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介万奇教授团队缘何屡创“铸造传奇”?
发布时间:2021-05-27 09:56:56 作者:吴秀青 来源:党委宣传部

他是亚太材料科学院院士,是全国优秀科技工作者、全国模范教师、陕西省师德楷模、陕西最美科技工作者的荣膺者,为中国材料科学与工程技术发展和拔尖创新人才培养做出了卓越贡献。——他,就是享有国际盛誉的材料凝固技术与晶体生长专家、澳门普京娱乐材料学院教授介万奇。

三尺讲台,无数莘莘学子,见证了介万奇教授言传身教、诲人不倦的人格魅力;一盏台灯,众多科研成果,折射出介万奇教授执着探索、刻苦攻关的科学精神。”——这正是介万奇人生的真实写照。

继两度摘得国家技术发明二等奖、三度获得陕西省科学技术一等奖之后,介万奇团队又荣获2020年国家科学技术进步二等奖。该团队三获国家科技大奖、屡创“铸造传奇”的奥秘究竟何在?

“凝固为基、晶体为用”,在传承中创新发展

1977年,在“科学的春天”里,18岁的介万奇考入澳门普京娱乐材料科学与工程系铸造专业。他和很多学生一样,认为铸造是又苦又脏的工作,不知道其中有大学问;还有学长对他说,铸造专业所在的四系是“次系”,这让介万奇有点心灰意冷。

入学后不久,材料学院的一场专家报告会就像一场及时雨。介万奇亲耳聆听了周尧和院士的学术报告。中国铸造界的一面旗帜和一代宗师周尧和,给学生们介绍了材料和铸造专业的内涵及其在机械工业中的重要性,并语重心长地教导大家要热爱这个专业。他对新生们说:“不要总说哥德巴赫猜想很牛,材料科学里也有很多很大的学问值得去钻研。”一席话如春风化雨,让有点沮丧的介万奇恢复了信心。

“要真正了解一门学科,不能光从名称上去看,要在了解了学科的结构、内涵后,才能形成正确的看法。”深入堂奥后的介万奇说,“铸造虽然是一门工程学科,看上去是个粗活,但其涉及到非常复杂的物理和化学的科学原理,越钻研越觉得其博大精深。”

介万奇是一个执著的人,一旦认准了方向,便会排除万难、奋不顾身地走到底。大三时,听过周尧和教授的铸造原理课后,介万奇下定决心要读周尧和的研究生。完成本科学业后,他师从周尧和一直攻读到博士。从本科、硕士到博士,十年时间,他就像一位苦练内功的侠客,勤奋研习、努力拼搏,完成从青涩到成熟的蜕变。作为澳门新葡萄赌场娱乐的高材生,介万奇毕业后的去向有很多,但他最终选择留在澳门新葡萄赌场娱乐任教。

1991年,介万奇获得了“洪堡奖学金”的资助,远赴柏林工业大学进行合作研究。由于他出色的研究成果,德方的合作伙伴莱夫教授给予他极高的评价。随后他又获得了洪堡研究基金欧洲奖学金,应邀到英国谢菲尔德大学进行合作研究。之后又先后到亚琛工业大学、曼彻斯特大学、伯明翰大学、牛津大学、大阪工业大学、威斯康星大学、密歇根大学,或做访问学者,或合作交流。这让介万奇拥有了国际视野,也让国外同行机构见识了他的风采,纷纷向他抛来了“橄榄枝”。毫无疑问,国外的科研条件要比当时的国内强很多,对于他的未来发展有着更广阔的空间,但介万奇毅然决然回国,因为他始终坚守一个信念:“报效母校,报效祖国!”

