从三尺讲台到科研一线,曲选辉带领团队在粉末冶金这个“既古老又现代”的领域里,换来了中国材料“自立自强”的底气。在他看来,科研工作者的“劳模精神”一是要脚踏实地,二是要面向学科前沿和国家重大需求勇于创新,正如他创立北京科技大学新材料技术研究院时提出的“顶天立地”理念一样,做“顶天”的基础研究,出顶尖的科技成果;做“立地”的科研项目,为国家解决实实在在的难题。
曲选辉的专业是粉末冶金。为了让外行听懂,他常打一个生动的比方:“粉末冶金就像‘抓中药’。”就是把金属粉末或者无机非金属材料粉末按比例混合,通过成形和烧结,就能产生具有奇妙性能的材料来。在他看来,这门技术的核心魅力在于“绿色”与“精准”,通过成形和烧结,运用粉末冶金技术可以直接成形,做出复杂形状的制品,不需要传统的机械加工,节省能源且原材料利用率极高。
如今,大到航天发动机的涡轮盘、高铁的闸片,小到折叠屏手机的转轴、摄像头模组支架,粉末冶金技术无处不在。但在曲选辉刚入行的上世纪70年代末,情况却远非如此。曲选辉是我国恢复高考后的第一届学生,1977年,他考入当时的中南矿冶学院(现中南大学)特冶系粉末冶金专业。在学校实验室,一根黑灰色的棒子引起了曲选辉的好奇,原来这是钨合金制作的穿甲弹,密度可达18g/cm3以上,是钢的两倍多,能够穿透几十厘米的钢板。然而,这样重要的军工产品,以我国当时的制备技术是无法生产的。
带着要为国实现突破的愿景,在海外公派留学的曲选辉毅然回到母校中南大学,参与了我国首个粉末冶金国家重点实验室的筹备与建设。经过二十余年的接续奋斗,曲选辉团队成功研制出大尺寸难熔金属制品,做出了世界最大的钨坩埚,支撑了我国蓝宝石单晶和半导体行业的发展。如今,这些曾被“卡脖子”的技术已经变成了我们的战略优势。2012年,国家研发“复兴号”中国标准动车组,提出要具备完全的自主知识产权。接到研发高铁刹车盘闸片任务后,曲选辉发现,当列车时速达到350公里甚至更高时,高铁刹车盘上的闸片因剧烈摩擦产生高温,进口的刹车材料出现了灾难性的失效:闸片表面会像掉渣一样一块块脱落,甚至融掉。
“全世界没有人关注这个问题,因为国外没有这么高的速度需求。”曲选辉说。这种“无人区”里的原始创新让曲选辉一度感到迷茫,“最难的是没有头绪,没得可学,只能自己闯。”面对这一难题,曲选辉带领团队从基础理论开始死磕,通过无数次迭代实验和大数据分析,终于发现关键不在于材料机体,而在于高温下形成的那层“摩擦膜”。最终,他们利用粉末冶金的调控技术,让闸片在近千度的高温下依然能均匀磨损、稳稳刹车。这项技术不仅让“复兴号”跑得稳,还通过改进,让刹车噪音降低了20分贝,应用在了北京冬奥会的“雪之梦”和杭州亚运会的“西子号”专列上。
文/本报记者 张月朦
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