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老骥不伏枥,奋蹄争朝夕

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-22  浏览次数:180989
核心提示:  记我国汽车材料界的“拓荒牛”马鸣图教授贾俊飞马鸣图教授1942年生于河南兰考,1964年上海交大毕业后分配到机械工业部汽车研究所工作;1978年作为文革之后的首届研究生,入北京钢铁研究总院学习、攻读硕士博士学

  记我国汽车材料界的“拓荒牛”马鸣图教授贾俊飞马鸣图教授1942年生于河南兰考,1964年上海交大毕业后分配到机械工业部汽车研究所工作;1978年作为文革之后的首届研究生,入北京钢铁研究总院学习、攻读硕士博士学位;1985年已取得博士学位,重回汽车研究所(现中国汽车工程研究院)工作至今。
  
  三年前,笔者在一次供给侧结构性改革论坛会上与七十七岁的老科学工作者马鸣图教授邂逅。论坛上,身高一米八五、体魄健硕、思维缜密马鸣图教授,对轻量化进行深入浅出的系统论述,同时也道出他的心声:以习近平总书记为核心的党中央“全面深化供给侧结构性改革”的英明决策再次点燃了他绽放科技成果之花的激情。这次谋面我们一见如故,携手踏上了打造我国“钢铁与制造业有效供给新经济体系”的示范之路。并肩战斗的岁月中感触到在马老勤奋拼搏的身后有着一颗情操崇高的心灵,更清楚地看到他在我国汽车材料从无到有、从弱到强再到高质量发展的历程中默默拓荒的身影和留下的一个个勤奋与智慧的丰碑。
  

  2021年5月24日马鸣图教授给专家组汇报科研成果汇报


      初出茅庐第一功,发明了我国首代军车关键零件用钢


     1965年,响应党中央号召,支援三线建设;马鸣图随汽车研究所组织部分人员内迁到重庆,主要承担以“法国贝利埃汽车公司”引进的军用越野车为依托,实现我国第一代军用车国产化的开发和生产基地建设。
  
  法国贝利埃汽车公司生产的重型越野汽车为北大西洋集团公约专用车,被誉为“沙漠里的羚羊”,车型的越野性能好,功能强,结构较复杂,并且具有自救能力,运行可靠;该车用钢系列为镍铬钼系列,强韧性匹配较好。其前桥内外半轴用钢为30NCD16,相当于30Cr2Ni4Mo,合金含量高,性能要求高:在抗拉强度1000MPa下冲击韧性大于150 J /Cm2,这种性能指标对于当时的调质结构钢是十分高的指标,该钢种曾被誉为法国的“王牌结构钢”,还用于飞机的起落架。
  
  我国当时缺镍少铬,就必须开发国内富有的合金元素钢种替代镍铬钢,而且性能又必须满足军用车的需要。为加快军用汽车生产的进度,曾有一个方案是仿制法国的30NCD16,但钢材交到綦江锻造厂进行零件锻造时发生大量的开裂,难以做出合格的锻坯,这条技术路线难以走通。最后,经过无数次的开发 、实验试制终于于1976年成功开发了我国富有合金元素的30Mn2MoW,合金量大幅度降低,成本下降,强度和韧性均达到30NCD16的要求,同时工艺性能优于30NCD16,拥有良好的锻造性能。该钢种是我国独创,这一钢种的研发成功,支持了我国首代军用车的生产和国防建设,并用于我国首代导弹运输车,该成果于1990年获得“国家发明奖”。
  

  1986年在法国和雷偌汽车公司首席专家进行成果交流


    《双相钢--物理和力学冶金》---我国先进高强度钢发展的奠基石


     1978年,马鸣图教授以对双相钢的产生、双相钢特性和应用前景的研究成果以及对双相钢深刻认识为基础,率先提出了“汽车轻量化”的概念。同时,对双相钢的强化特性的研究,提出和建立了全新的“计算双相钢强度的混合物定律和表征方程”,用导出的不连续纤维增强的复合材料混合物定律,代替当时大量应用的连续纤维复合材料混合物定律。该方程可根据双相钢的显微组织、合金成分计算和预测双相钢强度,大大提高了计算的精度和预测的准确性。这一成果不仅丰富了双相钢的强化理论,同时,也为双相钢强度的改进和提升提供了方法和依据。有关研究论文发表于在瑞典举行的“第四届国际材料力学性能会议”会刊上。基于对双相钢流变特性的C-J分析的曲线,提出了描述双相钢流变特性的综合变形模型,即双相钢变形的第一阶段用晶体强化的Ashby M.F 微观力学模型来描述双相钢的初始屈服和加工硬化特性;在C-J分析曲线的拐点之后,用Mileiko S.J理论来描述双相钢的均匀变形和组织之间的关系,这一综合模型较好的描述了双相钢的初始加工硬化和均匀变形阶段的流变特性,为双相钢性能的改进和提升提供了理论依据。
  
