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【榜样】材料科学家--丁文江 潜心"炼"镁

日期:2016-04-20 16:35:19       浏览次数:

【榜样】材料科学家--丁文江  潜心"炼"镁

原标题:材料科学家潜心""镁 记交大教授、工程院院士丁文江

人物简介

 丁文江

  1953年出生,上海交通大学材料科学与工程学院教授,中国工程院院士。现任轻合金精密成型国家工程研究中心主任、中国镁业协会副会长、中国材料研究会常务理事,长期从事先进镁合金及加工方面研究,对中国乃至世界镁合金研究的发展作出了重大贡献。

  从种田到读研,从工厂一线到院士殿堂,从铸造装备专业学徒到高性能镁合金缔造者……今天当选2015年度上海市科技功臣的丁文江用几十年的人生路,实践着一位材料科学家自我精诚的材料精神”——“料要成才,材要成器,器要好用

努力扶起中国镁

  中国缺油少气,却是十分难得的镁大国——无论储量还是产量,均占全球的90%以上。镁在实用金属结构材料中,比重最小(密度为铝的2/3,钢的1/4)。这一特性,让它在全球范围内刮起了强劲的轻旋风”——电子产品越来越轻巧,飞机汽车轮船越来越先进。不过,中国一直不大好用。

  材料就是有用的物质,有用是材料研究的灵魂。身在高校搞科研的丁文江,能跳出书本、论文,从企业生产看科研。上世纪80年代一次访问日本企业时,他看到镁合金作为最轻的、资源丰富的结构材料大有用武之地,就在国内率先倡导并从事镁合金研究。1987年底回国,他参与了上海大众桑塔纳轿车镁合金变速箱的国产化,努力扶起中国镁

  易燃烧、易腐蚀、强度低,丁文江心里清楚,我国镁合金技术和产品正是受困于镁的三大劣根性。中国镁合金技术想要挑大梁,必须让易燃的镁不再易燃,软质的镁不再软质,不稳定的镁合金不再活跃

谱写镁三部曲

  常规镁合金的燃点仅520,远低于合金熔点,导致其易燃而生产困难。丁文江带领科研团队在国际上较早地开展阻燃镁合金的研究,让镁合金燃点提高至935以上。燃点大大提升,大气中无保护的镁合金熔炼与生产成为可能,还显著降低熔炼和生产过程中对环境的污染。目前,该技术已应用于电子产品外壳和汽车变速箱等产品批量生产。

  常规镁合金比较软,承力比较差,在汽车车轮毂、缸体、发动机支架等最需要轻合金的地方,难堪重任。经过反复试验,丁文江找到两个好帮手”:采用稀土与锌固溶时效强化和锆细化的方法,创造出一系列新型高强度的镁合金材料。他们不仅在汽车中坚强耐用,更推广应用于多种航空航天等领域的关键承力件。

  最终,就连镁活性大、易反应、产生大量氧化渣的这一世界性难题,也在几十年不断研发、探索和发明中,被丁文江团队一网打尽了。随着中国的层层修炼,从手机外壳到飞机框架,再到实现装备大幅度减重,中国的镁技术及制品越来越高大上美国通用汽车37套模芯组成的全镁V6发动机缸体、日立公司实现减重30%的耐热镁合金活塞、波音公司的民机座椅骨架高强镁型材……丁文江团队的研究,让许多响当当的国际巨头,心甘情愿来到镁大国,求助于中国

研发医用支架

  寓精于料,料要成材,材要成器,器要好用。位于交大闵行校区丁文江院士团队的办公楼里,这句材料箴言凝练着丁文江几十年的学术理念。在他眼里,材料研究如果不是瞄准应用,就不能算是在研究材料。

  一次和医生的闲聊中,丁文江注意到,许多骨折病人或是心脏病患者,肌体康复后,健康却埋下了一种说不出的”——金属支架留在体内难以降解,许多人不得不忍受二次痛苦手术取出。而镁可降解,还是人体所需的有益元素,能不能让镁合金替代传统的医用金属支架呢?

  他带领团队基于生物安全性、力学相容性、降解可控性的原则,着手研发新一代可控降解的医用镁合金,终于开发出具有国际先进水平的骨内植物器械和心血管原型,均在动物体内实验获得成功,解决了过去医用金属不可降解的烦恼。目前,相关产品正申请人体临床试验,列为候选的国家认可镁基生物材料,有望引发该领域医疗器件的升级换代。

  在镁基能源材料领域,丁文江院士团队发明了氢化镁水解燃料电池等,大大升级了人们爱玩的无人机,使无人机的飞行时间从一次只能半小时,提升至46小时,一口气可以飞行300公里。(本报记者马亚宁)