石墨和鉛有一個(gè)共同點(diǎn)：都能在紙上畫出黑色的痕跡。但石墨和鉛的基本成分不同，石墨是一種碳質(zhì)材料，鉛則是一種重金屬。“洗盡鉛華，返璞歸真”是對(duì)我校材料學(xué)院蔣百靈教授30余年科研教學(xué)生涯最好的詮釋，作為致力于材料制備技術(shù)的行業(yè)專家，相比鉛，蔣百靈更鐘情于石墨。
近年來，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過不斷探索，針對(duì)鋁合金壓鑄模具熔蝕和擠壓模具粘黏導(dǎo)致的高值短壽痛點(diǎn)，在傳承我校曾獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的鑄鐵型材水平連鑄成果的基礎(chǔ)上，以增加石墨球密度數(shù)、提升基體高溫強(qiáng)韌性為創(chuàng)新點(diǎn)，研發(fā)出可滿足500℃以上使用的自潤滑抗熔蝕共晶石墨鋼型材制備技術(shù)，用該型材生產(chǎn)鋁合金壓鑄、擠壓模具，可為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤水平創(chuàng)造出新的空間，為汽車工業(yè)、軌道交通、消費(fèi)電子及航空航天領(lǐng)域發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。
蔣百靈是我校材料科學(xué)與工程學(xué)院二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師。他先后獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、江蘇省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、陜西高?？茖W(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲陜西省"三五人才工程"、陜西省有突出貢獻(xiàn)專家等12項(xiàng)人才榮譽(yù)稱號(hào)，獲得社會(huì)榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)16項(xiàng)。
用微弧賦能鋁鎂合金制品耐蝕抗磨
和人一樣，任何一種材料都有自己的使用壽命。那些用尖端材料制成、在高精尖科技儀器上發(fā)揮關(guān)鍵作用的精密零部件，其使用壽命往往直接影響尖端設(shè)備的使用壽命。
猶如人不能依賴肌體增厚脂肪御寒，精密零部件也不能僅靠基體性能來滿足各類服役環(huán)境下的抗蝕、耐磨。
通過什么辦法可以延長材料的使用壽命？“我們的辦法就是給這些材料穿上‘新衣’?！睆?000年開始，蔣百靈帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了“微弧電子學(xué)”學(xué)術(shù)方向，他告訴記者，微弧是一種電化學(xué)體系中金屬陰陽極表面的放電現(xiàn)象，這個(gè)微納米級(jí)小弧斑可在微納秒周期內(nèi)于物體表面產(chǎn)生高強(qiáng)度等離子體，這種現(xiàn)象在陽極和陰極誘發(fā)會(huì)有不同的物理特性和應(yīng)用背景?！拔覀兝眠@種特性就可以進(jìn)行金屬表面涂層制備、非接觸拋光等精密處理?！笔Y老師介紹?！坝辛恕乱隆?，自然就可以達(dá)到‘減磨耐蝕延壽’的效果。”2005年蔣百靈以“鋁鎂合金微弧氧化設(shè)備研制”為題，獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
經(jīng)過多年的推廣完善，蔣百靈團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微弧氧化及復(fù)合處理技術(shù)和裝備已被寫入海裝艇上鋁制設(shè)備防腐處理驗(yàn)收大綱和美國通用汽車車用鎂合金輪轂表面處理規(guī)范，已被中車集團(tuán)、中國航天科技集團(tuán)、中國航空工業(yè)集團(tuán)、一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車、通用汽車、富士康集團(tuán)、嘉瑞集團(tuán)等多家企業(yè)采用。處理的產(chǎn)品涉及交通及電子產(chǎn)品等行業(yè)達(dá)一百余種，累計(jì)推廣微弧氧化及復(fù)合處理生產(chǎn)線七十余條，部分企業(yè)提供數(shù)據(jù)表明新增產(chǎn)值近百億元人民幣。
用石墨降低鋁鎂合金制品制造成本
