎn)成本,更為至關(guān)重要地是顯著降低了鎂合金在熔煉和生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染。目前,該技術(shù)已應(yīng)用于電子產(chǎn)品外殼和汽車變速箱等產(chǎn)品批量生產(chǎn)。由于常規(guī)的鎂合金比較軟質(zhì),承力比較差,故難以應(yīng)用到輪轂、缸體、發(fā)動機(jī)支架等承力要求較高的事物上。但是,丁文江團(tuán)隊采用稀土與鋅固溶時效強(qiáng)化和鋯細(xì)化的方法,創(chuàng)造出了一系列新型高強(qiáng)度的鎂合金材料,不僅成功應(yīng)用于汽車領(lǐng)域,更推廣至多種航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵承力件。
針對鎂活性大、易反應(yīng)、產(chǎn)生大量氧化渣的問題,丁文江團(tuán)隊通過不斷研發(fā)、探索,發(fā)明了大尺寸方孔多級電磁凈化方法、多級多介質(zhì)連續(xù)深度凈化方法等新的凈化方法與裝備,解決了熔體中10um以上夾渣和高效去除和稀土元素?zé)龘p控制以及熔劑下沉失效等世界性難題,為高品質(zhì)輕合金制品批量生產(chǎn)提供了堅實的材料保障。
丁文江在交大躬耕40余載,所獲碩果累累。2000年,經(jīng)國家發(fā)改委(原國家計委)批準(zhǔn),創(chuàng)建了輕合金精密成型國家工程研究中心,經(jīng)過十年多的發(fā)展,丁文江帶領(lǐng)下的這個研究中心已經(jīng)成為目前我國重要的鎂合金材料研發(fā)基地和世界范圍內(nèi)最大最先進(jìn)的鎂合金研究團(tuán)隊之一。
這支隊伍在科學(xué)研究、平臺基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、隊伍建設(shè)和人才培養(yǎng)、國際合作與交流以及成果產(chǎn)業(yè)化等多方面取得了顯著成果,尤其是在高性能鎂稀土合金材料、金屬材料的仿生功能化、鎂基可降解生物醫(yī)用材料、鎂基能源材料等方面完成了多項具有國際先進(jìn)水平的研究成果,在國際一流刊物發(fā)表了一批影響力頗高的學(xué)術(shù)論文,并且為航天航空等重大工程提供了一批關(guān)鍵材料和輕質(zhì)高強(qiáng)構(gòu)件。
把中國鎂帶向世界
“科研一定要做有效的科研,能夠有所創(chuàng)新、做出技術(shù)原型、做開發(fā)這都是有效的科研。而既無原創(chuàng),也無效果,僅僅是模仿、翻版,這就是完全無效的科研。無效的科研花費(fèi)大量人力物力,卻無法給人以啟迪,也不能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”,而想要做出“有效的科研”,丁文江說,“沉得住氣”是應(yīng)該具備的首要素質(zhì)。在一個領(lǐng)域不斷進(jìn)行深入研究、辛勤耕耘,長此以往樂此不疲,如此才能根深葉茂。尤其是工科領(lǐng)域,更應(yīng)關(guān)注國家的需求和民生的發(fā)展,把學(xué)術(shù)研究和生產(chǎn)力發(fā)展緊密結(jié)合,這樣才能有更大的發(fā)展空間。
“寓精于料,料要成材,材要成器,器要有用”,這16字凝聚著一位材料人幾十年的不懈追求。丁文江正是做到了將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)、工程化研究和技術(shù)轉(zhuǎn)移的有機(jī)融合。
丁文江與中科院院士、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院教授葛均對心臟支架的科研合作到目前已有5年。他研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代可控降解的醫(yī)用鎂合金,被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為會掀起一場“醫(yī)用金屬領(lǐng)域的革命”。據(jù)悉,丁文江開發(fā)的具有國際前沿水平的人體血管支架和骨內(nèi)植物器械,已進(jìn)入臨床前的準(zhǔn)備狀態(tài)。在鎂基能源材料領(lǐng)域,他研發(fā)的鎂基儲氫材料的儲氫容量在目前常見的金屬儲氫材料中是比較突出的。
丁文江非常喜歡閱讀,尤其愛好哲學(xué)和歷史。他稱:“當(dāng)年我最大的理想就是做一名記者。”在源遠(yuǎn)流長的華夏文明中,書法、文學(xué)、音樂乃至哲學(xué)的造詣都會在某個時代達(dá)到登峰造極的境界,而正是歷史上的這些“巔峰”鑄就了無可替代的中華美。“但科學(xué)技術(shù)是沒有頂峰的,它一直隨著歷史的發(fā)展而發(fā)展,而我的目標(biāo)就是讓鎂合金技術(shù)和產(chǎn)品不斷向前推進(jìn),把中國鎂帶到世界去。”丁文江笑著對筆者說。
攻克鎂的世界性難題
鎂的三大“劣根性”:易燃燒、強(qiáng)度低、易腐蝕,過去嚴(yán)重制約了我國鎂合金技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展。
丁文江科研團(tuán)隊在國際上較早地開展阻燃鎂合金的研究,讓鎂合金燃點(diǎn)從520℃大幅提高至935℃以上。燃點(diǎn)大大提升,使大氣中無保護(hù)的鎂合金熔煉與生產(chǎn)成為可能,目前,該技術(shù)已應(yīng)用于電子產(chǎn)品外殼和汽車變速箱等產(chǎn)品批量生產(chǎn)。
常規(guī)鎂合金比較軟,承力比較差。丁文江提出將中國的優(yōu)勢資源稀土與鎂相結(jié)合來研制具有中國特色的高性能鎂合金,采用Gd、Y等重稀土元素進(jìn)行合金化并結(jié)合固溶強(qiáng)化、時效強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段,發(fā)明了室溫和250℃下抗拉強(qiáng)度都較高的高強(qiáng)度變形鎂合金(JDM2),成為目前世界上工業(yè)應(yīng)用強(qiáng)度最高的鎂合金,已成功應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵承力件。
鎂活性大、易反應(yīng)、產(chǎn)生大量氧化渣的這一世界性難題,在丁文江院士團(tuán)隊幾十年不斷的研發(fā)和探索中,被攻克了!丁文江團(tuán)隊發(fā)明了大尺寸方孔多級電磁凈化方法、多級多介質(zhì)連續(xù)深度凈化方法等新的凈化方法與裝備,解決了一系列的世界性難題,為高品質(zhì)輕合金制品批量生產(chǎn)提供了堅實的材料保障。
責(zé)任編輯:淮金
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