先進(jìn)材料與先進(jìn)工藝的融合
——訪“中國科學(xué)院百人計(jì)劃”專家，中國科學(xué)院金屬研究所研究員馬宗義

本刊記者 玲 犀

：您組建了“金屬基復(fù)合材料與攪拌摩擦焊課題組”，形成了“金屬基復(fù)合材料”與“攪拌摩擦焊”兩個(gè)研究方向并舉的格局。請(qǐng)您介紹下近幾年來課題組在相關(guān)研究領(lǐng)域開展了哪些工作？

馬宗義：我在2004年回國后，在國家杰出青年科學(xué)基金與中科院百人計(jì)劃支持下，創(chuàng)建了攪拌摩擦焊接研究組。隨后根據(jù)所學(xué)科規(guī)劃，與我原來從事多年的金屬基復(fù)合材料研究方向整合，形成兩個(gè)研究方向并舉的研發(fā)格局。經(jīng)過10余年的發(fā)展，研究隊(duì)伍從剛回國時(shí)的單槍匹馬，發(fā)展到目前20人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)了國家863、973、國家自然科學(xué)基金、民口配套項(xiàng)目等30多項(xiàng)國家項(xiàng)目。目前在研項(xiàng)目有國家973項(xiàng)目、民口配套項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等10項(xiàng)國家項(xiàng)目。研發(fā)工作覆蓋基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)及小批量產(chǎn)品供貨。

在金屬基復(fù)合材料方面，從原材料到制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化，突破了噸級(jí)復(fù)合材料坯錠高質(zhì)量制備難題，為大型復(fù)合材料件的制備奠定了基礎(chǔ)。通過優(yōu)化成分、熱加工與熱處理工藝，使復(fù)合材料塑性得到改善，為變形加工提供足夠的余量，使復(fù)合材料的冷成型及冷矯形成為可能。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出復(fù)合材料薄壁管的冷軋工藝，制備出壁厚1mm的高精度薄壁管材。通過優(yōu)化熱加工工藝、改進(jìn)模具設(shè)計(jì)等，使復(fù)合材料軋制、鍛造、擠壓的成材率與質(zhì)量明顯提高，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜薄壁復(fù)合材料異型材的擠壓成型。針對(duì)傳統(tǒng)金屬基復(fù)合材料的不足，在常規(guī)SiC、B4C、TiB2、Al2O3等陶瓷相增強(qiáng)復(fù)合材料基礎(chǔ)上，開發(fā)了新型碳納米管、石墨烯增強(qiáng)鋁、銅、鎂基復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了高效增強(qiáng)與綜合性能的明顯改善，部分材料已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。……