傾注匠心智造 勇攀新材料頂峰
—— 記哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院蘇彥慶教授

◎ 文/薛 明

“工欲善其事，必先利其器?！苯饘俨牧系母咝Ю?，離不開先進(jìn)的熔煉工藝，熔煉工藝和設(shè)備是熔煉企業(yè)的“武器”，材料的熔煉與凝固倍受人們關(guān)注。

理論沃土勤耕耘，匠心鑄造新時(shí)代

蘇彥慶教授始終以一顆匠心對(duì)待自己冶金材料領(lǐng)域的研究工作。如何實(shí)現(xiàn)由中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，這是他一直以來竭力思考的問題。高中時(shí)期實(shí)習(xí)時(shí)參觀的鑄造工廠，給他留下了深刻印象，從那時(shí)起，一顆種子就悄悄種在了他的心底。1988年，他考入了著名的工科高等學(xué)府哈爾濱工業(yè)大學(xué)，在金屬材料及工藝系系統(tǒng)學(xué)習(xí)鑄造專業(yè)，圓了自己一直以來的夢(mèng)想。最初，他只是在老師的指導(dǎo)下做些熔體過濾技術(shù)方面的研究，但已意識(shí)到熔體質(zhì)量的重要。博士階段，他把精力集中于鈦合金熔體質(zhì)量控制研究方面，利用熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)理論解決了鈦合金熔煉過程合金元素?fù)]發(fā)、間隙元素溶解的問題，并與導(dǎo)師合作出版了鈦合金熔煉的熔體質(zhì)量控制方面的專著，嶄露頭角，也更加鼓舞了自己的科研信心。目前，他的關(guān)注領(lǐng)域主要集中于材料的熔煉與凝固，在這方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新性成果。

鈦合金具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性好等特點(diǎn)，被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”，在航空、航天、艦船、化工、能源等重大工程領(lǐng)域不乏它們的身影。哈工大1996年就開始了對(duì)鈦合金的研究，在鈦合金制備過程的成分控制、高溫鈦合金精密鑄造和軋制等方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平，而其中蘇彥慶教授主持研發(fā)的高熔點(diǎn)、高活性鈦基合金的精準(zhǔn)成分熔煉、原位凈化、鑄造成形關(guān)鍵技術(shù)等，為我國高品質(zhì)鈦合金生產(chǎn)提供了重要技術(shù)支撐。

與其它金屬相比，鈦及其合金是高化學(xué)活性金屬，在熔融狀態(tài)下，幾乎與所有耐火材料均會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且不能在大氣中進(jìn)行熔煉，必須在真空或惰性氣氛中進(jìn)行，因此掌握鈦合金的熔煉技術(shù)難度很大。蘇彥慶教授瞄準(zhǔn)這一國際戰(zhàn)略競(jìng)爭的制高點(diǎn)，率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，研制了世界上第一臺(tái)電磁冷坩堝定向凝固裝備，實(shí)現(xiàn)了高活性材料的原位熔煉及后續(xù)原位凝固過程晶體定向生長，解決了高活性材料晶體定向生長這一挑戰(zhàn)性難題，填補(bǔ)了國內(nèi)外的空白。

蘇彥慶教授始終堅(jiān)持從理論和技術(shù)方面推進(jìn)材料熔煉與凝固的發(fā)展，基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用并重，熔煉和凝固過程看似很傳統(tǒng)，難于找到科研的突破口和創(chuàng)新點(diǎn)，但他在這領(lǐng)域已培養(yǎng)20名博士，構(gòu)筑起了非常完備的理論體系。在熔煉方面，他創(chuàng)新性地建立了合金組元揮發(fā)速率與真空度的關(guān)系模型，很好地預(yù)測(cè)了揮發(fā)損失量，為精準(zhǔn)控制成分奠定了理論基礎(chǔ)；開創(chuàng)性地建立了高活性合金氫化熔煉技術(shù)，已初步完成鈦合金、鈮硅合金、非晶合金等材料的制備。在凝固理論方面，針對(duì)包晶合金凝固組織形成機(jī)制及規(guī)律，建立起非等溫耦合生長模型、分離式包晶反應(yīng)模型，在這些模型指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)了包晶合金凝固組織的有效控制。所有這些，都極大地豐富并促進(jìn)了國內(nèi)外熔煉及凝固的理論和技術(shù)的發(fā)展。

