與“鎂合金”一起走向世界
——記中國(guó)工程院院士、上海交通大學(xué)教授丁文江

■史文博

與“鎂合金”一起走向世界
——記中國(guó)工程院院士、上海交通大學(xué)教授丁文江

■史文博

丁文江，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心主任，中國(guó)鎂業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)常務(wù)理事。長(zhǎng)期從事先進(jìn)鎂合金材料及加工方面研究。曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中國(guó)汽車工業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

“材料就是有用的物質(zhì)，有用是材料研究的靈魂，材料的研究如果不是瞄準(zhǔn)應(yīng)用，就不能算是在研究材料，所研究的具體問題，必須是來自于產(chǎn)業(yè)需求，再回到產(chǎn)業(yè)需求中去檢驗(yàn)?！敝袊?guó)工程院院士、上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授丁文江就是以這樣的理念，堅(jiān)持在輕合金的世界里探索。他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在世界鎂合金研究上形成了三個(gè)第一：即發(fā)表論文總數(shù)第一；發(fā)明專利擁有數(shù)第一；應(yīng)用部件開發(fā)數(shù)及開發(fā)能力第一。

經(jīng)歷成就敏銳的洞察力

16歲，僅僅讀了一年初中的丁文江，就隨著數(shù)以千萬計(jì)的知識(shí)青年來到了距上海千里之遙的江西偏僻小山村，開始了務(wù)農(nóng)的生活。6年后，他學(xué)會(huì)了種田，也首次在當(dāng)?shù)匕l(fā)展了用化肥種水稻、用農(nóng)藥來滅蟲等工作，成為了一名共產(chǎn)黨員。1975年，他被推薦到上海交大鑄造工藝與裝備專業(yè)學(xué)習(xí)；1978年，他考取了研究生，從此他進(jìn)入了輕合金的世界；畢業(yè)后，他留在了上海交大工作，開始了長(zhǎng)期而專注的高性能輕合金材料與加工技術(shù)的研究生涯，并先后創(chuàng)建了輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心和上海市鎂材料應(yīng)用研究工程中心。

從務(wù)農(nóng)到讀研，從工廠到大學(xué)，丁文江有著豐富的經(jīng)歷。他擔(dān)任過上海交通大學(xué)的副校長(zhǎng)，擔(dān)任過上海市科委的副主任，擔(dān)任過上海市科協(xié)的主席，在多個(gè)學(xué)術(shù)團(tuán)體擔(dān)任常務(wù)理事、副會(huì)長(zhǎng)、副理事長(zhǎng)等職務(wù)。

丁文江從事科研工作以來，一直從事輕合金材料及其成型技術(shù)方向的研究，1986年受日本三菱輕金屬公司技術(shù)開發(fā)中心邀請(qǐng)赴日做高級(jí)客座研究員，從事鋁基復(fù)合材料的開發(fā)工作，為三菱公司提出了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的熔體制備新方法并申請(qǐng)了專利，受到公司的高度評(píng)價(jià)，并極力挽留他結(jié)束訪問研究后留在日本工作，但他婉拒了日方的好意，毅然回國(guó)，繼續(xù)教學(xué)與科研工作。

在輕合金研究方面，丁文江始終堅(jiān)持“瞄準(zhǔn)應(yīng)用”的理念，所有研究都源于產(chǎn)業(yè)需求，再通過產(chǎn)業(yè)需求去檢驗(yàn)研究的成果。在日本的訪問經(jīng)歷讓他開拓了眼界，認(rèn)準(zhǔn)了輕合金將是一個(gè)重要的方向，尤其是鎂合金作為最輕的、資源豐富的結(jié)構(gòu)材料必然大有用武之地，從而成為國(guó)內(nèi)率先倡導(dǎo)和從事鎂合金研究的先行者之一。

1987年底，丁文江回國(guó)參與了上海大眾桑塔納轎車鎂合金變速箱的國(guó)產(chǎn)化工作，針對(duì)普通鎂合金熔劑失效快和有毒氣體排放嚴(yán)重的缺點(diǎn)，采用低溫添加高溫發(fā)泡的工藝，發(fā)明了發(fā)泡鎂合金覆蓋劑，取代進(jìn)口熔劑在轎車變速箱殼體生產(chǎn)中獲得應(yīng)用，為其國(guó)產(chǎn)化做出重要貢獻(xiàn)。他認(rèn)為地處上海，要為國(guó)家戰(zhàn)略重大需求服務(wù)的最集中表現(xiàn)就是為上海市的發(fā)展服務(wù)，滿足上海市經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的需要，從而滿足國(guó)家的重大需求。他敏銳地洞察到輕合金研究中的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵領(lǐng)域，在一些重大需求上取得了突破性的研究成果。