  80年代初,马鸣图教授关于双相钢的研究成果得到美国麻省理工学院W.S.Owen教授认可,之后,W.S.Owen教授发表在“金属工艺技术”上的文章:“一个简单的热处理能够挽救底特律(指美国汽车工业)吗?”,深刻阐明了双相钢对美国汽车四大工业支柱之一的“汽车工业”的重要性和对我国未来汽车工业的重要性。
  
  1986年,马鸣图教授和日本茨城大学教授友田阳联合主办了“双相钢微观力学研讨会”,根据近4年的关于双相钢的研究成果以及所发表的文章并综合国内外相关研究结果,撰写了国内外关于双相钢的首部学术专著《双相钢-物理和力学冶金》,该书于1988年01月由冶金工业出版社发行,于2009年01月由冶金工业出版社再版。
  
  《双相钢--物理和力学冶金》是冶金企业、机械制造企业、特别是汽车制造企业从事金属材料、热处理和力学性能的科研或工艺开发的技术人员及高等院校材料专业的师生、研究生重要的参考资料。为我国先进高强度钢的发展奠定了重要理论基础,实现我国双相钢总产量已超过千万吨。该著作对我国双相钢的发展起到了重要指导作用,并取得了重大经济和社会效益,极大促进了我国先进高强度钢的发展和在我国汽车轻量化中的应用,被誉为我国先进高强度钢发展的经典著作。
  

  和中科院徐祖耀院士合影


      双相钢包辛铬效应的开创性研究成果填补了国际空白


     80年代,马鸣图教授在双相钢的包辛格效应的研究中,采用力学和磁物理参量相结合的研究方法,发现了磁软化现象,得出了许多有意义的新的试验结果,取得了具有开拓性的研究进展,使在这一领域的研究成果处于世界前沿。法国雷诺汽车公司实验室主任法国科学院院士Haik在评价该成果时,认为“该研究结果开创了包辛格效应研究的新的方法和途径:通过力学参量和磁物理参量的对比研究分析,深刻阐明了这一重要的经典效应(包辛格效应)和重要的表征参量背应力的物理本质及其与相间应力的关系与消除背应力的方法,为高强度材料的成形回弹控制奠定了理论基础”。他针对该成果发表了一系列论著,其中,“Bauschinger effect and back stress in a dual phase steel”在“Trans.ISIJ”创刊号上发表。
  
  马鸣图教授1990年访问日本茨城大学时,曾被友田阳教授以日本人最高礼遇邀请到家里居住做客,对许多关于双相钢的学术问题进行了深度交流。回国后,马鸣图教授、中科院力学所段祝平教授、日本茨城大学教授日本钢铁学会主席友田阳(Yo Tomota)教授联合撰写了《金属合金中的包辛格效应及其在工业中的应用》学术专著,该书于1994年5月由机械工业出版社出版发行,并被列为我国高校研究生力学性能教学中的重要参考书。
  
  振臂疾呼“用高新技术改造和提升传统材料和传统产业”
  
  在上世纪90年代,美国为了误导其他国家经济的发展,在全世界大谈发展“知识经济、信息经济”;当时中国的经济发展也深受其影响,不少制造业被迫开始了“关、停、并、转”。对此,马鸣图教授振臂疾呼:制造业是一个国家根本,只有发展制造业国家才能强盛,人民才有就业的机会,才可能有强大的国防。
  
  针对在材料行业刮起的大力发展纳米材料的狂热之风,各行业大肆炒作纳米的概念,从食品、日常用品、洗涤用品到各种新型材料都是纳米化。马鸣图教授又提出:用高技术改造传统材料,并在中国上海举行的“首届国际工程师大会”上发表题为《用高新技术改造传统材料》的文章,强调了用高新技术改造传统材料才是材料行业正确的发展方向,该文后来刊登在“中国机械工程”杂志上。文章引用美国材料协会主席Thomas.W.Eagar的“传统材料由于高新技术的溶入,正在发生一场‘平静的革命’”为导语,表述了这场革命的主要表现是传统材料生产率的增长、性能的改善和价格成本的下降,强调了传统材料发生这种变革的基础是严格、科学地对材料制造工艺和零件制造工艺的要求的深刻理解,描绘了这种变革的连续性、进步性。
  