走進(jìn)位于灃東新城的西安共晶金屬科技有限公司生產(chǎn)車間，記者看到：一種鑲嵌式自潤滑鋁型材擠壓模具正不斷產(chǎn)出。
鋁合金以其輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)勢特點(diǎn)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其消耗總量也由20世紀(jì)90年代的每年不到500萬噸，迅猛增長至近年的每年超過5500萬噸。
但是鋁產(chǎn)業(yè)的利潤空間受到鋁價(jià)、能耗、人工成本和終端售價(jià)限制，如何能夠降低鋁產(chǎn)業(yè)鏈的制成成本從而提升利潤空間呢？“只有從消減擠壓模具粘黏、抑制壓鑄模具熔蝕上下功夫，做文章！”
找準(zhǔn)了方向和目標(biāo)，蔣百靈帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)說干就干。2018年開始，以兩類模具的延壽降耗為材料制備的突破口，研發(fā)出自潤滑擠壓模具和抗熔蝕壓鑄模具，通過延長模具的使用壽命，達(dá)到降低鋁合金產(chǎn)品制造成本的目標(biāo)，為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤水平創(chuàng)造出新的空間。
蔣老師介紹，“鋁產(chǎn)業(yè)的兩類模具分別涉及到鋁液腐蝕和鋁鐵粘黏難題，均布于高溫?zé)釓?qiáng)鐵基體中的球狀石墨，可同時(shí)解決此兩類難題。我們的工作就是圍繞著：如何讓含有鉻鉬釩等反石墨化元素的高碳鐵水中的碳，在凝固時(shí)不受鉻鉬釩干擾的凝出球狀石墨，以發(fā)揮自潤滑、抗熔蝕功能；而在固態(tài)熱處理時(shí)碳又部分的與鉻鉬釩元素形成彌散碳化物，以滿足500C°以上使用時(shí)的高強(qiáng)韌要求?！?
對(duì)于機(jī)械制造業(yè)來說，高速關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)件運(yùn)行速度達(dá)到一定程度后，即使能夠通過介質(zhì)潤滑，也會(huì)因滑擦產(chǎn)生的熱力耦合而加劇局部磨損。自潤滑材料的出現(xiàn)，將有效解決這一問題，使得高速運(yùn)行的“關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)件”的使用壽命更長，將來還將運(yùn)用到電動(dòng)汽車的高速減速機(jī)等更廣泛的領(lǐng)域中去。
功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過3年多的反復(fù)試驗(yàn)和探索，滿足自潤滑邊界條件和可于500C°以上使用的共晶石墨鋼型材的制備難點(diǎn)被一一突破，并已邁入小批量試產(chǎn)階段。
有望徹底解決特高壓輸電金具維護(hù)問題
“最讓我感到欣喜的是，此技術(shù)還能夠在特高壓電能傳輸方面得到應(yīng)用。”
特高壓電網(wǎng)的鏈接金具是用于固定電線與絕緣子或電塔的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。在西部，特別是新疆、青海等強(qiáng)風(fēng)地區(qū)，輸電線會(huì)隨著大風(fēng)強(qiáng)力舞動(dòng)，而此時(shí)連接金具承受著巨大的往復(fù)摩擦力?！皬?qiáng)烈摩擦?xí)尭邏航鹁弋a(chǎn)生快速磨損直至磨斷，金具斷裂后，國家電網(wǎng)的“走線工”就要冒著高壓危險(xiǎn)上去更換新金具。強(qiáng)風(fēng)地區(qū)金具的更換周期多小于一年”如何提高金具的摩擦壽命，從而來降低金具的維護(hù)更換頻率，成為電力部門一直想去改變的技術(shù)難題?！拔覀兊倪@個(gè)技術(shù)剛好符合他們的要求?！苯衲暌詠?，團(tuán)隊(duì)正式與國家電網(wǎng)簽署合作協(xié)議，開展自潤滑金具的項(xiàng)目研發(fā)工作?！跋Ｍ軌蛲ㄟ^小批量的試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)特高壓金具從現(xiàn)階段不到半年更換延長到兩年以上的維護(hù)周期。”對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，蔣老師信心滿滿，“小批量試驗(yàn)成功后，我們還將投入生產(chǎn)線，以達(dá)到大批量生產(chǎn)，徹底解決特高壓輸電金具維護(hù)問題?！?