不畏艱難千萬重，大道崎嶇變坦途

蘇彥慶教授和他的團(tuán)隊(duì)不懼艱難，刻苦鉆研，夜以繼日奮斗在鈦合金熔鑄技術(shù)第一線，經(jīng)過無數(shù)次的觀察、分析、計(jì)算、總結(jié)，攻克了一系列技術(shù)難關(guān)，成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型Ti-Al-V-Fe-O高強(qiáng)度鈦合金。讓他記憶深刻的是，在熔煉鈦鋁金屬間化合物材料時(shí)，經(jīng)常發(fā)生爐料噴濺，為了解決這一技術(shù)難題，他和團(tuán)隊(duì)耗時(shí)半年時(shí)間，接連嘗試了很多工藝方法，可是效果均不理想。最后他們通過熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)原理分析熔煉過程反應(yīng)熱問題、組元?dú)饣瘑栴}、金屬液靜壓力問題，將這些問題耦合到一起，建立了物理模型和數(shù)學(xué)模型，從理論上分析清楚了噴濺的內(nèi)在原因和形成規(guī)律，以此制定出合理的熔煉工藝規(guī)范，終于制備出所需的合金。還有來自鋁銅合金凝固孔洞缺陷的挑戰(zhàn)，鋁銅合金凝固時(shí)的糊狀區(qū)范圍很大，對(duì)應(yīng)著室溫組織中存在各種孔洞缺陷，已經(jīng)困擾相關(guān)企業(yè)若干年，甚至成了國家急需裝備研制的瓶頸問題。他們從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)出發(fā)分析這些孔洞缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了全新的技術(shù)路線來解決這個(gè)問題。目前，經(jīng)過他們的不斷努力，已開發(fā)出一套全新的技術(shù)，很好地解決了這類合金凝固缺陷問題，為我國高品質(zhì)構(gòu)件生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)支撐。

經(jīng)過長期探究，蘇彥慶教授已成為我國材料科學(xué)領(lǐng)域享有盛譽(yù)的材料冶金專家和學(xué)科帶頭人，特別是在材料的熔煉與凝固領(lǐng)域具有敏銳的創(chuàng)新意識(shí)和優(yōu)異的科研洞察力，取得了卓越成就。他相繼獲得了包括自然科學(xué)獎(jiǎng)和技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)的7項(xiàng)省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)，以及黑龍江省青年科技獎(jiǎng)、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”、教育部長江學(xué)者特聘教授、中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。

多年來，他已承擔(dān)或參與包括科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家杰出青年基金、國家973項(xiàng)目、863項(xiàng)目等各類科研項(xiàng)目31項(xiàng)。同時(shí)，在國內(nèi)外發(fā)表論文310余篇，其中SCI收錄240余篇，EI收錄230余篇，獲得授權(quán)發(fā)明專利27項(xiàng)，出版專著4部，已經(jīng)有5項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。針對(duì)當(dāng)前行業(yè)人才短缺的狀況，他積極言傳身教，培養(yǎng)了一批專業(yè)人才。這些成果，極大推動(dòng)了國內(nèi)有色合金鑄造相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展起到積極的引領(lǐng)作用。

他身兼數(shù)職，科研、教學(xué)、管理、社會(huì)工作十分繁重，可無論多忙，他每周都會(huì)抽出時(shí)間與學(xué)生談心，他常說，“我不能辜負(fù)學(xué)生的信任，我應(yīng)盡自己所能，做一架梯子，為他們成長創(chuàng)造條件?！蓖瑫r(shí)，他經(jīng)常告誡學(xué)生，做學(xué)問要求實(shí)，始終謹(jǐn)記發(fā)現(xiàn)真理、堅(jiān)持真理是科學(xué)工作者的使命，同時(shí)要廣開思路，敢于探索，勇于創(chuàng)新。只有創(chuàng)新的思維、創(chuàng)新的意識(shí)、創(chuàng)新的勇氣，才能有創(chuàng)新的結(jié)果。

藍(lán)圖繪就正當(dāng)時(shí)，材料學(xué)科攀頂峰

著眼未來，開發(fā)工藝簡單、能耗低、生產(chǎn)效率高、規(guī)模效益好的鈦冶金新工藝，實(shí)現(xiàn)鈦資源高效、清潔、經(jīng)濟(jì)利用是必然趨勢(shì)。這些年來，蘇彥慶教授將自己所積累的經(jīng)驗(yàn)，通過“綠色科技”手段踐行，努力改變行業(yè)現(xiàn)狀，為企業(yè)增值，為社會(huì)造福。

在大力開展基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，蘇彥慶教授開發(fā)出多種新的技術(shù)并獲得發(fā)明專利，與多家相關(guān)企業(yè)合作進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究。目前為止，已經(jīng)和航天海鷹（哈爾濱）鈦業(yè)有限公司、云南鈦業(yè)股份有限公司等展開合作，共同開展鈦合金熔鑄理論與技術(shù)的研究。在研的氫化熔煉技術(shù)對(duì)于推進(jìn)鈦合金回收利用、降低鈦合金的使用成本具有重要戰(zhàn)略意義。

在向代表當(dāng)代高新科技最高水準(zhǔn)的新材料學(xué)科頂峰進(jìn)軍的隊(duì)伍中，蘇彥慶教授是一個(gè)孜孜不倦、出類拔萃的攀登者；在高等學(xué)校教書育人、言傳身教的神圣殿堂中，他又是一位嘔心瀝血、誨人不倦的工程師。藍(lán)圖已繪就，奮進(jìn)正當(dāng)時(shí)。在科研漫漫征途中，他勇往直前、無懼風(fēng)雨。