  实践证实了马鸣图教授的预言:传统材料行业由于高新技术的不断融入实现了传统材料功能的不断提升、零部件价格的下降,由此所产生的商业价值远远超出新材料所创造的商业价值。
  
  开创“材料性能和零件功能关系”的哲学理念


     在倡导发展基础材料实现制造业高质量发展同时,马鸣图教授针对材料性能和零件功能之间关系,论述了两个概念的差异与共同点,从哲学理论的高度为高功能零件的开发和材料潜力的充分发挥提供了依据和方法。
  
  他认为,材料是用于制造有用物件的物资,在人类的历史上曾把当时使用的材料作为历史发展的里程碑,如石器时代、青铜器时代。上世纪六十年代,人们又将材料称为建设当代文明的支柱之一。这些足见材料在发展经济和国防建设中的重要地位。任何一个材料要取得更快更协调一致的商用价值和成果,所要求的不仅是材料的制造工艺、价格、物理性能,更应该强调的是由材料取得的相应制品的几何形状和制品功能的工艺过程;同时还应强调在保持材料经济价格的前提下,将这些材料快速进入市场的能力。实际上,一个新材料商品化的时间可能是该材料研发成败的关键。在这些方面,传统材料比新材料更有优势。
  
  他总结出材料的研发包含的四个方面:首先是研发化学成分组织工艺和性能之间的关系;第二是筛选出合理的成分后,进行材料的冶金工艺性能研究,并进行材料的试制;第三是试制的材料要能够用经济、方便、快捷的方式转化为有用的物件,即材料应具有良好的应用工艺性能;其四是试制的零件应具有良好的使用性能,零件具有高的功能并且具有合理的性价比。长期以来,我国许多材料的研发停留在完成第一、第二方面,对后期材料的应用研究缺乏认识和实践重视不足,导致了不少新材料技术的开发半途而废,因此,在重视材料研发的同时更要重视材料的应用研究。
  
  提出弹簧钢松弛抗力的产生机理,发明表征参量和测试方法


      在高强韧性弹簧钢的研究中,提出了弹簧钢松弛抗力产生的机理,表征参量和测试方法;在美国汽车工程学会年会上发表了相关的研究成果,得到了国际同行业的广泛认可,指导了高性能弹簧钢的合金设计和产品开发。这一研究成果所撰写的论文于1991年被录用为《国际汽车工程学会年会宣读论文》,该会议在美国亚里桑那州的凤凰城举行。论文已经被收录于美国“SAE Paper”。同时,美国汽车工程学会要编写当年SAE会刊(即Trans.SAE),SAE会刊编委会对该论文给予高度评价,称该文章具有以下三个特点:文章内容有创新;文章内容具有长期的保留和参考价值;文章撰写文笔流畅。
  
  率先倡导发展燃气汽车,开拓汽车燃料新科技之路


     1992年,马鸣图教授当选为重庆市人大代表、市人大常委以后,率先建言提出“要在重庆市发展天然气汽车”,并得到了重庆市政府的大力支持,市科委也拨出专款对该项目予以推动。
  
  1995年,马鸣图教授带领的科技攻关团队历时三年,圆满完成了“燃气汽车关键零件开发和产业化”的科研任务,成功开发出了高可靠性的65升钢内衬复合材料环向增强的轻量化气瓶、燃气汽车发动机的ECU控制单元。并对重庆市的出租车实施了全面改装,既降低了排放,又实现了出租车在汽油高价位时低价低成本运行。这些科研成果有效支持了重庆燃气汽车业的健康发展,特别是保证了重庆出租车行业的优质发展,同时,该科研成果陆续在其他省市和国际上得到了较好地推广应用。
  
  2002年,“燃气汽车气瓶可靠性的研究”成果获中国汽车工业科技进步二等奖,2005年,“燃气汽车关键零件开发和产业化”科研项目被列入国家863计划,2008年“燃气汽车关键零件开发和产业化”科技成果获中国汽车工业科技进步一等奖。
  
  引入EVI模式并成功转化,材料的新成果应用又添利器


      EVI是英文Early Vendor Involvement的简称,原意为材料供应商对用户开发新产品的先期介入模式,它来源于对材料生产企业的质量服务体系和对客户应用的支持系统,在马鸣图教授的推动下,现已发展成为通过技术合作支持用户新车型的开发,逐步形成了EVI的工作流程和模式。
  
  2008年10月,马鸣图教授应韩国POSCO的邀请参加在首尔举行的“POSCO EVI Global Forum 2008”大会,特邀做《中国汽车工业的发展轻量化和高强度钢的应用》报告,并与韩国浦项钢铁公司总裁交流了EVI的概念和内涵。回国后,根据我国材料行业的发展现状和应用中存在的问题,在韩国EVI模式的基础上进行了完善和深化,并将这一成果发展成为我国在新车开发过程新材料应用的一整套的集成解决方案。
  
  马鸣图教授引进和完善的EVI的活动包括四个阶段:第一阶段是开发用户需要的产品;第二阶段是在汽车企业零件制造中如何对用户进行帮助,对产品的开发先期介入,开发出具有高的性价比零件;第三阶段是“钢铁企业如何使用户快速的应用新的钢铁产品”,即钢铁生产和汽车产品的开发有机的融合在一起,双方达到EVI的深度合作和发展共赢;第四阶段是材料的供应商转变为解决用户问题的合作伙伴,包括对用户的硬件、软件、商业支持等。EVI的活动可以有效的促进新材料的开发和应用。但是材料宫颈部门要进行EVI活动应该具备有满足用户需要的相关材料和完整的数据库;具有材料研发和应用方面的技术人才及物质实力;对材料研发全过程有充分的认识和理解,特别是认识应用研究的重要性;以及对材料应用企业和零件生产企业有深刻的认识和理解,牢固树立起用户第一的思想。
  
  从2008年到2018年,韩国POSCO公司每两年都有召开一次EVI的国际论坛,共召开了7次,马鸣图都作为嘉宾参会,通过各类展品和报告对EVI的内涵和重要性有十分深刻的理解,为扩大这一理念的应用,从2017年起到2019年已召开两届EVI及高强钢氢致延迟断裂国际会议。本人和中信金属公司郭爱民先生共同作为会议主席主持会议的召开,并编辑出版会议论文集。今年将召开第三届这一国际会议,马鸣图教授在这一领域的研究成果和会议的交流成果得到与会者的广泛认可,并给予高度评价,取得诸多进展和一些处于国际先进水平的研究成果。
  

  2016年和韩国POSCO首席专家在国际会议上合影


      发明新型热成形钢,为汽车轻量化和安全性助力护航


      针对热冲压成形用钢的强韧性不足及氢致延迟抗力的不足,马鸣图教授在早期已经形成和提出的复合微合金化理论基础上开发了高强韧性和高氢致延迟断裂抗力的热冲压成形用钢,改变了国际上应用的三十年一贯制的热成形用钢22MnB5,目前,这类性能优良的热成形钢已形成了1500-1800MPa钢种系列,有效的提升了我国热成形用钢的强韧化水平以及氢致延迟断裂抗力;从而提升了热成形构件的轻量化水平与安全性和可靠性。现在,又将复合微合金化研发的成果拓展应用到非调质钢中,开发出了高强韧性的非调质钢,并在工程机械、农用机械及特种装备领域得到了广泛应用。
  
  自2010年以来,马鸣图教授对热冲压成形技术和材料进行了大量研究,取得了国内外有影响的成果,助力国内建成180余条热成形生产线,平抑了热冲压成形构件的价格,为我国汽车轻量化和安全性的提升提供了有力支撑。
  
  从2014年开始到2020年和英国皇家工程院院士林建国教授共同作为大会主席已组织召开了五届热冲压成形国际会议,提升了我国热成形技术在国际上的影响力。现在又创新性地将热冲压成形技术拓展到商用车上应用,解决了长10米,宽2米,厚3-10毫米的大型热成形构件生产的相关装备、工艺、板坯传输和水冷模具的诸多关键问题。已生产U型底板的城市渣土运输翻斗车,将翻斗的重量从4.35吨减到2吨,轻量化率超过50%,为世界领先水平的成果。该项成果将在建筑、国防工业、高速公路护栏、船舶等领域拓展应用,为我国预期碳达峰和碳中和作出新的贡献。
  

  和英国皇家工程院院士林建国等在国际会议上合影


      谦恭学习开拓创新,享誉国内外同行


      马鸣图教授从上世纪80年代开始,和美国MTS公司合作,共同改进MTS809拉扭复合加载实验系统的机架刚度;通过增加机架的立柱直径,加厚机架横梁尺寸,使改进的机架刚度比原机架提高十倍,成为这一产品系列的定型产品。MTS公司通过提供拉扭复合加载引伸计和相关附件,给这一工作的成功表示肯定和奖励。
  
  80年代末,和日本茨城大学友田阳教授开展国际合作进行拉扭复合载荷下材料响应效应的研究和包辛格效应研究,提升了我国在这一领域的研发水平。
  
  90年代,和英国贝尔法斯特女皇大学开展建筑防火钢的研究,这是我国最早在该领域内进行的研究,并取得成果;双方共同编写了“材料科学和工程研究进展第一集”,系统介绍了英国和国际上结构材料的最新研究进展。和日本千叶大学开展复合材料研究和交流,共同编写了“材料科学和工程研究进展第二集—复合材料的研究进展”,系统介绍了金属基和树脂基复合材料的研究进展和应用,促进了我国在该领域内的新的发展。本世纪初,和国际上知名企业韩国POSCO开展先进高强度钢的研发、应用和性能检测评价方面的研究和合作,前后承担有近十个项目,促进了我国汽车用先进高强度钢研究和应用;马鸣图教授还是高强度钢热冲压成形国际会议的会议主席,来自国外的代表一致认为该会议是国际上高学术水平和实用性相融合的国际会议,连续五届的国际会议和由世界科学出版社出版的会议论文集极大地促进了我国热成形产业的发展,提升了我国在这一领域的国际上的影响,从而提升了我国汽车轻量化和安全性的水平,也使我国从热成形生产线装备的进口国到出口国。
  
  马鸣图教授和台湾金属研究中心及台湾中钢开展热成形工艺技术和用钢方面的合作,促进了两岸企业的交流与合作,中汽院和台湾中钢已经在重庆建设了关于LFT以及热成形的合资企业,目前运作正常。和日本神户制钢的合作交流促进了我国汽车用高强度变形铝合金板材的发展和应用。
  
  马鸣图教授和国际上诸多有影响的科学家及专家建立了友好关系;如:美国南卡罗里奥大学焊接专家赵玉津合作制定点焊试样的标准,并发表文章;和英国皇家工程院院士林建国共同作为会议主席主办国际热冲压成形会议;和日本钢铁协会主席友田阳、韩国金属学会主席权伍俊等或合作研究,或学术交流,或双方互访,或共同著书,或联合发表文章,或交流研究生,扩大了中国学术研究成果的国际影响,也增加了对外交流和学习国外先进技术的机会。
  

  和英国林建国院士共同主持国际会议


     56科研硕果累累,耄耋之年奋斗不止


     马鸣图教授56年的科研生涯,先后承担国家863、973、重点研发计划、自然科学基金重点项目等20余项。形成了独具特色的复合微合金化、强韧性合理匹配,以及以零件功能为目标的选材原理和方法。获国家省部级科技奖励36项,国家发明奖三等1项,省部级奖一等3项、二等16项,三等16项;出版学术专著5部,主编10部;论文300余篇;发明专利10余项。从2016-2018年,和有关单位合作得到三项国家自然科学重点基金项目的支持;十二五期间,还承担铝合金汽车板的国家重点研发计划;2019-2020年,两年间共获省部级科技奖励4项(2项一等奖,2项二等奖)。
  
  马鸣图教授先后被国家科委、人事部授予“中青年有突出贡献专家”,国家教委授予“做出突出贡献的中国博士学位获得者”,享受国务院颁发的政府特殊津贴,中国科协授予“西部大开发突出贡献奖”。被誉为汽车材料领域的大师泰斗,为我国汽车材料工业的快速发展做出了突出贡献。
  
  马鸣图教授一直是我学习的榜样,我们共同探索的“深化供给侧结构性改革、建设钢铁制造业有效供给经济体系,实现高质量发展”之路理念,已得到新富集团李靖伟董事长的首肯和支持。新富集团依托其自身商用车全产业链的优势与实力,主动承担了“超高强、高延迟断裂抗力汽车用钢与热成形关键技术及产业化”科研项目成果转化的任务,并形成了“创新链产业链融合”实现高质量发展的企业模式。马鸣图教授作为新团队的首席科学家,他时刻以“老骥自知夕阳晚,不需扬鞭自奋蹄”自勉,他对知识的追求如饥似渴,废寝忘食,对科研的热情仍不减当年,对党的事业忠贞不渝。他的精神也将永远激励我们,为夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利而努力奋斗!
  

  马鸣图教授近照


      作者系:人民日报《中国城市报》社中国供给研究院院长 贾俊飞


 

 
 
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