他將我國(guó)兩種優(yōu)勢(shì)資源——鎂和稀土相結(jié)合，創(chuàng)制了5種新型高性能鎂合金、開發(fā)了10余種新型加工工藝和裝備，研制了50余種關(guān)鍵重要部件，作為第一獲獎(jiǎng)人曾獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)和國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，發(fā)表SCI論文308篇（其中3篇入選近十年ESI高引用論文），已累計(jì)他引2469次，同時(shí)在鎂合金材料、成形與裝備三大領(lǐng)域獲授權(quán)發(fā)明專利114項(xiàng)。

2000年，丁文江在上海交通大學(xué)創(chuàng)建了輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心，培育和凝聚了300余人的科研與工程化隊(duì)伍，已成功技術(shù)轉(zhuǎn)移10余家企業(yè)；在國(guó)家發(fā)改委組織的全國(guó)96個(gè)工程研究中心評(píng)估中兩次被評(píng)優(yōu)秀，獲得“國(guó)家工程研究中心20年重大成就獎(jiǎng)”。2008年建立了“通用-交大先進(jìn)材料與制造聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”（亞洲唯一），多次擔(dān)任國(guó)際知名大學(xué)評(píng)價(jià)或咨詢專家。2009年創(chuàng)建“上海市鎂材料工程技術(shù)中心”，開展鎂基能源與生物醫(yī)用材料研究，拓展了鎂材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明強(qiáng)度最高的鎂合金

從手機(jī)外殼到飛機(jī)框架，實(shí)現(xiàn)裝備大幅度減重，促進(jìn)了中國(guó)的鎂技術(shù)及制品走向世界。

鎂在實(shí)用金屬結(jié)構(gòu)材料中其比重最小(密度為鋁的三分之二，鋼的四分之一）。這一特性對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的手提類產(chǎn)品減輕重量、車輛減少能耗以及重要裝備的輕量化具有非常重要的意義。丁文江提出了大澆口高流速并配以高流動(dòng)性鎂合金的技術(shù)路線，研究了溫度、壓力和速度等參數(shù)對(duì)鎂合金壓鑄工藝性能的影響，建立了鎂合金薄壁壓鑄件模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和工藝規(guī)范，并實(shí)現(xiàn)鎂合金便攜式電子產(chǎn)品外殼的規(guī)模生產(chǎn)。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)等電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

丁文江提出將中國(guó)的另一優(yōu)勢(shì)資源稀土與鎂相結(jié)合來研制具有中國(guó)特色的高性能鎂合金，采用Gd、Y等重稀土元素進(jìn)行合金化并結(jié)合固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段，發(fā)明了室溫和250℃下抗拉強(qiáng)度都較高的高強(qiáng)度變形鎂合金(JDM2)，成為目前世界上工業(yè)應(yīng)用強(qiáng)度最高的鎂合金，已成功應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵承力件。

丁文江團(tuán)隊(duì)的研究為美國(guó)通用汽車研制了由37套模芯組成的全鎂V6發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，該公司認(rèn)為“這是國(guó)際上首次對(duì)全鎂的缸體、活塞、缸套進(jìn)行的研發(fā)，取得的成績(jī)具有國(guó)際先進(jìn)水平”；為日立公司研制耐熱鎂合金活塞，該公司認(rèn)為“高溫強(qiáng)度顯著優(yōu)于鋁合金，有望成為新一代發(fā)動(dòng)機(jī)活塞材料，可實(shí)現(xiàn)減重30%”；為波音公司研制民機(jī)座椅骨架高強(qiáng)鎂型材，為日本NK及豐田通商公司提供JD系列輕合金制品等，取得了較高的國(guó)際影響，促進(jìn)了中國(guó)的鎂技術(shù)及制品走向世界。

讓鎂不再易燃

使易燃的鎂不再易燃，顯著降低了環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了鎂、鋁合金汽車零部件制造技術(shù)轉(zhuǎn)移與產(chǎn)業(yè)化。

常規(guī)鎂合金的燃點(diǎn)僅520℃，遠(yuǎn)低于合金的熔點(diǎn)，導(dǎo)致其易燃而生產(chǎn)困難。丁文江帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上較早地開展了阻燃鎂合金的研究，讓鎂合金燃點(diǎn)提高至935℃以上，改變傳統(tǒng)鎂合金需要進(jìn)行熔劑等特殊保護(hù)的局限，實(shí)現(xiàn)了大氣中無保護(hù)的鎂合金熔煉與生產(chǎn)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、節(jié)約了生產(chǎn)成本，更關(guān)鍵的是顯著降低了鎂合金在熔煉和生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染，該技術(shù)已應(yīng)用于電子產(chǎn)品外殼和汽車變速箱等產(chǎn)品批量生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)了鎂、鋁合金汽車零部件制造技術(shù)轉(zhuǎn)移與產(chǎn)業(yè)化：在江蘇圓通建立了年產(chǎn)10萬只鎂輪轂生產(chǎn)線；浙江盾安集團(tuán)投資2億元建立了汽車部件大規(guī)模生產(chǎn)線；在浙江正瑞建立了年產(chǎn)5萬臺(tái)輕合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體壓鑄生產(chǎn)線。

丁文江關(guān)于阻燃鎂合金的研究成果發(fā)表在《工程技術(shù)》（Scripta Mater）等國(guó)際知名期刊上，所提出的鎂合金燃點(diǎn)測(cè)試、氧化膜結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析等新方法以及阻燃鎂合金氧化模型被國(guó)內(nèi)外學(xué)者在后續(xù)相關(guān)研究中普遍采用；科研成果“阻燃鎂合金及其應(yīng)用技術(shù)”獲2003年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

讓鎂不再軟質(zhì)

使軟質(zhì)的鎂不再軟質(zhì)，擴(kuò)大了鎂合金的使用范圍，實(shí)施了高品質(zhì)鎂合金及其制品產(chǎn)業(yè)化示范工程。

常規(guī)的鎂合金比較軟質(zhì)，承力比較差，難以應(yīng)用到承力要求比較高的方面。丁文江團(tuán)隊(duì)采用稀土與鋅固溶時(shí)效強(qiáng)化和鋯細(xì)化的方法，發(fā)明了一種兼具高強(qiáng)度和高韌性的鑄造鎂合金（JDM1），可以應(yīng)用到汽車輪轂、缸體、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等傳統(tǒng)鎂合金難以應(yīng)用的承力結(jié)構(gòu)上。他沒有滿足于鑄造鎂合金（JDM1）的研究成果，接下來又采用釓（Gd）、釔（Y）等重稀土元素進(jìn)行合金化并結(jié)合固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段，相繼發(fā)明了高強(qiáng)度變形鎂合金（JDM2）、高強(qiáng)耐高溫鎂合金（JDM3）、超高強(qiáng)鑄造鎂合金（JDM4），為工業(yè)界提供了一系列新型高強(qiáng)度的鎂合金材料選擇，該系列鎂合金已推廣應(yīng)用于多種航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵承力件。

他的團(tuán)隊(duì)還用技術(shù)扶持太原同翔金屬鎂有限公司等企業(yè)，建成了年產(chǎn)萬噸新型鎂合金生產(chǎn)線和年產(chǎn)2000噸鎂合金型材的生產(chǎn)線，為企業(yè)創(chuàng)造了良好效益。相關(guān)科研成果“高強(qiáng)度鎂合金及其在國(guó)防工業(yè)中應(yīng)用”獲2006年國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和“新型高性能耐熱鎂合金研制及其在汽車上應(yīng)用”獲得2007年上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

讓鎂合金不再“活躍”

使“不穩(wěn)定”的鎂合金不再“活躍”，實(shí)現(xiàn)多種上天入地裝備重要部件的精密成型。

鎂活性大，易與造型材料反應(yīng)，同時(shí)，鎂熔體輕，氧化渣容易沉于熔體底部，凈化難而重要。丁文江通過不斷研發(fā)、探索，發(fā)明了大尺寸方孔多級(jí)電磁凈化方法、多級(jí)多介質(zhì)連續(xù)深度凈化方法等新的凈化方法與裝備，解決了熔體中10um以上夾渣和高效去除和稀土元素?zé)龘p控制以及熔劑下沉失效等世界性難題，為高品質(zhì)輕合金制品批量生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的材料保障。丁文江還發(fā)明了新的鑄造工藝、裝備，實(shí)現(xiàn)了大尺寸鎂合金零件的精密成型，應(yīng)用于重要領(lǐng)域，為重要部件及其相應(yīng)型號(hào)的輕量化做出重要貢獻(xiàn)。

