
飛行器減重20%以上,續航里程增加上千公里;艙體材料強度提升,潛水器可潛至700米……一項項科技創新成果不斷地刷新中國高度、中國速度、中國深度。
這些成果出自自嘲為“一個打鐵的”張治民之手。張治民,今年68歲,系“兵工七子”之一的中北大學材料科學與工程首席學科帶頭人、國防科技精密成形創新團隊帶頭人,“國家科技進步獎”二等獎、“何梁何利科技進步獎”等榮譽獲得者。
他扎根三晉大地42年,除了教學,便是與團隊鍛造大國重器。
高端裝備制造業,是科技創新的重要領域。
與一些發達國家相比,我國某些領域的高端裝備普遍偏重。然而,輕量化確是先進性的重要標志之一。如何在保障或提升性能的前提下實現輕量化,成為我國制造業領域的科研工作者必須面對的挑戰。
在一場某重型車輛輕量化的會議上,張治民提出“以鋁代鋼”制造車輛傳動行動構件的方案,直言“可以減重約400公斤”。“以鋁代鋼”制作車輪行得通嗎?強度能跟鋼媲美嗎?鋁無法焊接如何成形?……這一方案引發其他與會專家學者的質疑。然而,張治民在一片質疑聲中立下了“軍令狀”。
最終,他的整體成形方案,以“性能指標全部合格”的樣品,證明了在傳動行動構件上“以鋁代鋼”減重能超過60%。成形的高強鋁合金薄板高筋構件,抗沖擊性大幅提高,減重34%,解決了采用鈦合金焊接構件減重但無法應用的難題。該技術開創了鋁合金在高沖擊載荷下的應用先河,在高端裝備輕量化方面具有劃時代的意義,也為鋁產業轉型發展開辟了新途徑。
面對成績,張治民并未就此止步,依然將“我們的裝備,還可以再輕一點!”作為自己的攻關方向。為此,他將目光投向鎂,投入鎂合金的均勻強韌化與應用研究工作之中。
鎂合金是最輕的金屬結構材料,密度只有鋁的三分之二左右,是裝備輕量化的又一重要用材。可是,鎂好像“玉米面”,變形比較難。要想把鎂合金用好,就得讓它“長出筋來”。因此,張治民帶領團隊研發出國內首個將直線運動與旋轉運動柔性組合的旋轉擠壓成形機,使“長筋”成為現實,讓構件關鍵部位的承載能力提高1倍以上。從此,鎂合金被廣泛應用于高端裝備制造,不僅減輕了自重,而且提升了強度。
“我國的汽車、高鐵,尤其是飛機、衛星,這些裝備都迫切需要減輕重量。如果我們能把鎂合金大規模用起來,這將是中國的材料戰略發展的一大突破。”張治民對鎂合金的未來充滿期待。
“更強更韌更精 鍛造精彩人生”,貼在中北大學集成精密成形中心實驗車間的標語,也是張治民的座右銘,更是對團隊的勉勵與期許。
盡管科研過程單調而乏味,但是肩負責任、牢記使命的張治民,帶領團隊披荊斬棘,勇攀科學高峰。
習近平總書記指出:“科技創新成為國際戰略博弈的主要戰場,圍繞科技制高點的競爭空前激烈。我們必須保持強烈的憂患意識,做好充分的思想準備和工作準備。”對此,張治民有著清醒的認識。“這是我和團隊的使命,老中青三代接力奮斗、厚積薄發,才能收獲累累碩果。”張治民說。
親切、隨和、溫文爾雅,這是張治民留給很多人的印象。回首往事,這位年近七旬的科研工作者用“生逢其時”表達其對塑性成形這一科研事業的熱愛。
1982年1月,不到26歲的張治民從哈爾濱工業大學畢業,來到太原機械學院(中北大學前身)任教。一心想要回報家鄉的他,剛一回來,肩負為學校籌建塑性成形專業的重任,這也是我國原兵器工業部所屬院校中首個塑性成形專業。面對新的挑戰,張治民并未退卻,而是沉下心來,認真閱讀國內外資料,走訪相關企業,逐漸摸清了塑性成形技術在國內的現狀以及與發達國家之間的差距。從此,他開始了“緣定一生”的事業追求。
一條思路也在他的腦海中日益清晰起來:從解決企業實際問題出發,研發新技術,從中提煉科學問題,再上升到理論高度,豐富專業教學和指導科學研究。
張治民一直想改變鍛造行業“傻大黑粗”的現狀。去國外訪學之后,他更是堅定了一定要提高行業自動化水平和精細化程度的信念。
20世紀90年代,張治民回國后立即開展溫擠壓成形研究,這種加工方式可以明顯降低能耗、減少材料損耗、延長加工工具使用壽命,優勢十分明顯。但是要把技術、工藝用于實際生產卻面臨諸多困難,從模具到設備都需要進行研發。經過為期3年多的潛心研究和持續的硬件投入,他帶領團隊終于拿出了成熟的產品,使得溫擠壓成形從理論成為現實。
針對山西鋁鎂合金資源特色,應用自主研制的VW93A和VW124A鎂合金材料,先后成形系列大型鎂合金薄壁高筋構件,力學性能達到2A12鋁合金產品;研制出世界首臺大壓力大扭矩多向加載旋轉擠壓機,入選中國鍛協2022年度“十大事件”。
科研是一條單調而乏味的漫長道路。在過往的科研創新和技術攻關經歷中,張治民和他的團隊遇到過不計其數的困難,也體驗過“山窮水盡、柳暗花明”的起伏與波折,但是“強國強軍”的責任和使命讓他們披荊斬棘堅持了下來。
榮譽等身,張治民從未自滿。他說:“不要羞于承認自己是個‘打鐵’的。我們只要認準了目標,不斷挑戰輕合金成形極限,挑戰裝備輕量化極限,就能為國家的國防建設和國民經濟發展添磚加瓦。”