NBA

东方教育时报丁文江研制的材料用在了月球车

2019-11-09 18:52:20来源:励志吧0次阅读

[东方教育时报]丁文江:研制的材料用在了月球车上

2013年12月2日,“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射成功,并于2013年12月14日首次实现了月球软着陆;15日着陆器和月球车实现分离,“玉兔”月球车开始月面巡视和相互摄影。“玉兔”月球车在月面上巡视,月球上的“白天”温度高达150度,而月球上的“黑夜”的温度低达零下180度。在如此环境下,对所有材料都有特别的要求,其中月球车桅杆驱动机构壳体等部件用的是一种镁合金材料,这种材料的研制者就是中国工程院新增院士、轻合金精密成型国家工程研究中心主任丁文江带领的团队。从1978年进入轻合金的世界至今,几十年孜孜以求,丁文江坚持在轻合金的世界里探索,带领他的团队在世界镁合金研究上形成了三个第一:即发表论文总数第一,发明专利拥有数第一,应用部件开发数及开发能力第一。

“有用是材料研究的灵魂”

1969年,仅仅读了一年初中的丁文江随着数以千万计的知识青年来到了距上海千里之遥的江西偏僻小山村,开始了务农的生活。6年后,他学会了种田,也首次在当地发展了用化肥种水稻、用农药灭虫等工作。1975年,他被推荐到上海交通大学铸造工艺与装备专业学习;1978年,他考取了研究生,从此他进入了轻合金的世界;毕业后,他留在了上海交大工作,开始了长期而专注的高性能轻合金材料与加工技术的研究生涯,并先后创建了轻合金精密成型国家工程研究中心和上海市镁材料应用研究工程中心。

从务农到读研,从工厂到大学,丁文江有着丰富的经历。他担任过上海交通大学的副校长,担任过上海市科委的副主任,担任过上海市科协的主席,在多个学术团体担任常务理事、副会长、副理事长等职务。不管担任什么职务,丁文江都一直从事轻合金材料及其成型技术方向的研究。

1986年,丁文江受日本三菱轻金属公司技术开发中心邀请赴日做高级客座研究员,从事铝基复合材料的开发工作,为三菱公司提出了颗粒增强铝基复合材料的熔体制备新方法并申请了专利,受到公司的高度评价。三菱公司极力挽留他结束访问研究后留在日本工作,他婉拒了日方的好意,毅然回国,继续教学与科研工作。

在轻合金研究方面,丁文江始终坚持“瞄准应用”的理念,所有研究都源于产业需求,再通过产业需求去检验研究的成果。他说:“材料就是有用的物质,有用是材料研究的灵魂,材料的研究如果不是瞄准应用,就不能算是在研究材料,所研究的具体问题,必须是来自于产业需求,再回到产业需求中去检验。”在日本的访问经历让他开拓了眼界,认准了轻合金将是一个重要的方向,尤其是镁合金作为最轻的、资源丰富的结构材料必然大有用武之地,从而成为国内率先倡导和从事镁合金研究的先行者之一。

1987年底,他回国参与了上海大众桑塔纳轿车镁合金变速箱的国产化工作,针对普通镁合金熔剂失效快和有毒气体排放严重的缺点,采用低温添加高温发泡的工艺,发明了发泡镁合金覆盖剂,取代进口熔剂在轿车变速箱壳体生产中获得应用,为其国产化作出了重要贡献。

在丁文江心中,为国家战略重大需求服务有着特别的分量。身处上海,实现这种服务就是通过为上海市的发展服务,满足上海市经济发展转型的需要。他敏锐地洞察到轻合金研究中的关键技术和关键领域,在一些重大需求上取得了突破性的研究成果。他将我国两种优势资源——镁和稀土相结合,创制了5种新型高性能镁合金、开发了10余种新型加工工艺和装备,研制了50余种关键重要部件,作为第一获奖人曾获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、上海市技术发明一等奖和国防科技进步二等奖各1项,发表SCI论文308篇,同时在镁合金材料、成形与装备三大领域获授权发明专利114项。

2000年,丁文江创建了轻合金精密成型国家工程研究中心,培育和凝聚了三百余人的科研与工程化队伍,已成功技术转移10余家企业,中心获得“国家工程研究中心20年重大成就奖”。2008年,丁文江领衔建立了亚洲唯一的“通用-交大先进材料与制造联合实验室”。2009年,丁文江又创建“上海市镁材料工程技术中心”,开展镁基能源与生物医用材料研究,拓展了镁材料的应用领域。

让与飞机变轻

打用,出门旅行坐飞机。的外壳与飞机的框架都由金属制成,如果能够轻一些,人们携带会更方便,飞机也会能耗更小。丁文江研究的镁在实用金属结构材料中其比重最小,密度为铝的2/3,钢的1/4。关键是要在发挥比重小的优势的同时,其他性能能够符合相关产品的要求。

丁文江提出了大浇口高流速并配以高流动性镁合金的技术路线,建立了镁合金薄壁压铸件模具设计准则和工艺规范,并实现镁合金便携式电子产品外壳的规模生产。该技术已经应用于等电子产品的生产中。

针对航空航天等领域关键承力件对硬度的要求,丁文江提出将中国的另一优势资源稀土与镁相结合来研制具有中国特色的高性能镁合金,采用Gd、Y等重稀土元素进行合金化并结合固溶强化、时效强化、细晶强化等手段,发明了室温和250℃下抗拉强度都较高的高强度变形镁合金(JDM2),成为目前世界上工业应用强度最高的镁合金。

常规的镁合金比较软质,承力比较差,难以应用到承力要求比较高的方面。丁文江团队采用稀土与锌固溶时效强化和锆细化的方法,发明了一种兼具高强度和高韧性的铸造镁合金(JDM1),可以应用到汽车轮毂、缸体、发动机支架等传统镁合金难以应用的承力结构上。

镁活性大,易与造型材料反应,同时,镁熔体轻,氧化渣容易沉于熔体底部。丁文江通过不断研发、探索,发明了大尺寸方孔多级电磁净化方法、多级多介质连续深度净化方法等新的净化方法与装备,解决了熔体中10um以上夹渣和高效去除和稀土元素烧损控制以及熔剂下沉失效等世界性难题,为高品质轻合金制品批量生产提供了坚实的材料保障。丁文江还发明了新的铸造工艺、装备,实现了大尺寸镁合金零件的精密成型。

镁合金有各种优越的性能,但常规镁合金的燃点仅520℃,远低于合金的熔点,导致其易燃而生产困难,如果通过熔剂等进行特殊保护,则容易对环境造成污染。丁文江带领科研团队在国际上较早地开展了阻燃镁合金的研究,让镁合金燃点提高至935℃以上,实现了大气中无保护的镁合金熔炼与生产。镁、铝合金汽车零部件制造技术已经产业化:在江苏建立了年产10万只镁轮毂生产线; 浙江盾安集团投资2亿元建立了汽车部件大规模生产线;在浙江正瑞建立了年产5万台轻合金汽车发动机缸体压铸生产线。

丁文江团队的研究还为美国通用汽车研制了由37套模芯组成的全镁V6发动机缸体,为日立公司研制了耐热镁合金活塞,为波音公司研制民机座椅骨架高强镁型材,为日本NK 及丰田通商公司提供JD系列轻合金制品等,中国的镁技术及制品已走向世界。

来源:《东方教育时报》 2014.01.01 第12版

原文:他研制的材料用在了月球车上

医疗纠纷
旅游热点
心情随笔
分享到: