張勇：鉆堅(jiān)研微志高遠(yuǎn)，桃李不言自成蹊

供稿|婁奧，李冬月 / LOU Ao, LI Dong-yue

內(nèi)容導(dǎo)讀

他在合金材料領(lǐng)域深耕多年，碩果累累，學(xué)識淵博；他早年留洋赴新加坡深造，嶄露頭角仍選擇歸國任教；他曾被評為2009年Top100世界杰出科學(xué)家，仍低調(diào)謙和，潛心磨礪；他與學(xué)生們是忘年之交，無話不聊，被稱作“充滿煙火氣的張老師”；他就是北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師——張勇。文章詳細(xì)介紹了張勇教授的科研之路和執(zhí)教風(fēng)格，展現(xiàn)其高瞻遠(yuǎn)矚、踏踏實(shí)實(shí)的學(xué)術(shù)精神以及虛懷若谷、一心育才的師者風(fēng)致。

在傳統(tǒng)的觀念中，合金中金屬成分種類不宜太多，否則易造成比強(qiáng)度過低，表現(xiàn)為材質(zhì)脆化。20世紀(jì)90年代以來，一種名為高熵合金的新金屬材料逐漸在業(yè)內(nèi)廣受關(guān)注。它一般包含5種主要組成元素，不但能有效抑制脆化風(fēng)險，其抗高溫、抗腐蝕、抗氧化等諸多特性皆備受矚目。北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師張勇是國內(nèi)該研究領(lǐng)域的領(lǐng)先者，建樹卓著、成績斐然。

1969年，張勇出生于美麗的塞外明珠——河北張家口。受燕趙大地樸實(shí)勤勉、銳意慷慨的民風(fēng)熏陶，張勇從小學(xué)習(xí)刻苦、自立好強(qiáng)，成績始終出類拔萃，后順利考入燕山大學(xué)金屬材料與熱處理專業(yè)，從此和金屬結(jié)下不解之緣。

懷著對合金材料領(lǐng)域的濃厚興趣，1991年張勇來到北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院繼續(xù)深造。在導(dǎo)師的指引下，張勇曾到機(jī)械廠學(xué)習(xí)實(shí)踐。為解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題，他參與設(shè)計(jì)了一種新型鋼絲連續(xù)熱處理爐，期間獨(dú)自論證了A3鋼和ODS鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶和組織穩(wěn)定性，并開發(fā)出一種兼具強(qiáng)韌塑性、高耐磨性等優(yōu)勢的復(fù)合軋輥。讀博期間，張勇還參與我國貧鈾裝甲材料的制備及其防護(hù)性能的研究工作，首次發(fā)現(xiàn)了裝甲板防護(hù)系數(shù)隨陶瓷和金屬體積分?jǐn)?shù)變化的雙極值規(guī)律。該成果對于多孔骨架材料的制備、壓力浸漬復(fù)合工藝的進(jìn)步等都具有重要意義。

迄今為止，張勇已獲得國家自然科學(xué)獎二等獎1項(xiàng)，教育部自然科學(xué)獎一等獎1項(xiàng)、二等獎1項(xiàng)，山西省高?？茖W(xué)二等獎1項(xiàng)；發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，被引用2萬余次；出版專著3部、參編教材3部；獲得8項(xiàng)國家發(fā)明專利和1項(xiàng)美國發(fā)明專利授權(quán)；擔(dān)任中國材料研究學(xué)會理事、中國復(fù)合材料學(xué)會理事、金屬間化合物與非晶合金專業(yè)委員會委員兼秘書長等社會職務(wù)。張勇還主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，863計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。2005年，張勇榮獲教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”表彰，4年后又被評為北京科技大學(xué)“科研工作先進(jìn)個人”。

磨砥刻厲，揭秘非晶合金

時間回到1959年的大洋彼岸。美國加州理工學(xué)院的Duwez等教授嘗試用生產(chǎn)玻璃的方法，把高溫Au-Si熔體噴涂至銅軸并急速降溫，首次制出一種漆黑不透亮的玻璃狀合金。“這真是一種愚蠢的合金”，當(dāng)時一位物理學(xué)家這樣嘲諷道。半個多世紀(jì)過去了，被評價為“愚蠢”的非晶合金，兼具玻璃、金屬、固體、液體等諸多材料的特性，早已發(fā)展成航天、航空、國防等高新技術(shù)領(lǐng)域的“寵兒”。除此以外，非晶合金是迄今最強(qiáng)的金屬材料之一，用其制作的穿甲彈頭自銳效應(yīng)好，與環(huán)境的相容性優(yōu)良。非晶合金還是最易加工成型的金屬材料，輪船、飛機(jī)的高精密齒輪、抗腐蝕軸承等都能看到它的身影。