和諧向上的團(tuán)隊(duì)文化

丁文江一直認(rèn)為，在團(tuán)隊(duì)建設(shè)中，第一要?jiǎng)?wù)是育人。他要求他的團(tuán)隊(duì)成員在境界、胸懷、能力和激情四個(gè)方面努力提高。其次就是團(tuán)隊(duì)要有個(gè)共同愿景，他的團(tuán)隊(duì)建設(shè)的共同愿景是“上海交大最有凝聚力的研究團(tuán)隊(duì)之一”“中國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)最優(yōu)人才培育基地”“世界鎂研究最有競(jìng)爭(zhēng)力的基地之一”。

他的團(tuán)隊(duì)是和諧向上的，他有一套關(guān)于發(fā)展階段的“吃飯”理論。丁文江認(rèn)為，發(fā)展過程分為“吃飯——吃好飯——開心地吃飯”三個(gè)階段。其中，“吃飯”是為了求生存階段；“吃好飯”是小康階段；“開心地吃飯”是大家既能高效工作，又能愉快相處，其樂融融。

4個(gè)“N”的做人標(biāo)準(zhǔn)

在丁文江在上海交通大學(xué)執(zhí)教的39個(gè)年頭里，他始終要求他自己和他的團(tuán)隊(duì)成員做到4個(gè)“N”：耐煩、耐看、內(nèi)省、內(nèi)斂。做任何事，要不厭其煩，人和科研成果一樣，都要經(jīng)得住時(shí)間考驗(yàn)，遇到問題先反省自己，有了成果要謙虛、收斂。他特別重視創(chuàng)新人才隊(duì)伍的建設(shè)，在企業(yè)內(nèi)部形成一整套人才培養(yǎng)、引進(jìn)、使用、評(píng)價(jià)和激勵(lì)機(jī)制，力圖真正把技術(shù)創(chuàng)新的效益和風(fēng)險(xiǎn)與科技人員的個(gè)人利益掛起鉤來，激發(fā)他們的工作熱情，最大限度地調(diào)動(dòng)科技人員的創(chuàng)新積極性。

在丁文江的團(tuán)隊(duì)中，擁有多名40歲以下的教授、研究員，均在輕合金的研究中取得了優(yōu)秀的成績(jī)。輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心還培養(yǎng)了很多高水平的研究人才，這些人才大多數(shù)都在從事與鎂合金相關(guān)的科研和生產(chǎn)工作，成為鎂行業(yè)的有生力量。比如，團(tuán)隊(duì)骨干曾小勤35歲晉升為教授，2011年獲得了由德國(guó)霍爾姆茲研究中心頒發(fā)的“HZG鎂研究獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)每?jī)赡觐C發(fā)給3名在國(guó)際上對(duì)鎂合金研究做出突出貢獻(xiàn)的青年科學(xué)家；彭立明教授則獲得了中科協(xié)、人社部和中組部三部聯(lián)合頒發(fā)的第12屆中國(guó)青年科技獎(jiǎng)。2007年下半年開始，丁文江多次在工程中心內(nèi)部組織科研骨干進(jìn)行內(nèi)部學(xué)術(shù)研討會(huì)。他說，“國(guó)家號(hào)召‘科學(xué)發(fā)展觀’，我們還要講‘科學(xué)的歷史觀’，只有認(rèn)真地回顧過去、客觀地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才能展望未來、確定發(fā)展方向?！苯?jīng)過連續(xù)十幾個(gè)周末的研討會(huì)，工程中心在發(fā)展目標(biāo)與戰(zhàn)略、組織架構(gòu)、研究方向、課題設(shè)置、激勵(lì)機(jī)制等方面基本完成了重新規(guī)劃與革新。