中国是世界上最早拥有铸造工艺的国家,但是由于历史和现实的原因,曾经引领世界铸造先进技术的中国却远远落后了。介万奇为我国材料及铸造行业与世界先进技术的巨大差距而痛心疾首,他决心身体力行地去改变这种局面。

“凝固技术,可以把基础理论和工程应用结合起来。”介万奇想利用凝固的原理,研究功能晶体材料。这个想法得到了周尧和的鼓励与支持。数十年来,介万奇带领团队便一直致力于两个方面的研究:机械行业中的凝固技术和电子行业中的晶体生长。

“实际上,研究材料凝固过程是艰难的,因为涉及到许多不断演变着的微观结构,非常复杂,无论用实验方法还是用理论模型描述,难度都很大,可以钻研的学问非常多。”介万奇团队曾经为铸造歼-10飞机上的一个零件就整整做了4年。介万奇回忆说,当时认为那个零件在中国是铸造不出来的。接下这项任务后,仅那个零件的浇铸试验就进行了23次。最后,通过一个零件的铸造,形成了一类零件通用的技术,即大型铝合金铸件反重力铸造技术,现已成为我国国防工业铸造领域的一项核心技术。该项成果获2007年国家技术发明二等奖。

在澳门新葡萄赌场娱乐凝固技术国家重点实验室,一部手机大小的以CZT晶体材料为核心的γ辐射剂量仪,快速精准地捕捉着放射源信息。介万奇介绍说:“CZT晶体材料的灵敏度可以达到极限,连微弱到宇宙本底射线也能清晰捕捉到,其他放射源就更不在话下了。”也正因为这一特性,其研发应用技术含量高、难度大,单是晶体纯度就要求达到“7个9”(99.99999%)。目前,世界上只有极少数实力雄厚的大公司掌握了该材料的产业化技术,在中国介万奇团队是第一个。该项成果获2013年国家技术发明二等奖。

大型高质量铝合金构件的铸造是军民两用重大装备实现整体化、轻量化、精密化制造的关键技术。以国家重大战略需求为背景,在973计划及企业合作项目支持下,介万奇团队进行了近15年的研究,开发出大型复杂铝合金构件的控压充型与控压凝固新技术,创建了大型高质量铝合金构件冶金质量控制新工艺,提出了大型复杂薄壁构件尺寸精度综合控制技术,自主研发出大型控压成型铸造装备,填补了我国大型控压成型铸造装备技术空白。该项成果获2020年国家科学技术进步二等奖。

介万奇团队三次斩获国家科技大奖,正是得益于以“凝固为基、晶体为用”,承上启下,在传承中创新发展。

“我们是工科院校,材料又是个工科专业,就必须在材料的制备和材料的加工上做出一些贡献,对工程技术的进步做出一些贡献,也就是说要解决实际问题。我们获得三项国家科学技术奖,实际上就是解决了三个方面的工程应用问题。”介万奇说。

“顶天立地”做科研在工程应用中拥抱新发现

“理论是基,技术为用。”介万奇说,“材料科学是一门应用型学科,既要注重实际应用,也要追求解决重要理论问题;通过解决工程中的科学问题,形成一种新的技术或新的材料,以创造更大的经济效益和社会效益。”介万奇希望自己的科研成果能够迅速应用到祖国的航空、航天、军事等领域,为实现强国强军梦贡献力量。事实上,介万奇早已梦想成真。

“顶天立地”做科研。作为材料凝固技术与晶体生长专家,介万奇长期致力于金属材料铸造成型和功能晶体单晶生长的原理创新、技术开发和成果转化工作,先后主持国家重大科学仪器设备开发专项等国家重点项目30余项。在他看来,科研工作者要积极对接国家重大战略需求,要始终站在科技创新前沿,要敏锐洞察新技术发展趋势,不断进行思维突破、理论突破、技术突破,只有这样方能将核心技术牢牢掌握在自己手里。

“自‘十一五’以来,我国航空、航天、汽车、高铁等高新技术产业进入高速发展时期,多种重大型号陆续进入设计定型阶段,大型复杂高质量铝合金构件的成型方法成为决定产品设计方案和性能的重要影响因素。”介万奇说,“铸造是获得大型复杂铝合金构件短流程低成本整体成型的最佳方法,但传统铸造技术存在成型精度低、铸件质量差等问题,成为制约大型复杂铝合金铸件在高端装备中应用的瓶颈,亟需开发一种大型高质量铝合金构件的铸造新技术。”