張勇在新加坡國立大學(xué)工作期間，就已開始從事非晶合金領(lǐng)域的研究。非晶形成能力(GFA)是非晶合金材料研究中的重要問題之一。業(yè)界普遍認(rèn)為，提高GFA能有效擴(kuò)展高形成能力合金成分范圍，為高性能塊體非晶合金的進(jìn)一步開發(fā)奠定基礎(chǔ)。張勇發(fā)現(xiàn)，針對鋯基非晶合金，采用少量稀土元素釔合金化法能夠有效去除合金中的氧，降低非均勻形核的概率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，張勇提出的方法使非晶合金的臨界尺寸由厘米級提高至毫米級，大幅提高了GFA水平。

“我們第一篇利用稀量釔改善GFA的文章已被引用百余次，方法被眾多科學(xué)家采納應(yīng)用?！闭劥顺煽儠r，張勇的自豪之情溢于言表。該成果也于2004年1月27日獲得美國國家專利授權(quán)。

非晶合金的拉伸塑性差是限制其工程應(yīng)用的一大障礙。傳統(tǒng)的金屬模鑄造法的控制精度低，對提高室溫下非晶合金塑性的效果有限。經(jīng)過多年的攻關(guān)，張勇團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，采用BRIDGMAN法控制合金的凝固過程，實(shí)現(xiàn)了材料斷面均勻化，制備出樹枝晶韌塑化的鑭基大塊非晶合金基復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又成功研制出樹枝晶具有一定取向的鋯基非晶合金材料，其室溫下的拉伸延伸率大于7%。該成果也第一時間被美國應(yīng)用物理快報(bào)發(fā)表。英國謝菲爾德大學(xué)工程材料系資深教授HA Davies這樣評價張勇：“他通過出色的成績，已經(jīng)在塊體非晶合金領(lǐng)域建立起國際聲譽(yù)?！?/p>

“科技的最終歸宿應(yīng)該是服務(wù)社會、造福人民” 。正是秉持這樣的理念，張勇持之以恒探索非晶合金的工程應(yīng)用與推廣。他主持開發(fā)的高彈性超細(xì)非晶合金絲制備技術(shù)，為智能材料的工藝研究提供了新思路；為推進(jìn)塊體非晶合金在微機(jī)電系統(tǒng)上的應(yīng)用，張勇還創(chuàng)新合金微加工成形技術(shù)，并獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。

別出機(jī)杼，聚焦學(xué)術(shù)前沿

“目前合金體系的發(fā)展已趨近飽和，要破解瓶頸問題，途徑之一就是突破傳統(tǒng)的合金設(shè)計(jì)理念，形成新的合金發(fā)展思路”，張勇在一篇綜述文章中這樣寫道?；氐奖本┛萍即髮W(xué)任教后，在陳國良院士(已故)的倡導(dǎo)下，張勇開始了對高熵合金的研究。

高熵合金是依據(jù)等原子比、高混合熵的合金設(shè)計(jì)理念，發(fā)展起來的一類易于形成固溶體的多組元合金。作為金屬研究的一個新興且熱門領(lǐng)域，高熵合金有著非常出色的高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐高溫等物理化學(xué)特性，生產(chǎn)應(yīng)用前景十分廣闊。

在早期的研究過程中，張勇遇到了合金化元素含量越高，合金混合熵卻越大的問題。經(jīng)過不懈的努力和技術(shù)攻關(guān)，2007年張勇團(tuán)隊(duì)在國際上率先制備出性能高于塊體非晶合金的體心立方高熵固溶體合金。該成果在業(yè)內(nèi)引起轟動，被Nature China雜志兩次以研究亮點(diǎn)專門予以評述，《光明日報(bào)》和《科技日報(bào)》等媒體也給予報(bào)道。因成績卓越，英國劍橋國際名人中心(IBC)評價張勇為2009年Top100名世界杰出科學(xué)家。

除了研制新的高熵合金，張勇對高熵合金理論方面的研究也頗有建樹。他首次提出“熵”和“焓”在熔點(diǎn)附近平衡參數(shù)的重要作用，以及高熵合金固溶體相形成的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則(即Ω判據(jù))。Ω判據(jù)對高熵合金相的結(jié)構(gòu)做出準(zhǔn)確的科學(xué)預(yù)計(jì)，成為學(xué)界公認(rèn)的高熵合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要準(zhǔn)則。此外，張勇對高熵合金薄膜、高熵合金絲等均有前沿性工作。汪衛(wèi)華院士曾這樣評價張勇：“他是中國大陸最早對高熵合金的理論、制備技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行深入、系統(tǒng)、廣泛的研究的科研人員之一?！?/p>

張勇關(guān)于高熵合金的一系列研究成果在國內(nèi)、國際影響深遠(yuǎn)，被同行所熟知。為積極推動該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流與發(fā)展，張勇多次擔(dān)任中國材料研究學(xué)會年會的“高熵和噪聲”分會主席，多次主辦國內(nèi)大陸的高熵合金研討會，曾參與主辦美國MRS秋季會議高熵合金分會。

2016年，Nature雜志對北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了報(bào)道。張勇在采訪中指出：“我們幾乎已探索過傳統(tǒng)金屬的所有方面，但對高熵合金這方面的研究仍然是全新的，將來也充滿著許多可能?！彼冀K堅(jiān)信，雖然高熵合金尚未從實(shí)驗(yàn)室推向市場，但已有研究者們正為此不懈努力。在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主戰(zhàn)場，高熵合金定會大放異彩，為發(fā)掘工業(yè)發(fā)展?jié)摿μ峁┲匾魏蛷?qiáng)大推力。