面向未來，蔣老師說，“我們下一步的計(jì)劃就是完成試驗(yàn)以后，以我們這樣一個(gè)小型制造公司為示范平臺(tái)，聯(lián)合我們陜西的加工制造業(yè)，分工序分工段完成我們開發(fā)的鋁產(chǎn)業(yè)兩類模具和特高壓金具的產(chǎn)品制造?！?
“教書育人是教師的本職工作”
“蔣老師的課結(jié)合工程實(shí)例，讓我對(duì)輕量化制造有了更深刻的認(rèn)識(shí)，讓我對(duì)各種新材料的應(yīng)用充滿了好奇?！痹谇^(qū)綜合北樓，同學(xué)們對(duì)蔣老師講授的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程好評(píng)如潮。
不管科研工作多忙，蔣老師都會(huì)抽出時(shí)間為學(xué)生上課。他曾先后主講《新能源材料與器件》《材料科學(xué)前沿與新技術(shù)》《特種陶瓷學(xué)》等多門本科生、碩士生、博士生課程。他說：“科研可以樂在其中，但教學(xué)才是教師的本職工作”。蔣老師是這么說的也是這樣做的。
2005年時(shí)，時(shí)任材料學(xué)院院長的蔣百靈就開始為本科生班級(jí)擔(dān)任導(dǎo)師，他通過對(duì)班級(jí)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)有針對(duì)性地采取不同的指導(dǎo)方式，在他的努力下，指導(dǎo)的材051班取得考研錄取率超過70%的成績。
從教二十余年來，蔣百靈教授共指導(dǎo)了150余名研究生，遍布祖國大地，為國家金屬材料表面防護(hù)領(lǐng)域揮灑青春熱血、施展聰明才智。在他指導(dǎo)的已畢業(yè)研究生中，有40余人入職哈工大、河海大學(xué)、云南大學(xué)等高校晉升教授和博士生導(dǎo)師，10余人成為大型企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，還有一大批已成為華為、京東方、西北有色研究院等單位的技術(shù)骨干和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
用“需求牽引”的科研理念武裝團(tuán)隊(duì)
在談到科研方向定位和科研團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)話題時(shí)，蔣老師說：“科研是一個(gè)無事生非、自尋煩惱，同時(shí)又樂在其中的一個(gè)創(chuàng)新過程?！?
蔣老師告訴記者，現(xiàn)在大家都會(huì)以材料制品化為終極創(chuàng)新形態(tài)，在試用體驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不足，在攻堅(jiān)克難中提升水平，這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。只要能夠找準(zhǔn)制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)、凝練出技術(shù)難點(diǎn)、計(jì)算好用得起的成本點(diǎn)，遵循正確的研究方法，就一定可以做出被產(chǎn)業(yè)界接受的材料制品。長期堅(jiān)持，必將形成獨(dú)樹一幟的科研特色。
記者在采訪中了解到，根據(jù)工作屬性，蔣百靈成立了兩個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，一個(gè)是微弧科學(xué)與技術(shù)校內(nèi)教師團(tuán)隊(duì)，專注于材料制備技術(shù)創(chuàng)新和企業(yè)設(shè)備交付；另一個(gè)是專注鐵基自潤滑屬性的石墨鋼技術(shù)性能提升和工藝完善的校外科研團(tuán)隊(duì)。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)以戰(zhàn)略協(xié)議有機(jī)融合互通有無?！耙孕枨鬄闋恳?，未來，我們將持續(xù)聚焦材料制品化的技術(shù)創(chuàng)新，讓‘新材料’持續(xù)貢獻(xiàn)‘新作為’?！笔Y百靈堅(jiān)定地說。