三十多年来,介万奇带领团队在科研领域日日精进、久久为功,开发出两种大型复杂薄壁铝镁合金构件铸造新技术及装备,解决了航空航天领域多个型号关键构件铸造的瓶颈问题,使我国在该领域跃升至国际领先水平。

介万奇2020年国家科技奖的获奖项目“大型高质量铝合金铸件控压成型关键技术及应用”,使我国在大型复杂铝合金铸造方面实现跨越式发展,达到国际先进水平。该项目申请国家发明专利15项,其中已授权12项;形成企业标准17项;发表论文56篇,出版专著1部;培养博士研究生8人、硕士研究生25人。该项目解决了歼20、运20、东17等重点型号大型复杂构件铸造难题,保障了国家重大型号的研发与批产。项目还应用于汽车关键铸件的生产,提升了企业核心竞争力,产生了巨大社会和经济效益。自主开发的成套控压成型铸造装备国内市场占有率超过80%。项目近三年新增产值49.74亿元,新增利税7.15亿元。

经过数十年的坚守和拼搏,顶住无数次失败的压力,介万奇团队终于迎来了多项开创性工作的开花结果。他们还发明了在常压布里奇曼法中引入成分补偿与掺杂、对流控制的新技术以及可控退火等10项专利技术,开发出高性能的探测器级CTZ晶体及高效率、低成本单晶制备技术和关键设备,填补了我国在该领域的多项空白,打破了国外公司技术和产品的垄断,解决了我国在核科学、核安全监控、空间科学、医疗设备、工业无损检测及太赫兹仪器等领域的“空芯化”问题。目前该项成果已实现工业化生产,大大提升了国产核与辐射仪器的核心竞争力。

介万奇领导的团队,是一支优秀的团队,为他不断开拓攀登提供了坚固的基石。他将自己团队的研究模式命名为“Free mode”(自由模式),既有学术上的密切配合,又给每一位成员自由发挥创造的空间。“要选择能够做20年的科研方向,20年后你就是这个领域的权威”——这是介万奇对团队每一位成员的希望和要求。他在工作中十分注意人才梯队的建设,让年轻人挑大梁,承接重要课题,充分发挥每一个人的作用和长处。

在党中央、国务院的号召下,介万奇还投身“大众创业、万众创新”,积极开展科研成果转化,将技术转化为生产力。他为实验室的研究工作制定了“顶天立地”的思路,就是“要不上书架,要不上货架”。以澳门普京娱乐研发的新型辐射材料与器件技术为基础,组建了国内唯一的探测器级CZT晶体生产企业——陕西迪泰克新材料有限公司,打破了国外公司技术和产品的垄断,填补了我国在该领域的多项空白。

“从严、重导、求新”,夯基固本育英才。作为研究生导师,介万奇在科研上严格要求学生,只有经过培训的学生方可进入实验室开展科研工作;他希望研究生“胸怀祖国,志存高远,自强不息”,都能拥有一颗“精忠报国”之心;他一直倡导“开拓创新的科研勇气”,高瞻远瞩,洞察需求,学以致用,永不言弃。

“只有大胆的探索才能有独到的发现。”介万奇说,“在研究物质结构的过程中,常会发现一些新的结构和性能,把这种性能延伸出来就会形成一种新材料。可能开始研究的时候并没有发现其中的应用价值,但随着研究的深入,其应用价值便会被逐渐开发出来,所以这最初的发现尤其重要。”

介万奇总是鼓励他的学生们大胆地去探索和发现。他常对学生说:“在工程问题的研究中发现新的或异常的现象千万不要放过,好好追究就有可能延伸出一个新的发现,一定要善于在工程应用中积极拥抱新发现。”

“咬定青山不放松,立根原在破岩中。千磨万击还坚劲,任尔东西南北风。”这首诗既是介万奇人格精神的真实写照,也是他科学家精神的精彩诠释。

(本报记者吴秀青)

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