多年來，丁文江在科學(xué)引文索引（SCI）、工程索引（EI）的源期刊上發(fā)表論文274篇，申請(qǐng)發(fā)明專利103項(xiàng)，目前已授權(quán)60項(xiàng)，其中一項(xiàng)獲中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)；他創(chuàng)建的輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心，將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)、工程化研究和技術(shù)轉(zhuǎn)移有機(jī)融合，加快科研成果的轉(zhuǎn)化；先后培養(yǎng)了博士后8人、博士與碩士研究生50余人。目前，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心現(xiàn)有研發(fā)人員73人，工程人員350人，技術(shù)轉(zhuǎn)移8家企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了基地、人才培養(yǎng)、社會(huì)服務(wù)的良性互動(dòng)。

丁文江還曾獲得“中國(guó)優(yōu)秀青年科技創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)”“全國(guó)先進(jìn)工作者”“上海市勞動(dòng)模范”“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”等諸多榮譽(yù)。多次擔(dān)任國(guó)家科技攻關(guān)重大專項(xiàng)“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”專家；第五屆、第六屆國(guó)務(wù)院學(xué)科評(píng)議組成員；中挪輕合金研究中心中方主任；日本九州大學(xué)外部評(píng)價(jià)委員。2013年12月19日，中國(guó)工程院正式公布2013年院士增選結(jié)果，丁文江當(dāng)選化工、冶金與材料工程學(xué)部院士。

丁文江（右一）團(tuán)隊(duì)研制新型鎂合金汽車部件在日本參展 來源/上海交通大學(xué)

培養(yǎng)高素質(zhì)人才

丁文江常對(duì)同事們說：“成為國(guó)際上最具影響力與活力的鎂合金研究團(tuán)隊(duì)和高性能鎂合金制品的研發(fā)基地，是我一生的夢(mèng)想?！?/p>

他喜歡閱讀，涉足甚廣，善于總結(jié)，每次他讀到好書，均會(huì)把自己的心得跟青年骨干交流。丁文江多次向同事們談起日本作家渡邊淳一寫的《鈍感力》一書，他說，做人、做學(xué)問都要具備一些鈍感力才行，“鈍感”就是學(xué)會(huì)包容、吸收、容忍與平淡，往往成大事者多是不“斤斤計(jì)較”者。

他經(jīng)常與同事們說，“追求物質(zhì)利益是人的本性，我們不能抹殺人的本性，但做科研工作還是要有一點(diǎn)安貧樂道的精神”，他的這些話對(duì)于他身邊的青年教師產(chǎn)生了重要的影響。

在他的帶領(lǐng)下，如今的輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心已經(jīng)發(fā)展壯大成為擁有70余位研發(fā)人員，350余位工程人員的大團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了基地、人才培養(yǎng)、社會(huì)服務(wù)的良性互動(dòng)。作為上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的一個(gè)二級(jí)機(jī)構(gòu)，輕合金精密成型工程中心已經(jīng)走出了100余名研究生。他的團(tuán)隊(duì)有明確的管理制度，有7個(gè)研究小組，分別由7位教授領(lǐng)頭，成立了七人聯(lián)席小組，作為大事的決策機(jī)構(gòu)。管理制度每年修訂一次，管一年，力求實(shí)現(xiàn)個(gè)人的驅(qū)動(dòng)力和提高小組的核心競(jìng)爭(zhēng)力及團(tuán)隊(duì)的凝聚力的平衡。他注意團(tuán)隊(duì)的研究布局，既有面向前沿的理論研究，也有面向需求的應(yīng)用研究，還有面向企業(yè)的工程開發(fā)，一直追求“材料的控性和控形的統(tǒng)一”。他的團(tuán)隊(duì)三年來累計(jì)科研收入5000萬元，從最初1個(gè)重大項(xiàng)目都沒有到現(xiàn)在擁有“973計(jì)劃”首席及子項(xiàng)目6項(xiàng)、863重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)等。近五年來，科研成果實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)化累計(jì)產(chǎn)值達(dá)5個(gè)億，丁文江教授作為團(tuán)隊(duì)帶頭人，極大地推動(dòng)了中國(guó)乃至世界鎂合金研究的發(fā)展。

丁文江認(rèn)為，當(dāng)前從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用的周期日益縮短，對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作也提出了很高的要求?，F(xiàn)在，黨和國(guó)家都給了很好的支持環(huán)境，團(tuán)隊(duì)又擁有了長(zhǎng)三角地區(qū)的地域優(yōu)勢(shì)，他相信，只要團(tuán)隊(duì)成員共同努力，必將取得更加輝煌的成績(jī)，做出更多更大的貢獻(xiàn)。