藹然可親，光大師者風(fēng)尚

豁達(dá)爽朗、平易近人，是張勇留給學(xué)生們的第一印象?！皬埨蠋熓莻€典型的樂天派，每次見他總是笑呵呵的，親切溫和，風(fēng)趣幽默，從不給人產(chǎn)生高山仰止的距離感。”博士研究生趙楊勇曾這樣評價導(dǎo)師張勇教授。從教十余年來，張勇對于構(gòu)建良好的師生關(guān)系頗有心得。無論是情感遇到難處，還是生活遭到變故，學(xué)生們都樂于向張勇傾訴，也總能獲得莫大的精神慰藉與鼓舞。學(xué)貴得師，亦貴得友。張勇認(rèn)為，良師首先是真友，要真誠與學(xué)生推心置腹，做肺腑之交；良師還需是益友，盡己所能給予學(xué)生學(xué)問幫助，指引其朝正確的目標(biāo)規(guī)劃人生。

“充滿煙火氣的張老師”是張勇身上又一張鮮明的人格標(biāo)簽。不考究衣著但干凈整潔，外表樸素?zé)o華但自然大方。一件簡約的襯衫，一條素凈筆直的西裝褲和圓頭老皮鞋是張勇最自在的搭配。普通人從外表很難猜出張勇的博導(dǎo)身份，他自己卻早已習(xí)以為常：“生活越簡單越好，這樣既可以把精力全用來科研，身邊人也會感到舒服，使工作更容易進(jìn)行?！?/p>

和生活中不拘小節(jié)，隨性自然的態(tài)度相比，張勇對待科研、教學(xué)的態(tài)度是極其嚴(yán)格且一絲不茍的。每周雷打不動準(zhǔn)時參加課題組的學(xué)術(shù)例會是張勇的慣例，這也是他掌握學(xué)生研究進(jìn)度的重要渠道。張勇經(jīng)常在會上告誡學(xué)生，對待學(xué)問要嚴(yán)謹(jǐn)且靈活，可以暢所欲言，也可以標(biāo)新立異，但更重要的是實(shí)事求是、穩(wěn)扎穩(wěn)打。如果學(xué)生匯報(bào)時出現(xiàn)了問題，他總是直言不諱，鞭辟入里；倘若學(xué)生的研究方法有待改進(jìn)，他總是參與探討，傾囊相授；當(dāng)學(xué)生的科研進(jìn)入瓶頸期，他總能指點(diǎn)迷津，熱情鼓勵。

課堂是教學(xué)相長的舞臺，也是師生互通的紐帶。張勇深知，每一個學(xué)生都是思想獨(dú)立的個體，有著求知覽跡、探索解疑的迫切需求。因此，課堂設(shè)計(jì)更需慘澹經(jīng)營，要盡可能開啟學(xué)生心智，激勵他們主動發(fā)現(xiàn)真知，實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)思想的飛躍。每一節(jié)課，張勇都用深入淺出、通俗易懂的方法講解知識脈絡(luò)，并且尤其擅長在教室里營造積極熱烈、緊張活潑的互動氛圍。學(xué)生們時而眉頭緊鎖，時而歡呼雀躍，最終無不滿載而歸，獲益匪淺。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。張勇十分重視鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，他常對學(xué)生耳提面命，強(qiáng)調(diào)僅僅領(lǐng)略理論知識的價值是遠(yuǎn)不夠的，要在實(shí)踐中檢驗(yàn)和重構(gòu)理論，錘金煉鐵，才能為將來的科研創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的根基。

芳林新葉催陳葉，流水前波讓后波。在教壇躬耕不輟的張勇早已收獲滿園桃李。他培養(yǎng)的第一名博士生喬君威于2008年獲得鈮鋼獎學(xué)金和來自國家留學(xué)基金委赴美留學(xué)的資助，目前在太原理工大學(xué)任材料學(xué)院院長。其余學(xué)生中，廖衛(wèi)兵博士在深圳大學(xué)工作；楊瀟、左婷婷、趙楊勇和劉俊鵬等博士在中國科學(xué)院工作；陳曉博士獲得了寶鋼獎學(xué)金和北京科技大學(xué)十佳學(xué)術(shù)之星的榮譽(yù)；陳潔、王雪飛、王方軍等也都曾獲得北京科技大學(xué)優(yōu)秀碩士論文獎。

結(jié)束語

唐代詩人張說詩云：“息心觀有欲，棄知返無名。五十知天命，吾其達(dá)此生。”步入知天命的年紀(jì)，站在人生的分水嶺，張勇依然堅(jiān)守初心、登高望遠(yuǎn)。永葆師者本色，潛心矢志科研。相信張勇未來必定再創(chuàng)輝煌，筆底春風(fēng)揮毫精彩人生。