“寓精于料，料要成材，材要成器，器要好用。”這是中國工程院院士丁文江的16字“材料箴言”。
美國通用汽車37套模芯組成的全鎂V6發(fā)動機缸體、日立公司實現(xiàn)減重30%的耐熱鎂合金活塞、波音公司的民機座椅骨架高強鎂型材……能夠讓這些國際巨頭求助于中國“鎂”，丁文江院士團(tuán)隊厥功至偉。
拓展鎂材料的應(yīng)用領(lǐng)域
走進(jìn)丁文江位于上海交通大學(xué)的辦公室，書架上小玻璃瓶里儲存的銀灰色“小藥片”非常吸引人的目光，上面標(biāo)著“循環(huán)儲氫鎂合金”。他打趣地說，這里裝的都是滿滿的“能量”：“一個鎂原子可以帶兩個氫原子，把氫儲藏在這個固態(tài)里面，到一定的條件讓它釋放。燃料電池，就是氫能源。”
功能性鎂合金，是丁文江幾十年來研究的核心。他說，自己在上世紀(jì)80年代走入這一領(lǐng)域，是一次偶然：“那時候桑塔納轎車引進(jìn)，有兩個部件是鎂的，這是好材料啊，那么輕，特性又那么豐富，就進(jìn)入了鎂的領(lǐng)域。”歷經(jīng)五六年的跟蹤研究后，丁文江意識到，有能力開始研究中國自己的鎂合金了：“用中國的優(yōu)勢的資源：稀土，把稀土跟鎂進(jìn)行結(jié)合。”經(jīng)過不斷嘗試探索，丁文江利用稀土和鎂氧化物共電解的方法，讓稀土和鎂成功結(jié)合到一起，創(chuàng)制出國際最高水平的高強耐熱重稀土鎂合金。新材料的強度和韌性大幅增加，由此，率先實現(xiàn)了鎂合金從非承力結(jié)構(gòu)件到主承力結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的顛覆性跨越，比如，可以用來制造直升機機匣和汽車發(fā)動機。如今，中國鎂合金材料已經(jīng)在航空航天、國防工業(yè)領(lǐng)域大放異彩。
這就是丁文江的風(fēng)格，對于成果，他看重的不僅是論文，更是實實在在的應(yīng)用。他的團(tuán)隊現(xiàn)在有300多人，是世界鎂合金研究最有影響力的團(tuán)隊之一，近10年來，累計輸出40多項技術(shù)，直接孵化出8家高新技術(shù)企業(yè)。采訪中，他反復(fù)提到:“有用是材料研究的靈魂。我們要做有效的科研，我們團(tuán)隊做了很多的研究工作，都是緊緊地扣著需求和問題。所有的科研工作，只要聚焦于發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，就是在為我們中華民族的偉大復(fù)興做自己的努力。”
丁文江團(tuán)隊基于“生物安全性、力學(xué)相容性、降解可控性”的原則，研發(fā)出新一代可控降解的醫(yī)用鎂合金，作為具有國際先進(jìn)水平的骨內(nèi)植物器械和心血管原型，均在動物體內(nèi)實驗獲得成功，解決了過去醫(yī)用金屬不可降解的煩惱。“到目前為止，所有的心臟支架裝在里面就永遠(yuǎn)在里面。但是我們現(xiàn)在開創(chuàng)，心臟支架做成鎂的，裝進(jìn)去以后，會慢慢地自動降解，直到消失。人體都是缺鎂的，降解的同時還給人體補鎂。”丁文江院士在介紹他最新研究項目時說。據(jù)悉，該鎂基生物醫(yī)用材料有望引發(fā)該領(lǐng)域醫(yī)療器件的升級換代。
在鎂基能源材料領(lǐng)域，丁文江團(tuán)隊發(fā)明了氫化鎂水解燃料電池等，使無人機的飛行時間從一次只能半小時，提升至4到6小時，可以連續(xù)飛行300公里。
攻克鎂的世界性難題
鎂的三大“劣根性”：易燃燒、強度低、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，讓鎂合金燃點從520℃大幅提高至935℃以上。燃點大大提升，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，并批量生產(chǎn)。
常規(guī)鎂合金較軟，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)合固溶強化、時效強化、細(xì)晶強化等手段，發(fā)明了室溫和250℃下抗拉強度都較高的高強度變形鎂合金(JDM2)，成為目前世界上工業(yè)應(yīng)用強度最高的鎂合金，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。