我國(guó)先進(jìn)鎂合金及鎂制品創(chuàng)新基地和人才培養(yǎng)基地
——輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心(NERC-LAF)是由國(guó)家發(fā)改委(原計(jì)委)批準(zhǔn),上海交通大學(xué)按高新技術(shù)模式、現(xiàn)代企業(yè)機(jī)制于2000年3月組建的國(guó)家級(jí)工程研究中心,2003年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收正式運(yùn)行。是我國(guó)集鎂合金材料、技術(shù)與應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)為一體的重要基地,形成了“基礎(chǔ)研究-應(yīng)用基礎(chǔ)研究-應(yīng)用技術(shù)研究-推廣示范”一條龍的科研格局,同時(shí)也是上海交通大學(xué)重要的人才培養(yǎng)和高水平學(xué)術(shù)交流的基地。工程研究中心主任由原上海交通大學(xué)副校長(zhǎng)、973首席科學(xué)家丁文江教授擔(dān)任。

工程研究中心具有材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán),涵蓋材料學(xué)、材料工程、材料物理與化學(xué)3個(gè)二級(jí)學(xué)科。下設(shè)研發(fā)部和中試基地,研發(fā)部又設(shè)有先進(jìn)鎂合金材料、精密液態(tài)成型、塑性加工、腐蝕與防護(hù)、鎂基能源材料、鎂基生物醫(yī)用材料和軍工鎂合金技術(shù)7個(gè)研究室;中試基地則注冊(cè)有上海輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心有限公司,擁有各種中大型加工試驗(yàn)裝備和多條輕合金精密成型的示范生產(chǎn)線。工程研究中心曾先后獲得了國(guó)防創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和科技部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展,在整體規(guī)模、隊(duì)伍建設(shè)、條件建設(shè)和科研水平方面都取得了較大進(jìn)步。

科研隊(duì)伍與研究方向

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心始終把打造國(guó)際一流的研究團(tuán)隊(duì)作為重要發(fā)展目標(biāo),非常注重自身人才培養(yǎng)與人才的引進(jìn)工作,目前已從上海交通大學(xué)原僅有幾個(gè)人的有色金屬教研室逐步發(fā)展成為一個(gè)人員隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、集基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究人才為一體的實(shí)力雄厚的科研團(tuán)隊(duì)。有專職教師與科研人員26名,其中,教授6人、副教授及副研究員10名、973首席科學(xué)家1人、總裝先進(jìn)材料技術(shù)專業(yè)組成員1人、國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)學(xué)科評(píng)議組成員1人;另有流動(dòng)研究人員60余名,包括博士后5名,博士和碩士研究生58名;其次還聘有各類工程技術(shù)人員300余人。在專職科研人員中,有教育部跨(新)世紀(jì)人才5人,優(yōu)秀學(xué)科帶頭人3人;具有博士學(xué)位的人員占到人員總數(shù)的70%;50歲以下的中青年研究人員占人員總數(shù)的80%。

工程研究中心立足于面向21世紀(jì)的輕量化與節(jié)能新材料的研究,在輕質(zhì)高性能金屬材料及其加工方面形成了自己的研究特色,尤其是先進(jìn)鎂基材料研究方面,在國(guó)際上占有重要的地位,具有較強(qiáng)的影響力。目前,工程研究中心有6個(gè)研究方向:鎂基結(jié)構(gòu)材料基礎(chǔ)研究、鎂合金液態(tài)成型技術(shù)研究、鎂合金塑性加工技術(shù)研究、鎂合金腐蝕與防護(hù)技術(shù)研究、鎂基能源材料研究、鎂基生物醫(yī)用材料研究。

科研成果與科研裝備

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心長(zhǎng)期致力于輕合金領(lǐng)域內(nèi)的前沿科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題的研究,瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求,形成了以鎂合金為中心、以工程化應(yīng)用為引擎、以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為根本的創(chuàng)新性和系統(tǒng)性研究特色。工程研究中心率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展新型鎂合金的系統(tǒng)研究,2003～2009年間,輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金、973計(jì)劃項(xiàng)目、科技攻關(guān)計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)防科工委民口軍工配套項(xiàng)目、國(guó)家發(fā)改委高新技術(shù)示范工程、科技部中小企業(yè)創(chuàng)新基金、上海市科技發(fā)展基金、教育部博士點(diǎn)基金等國(guó)家和省部級(jí)科研項(xiàng)目100多項(xiàng),科研經(jīng)費(fèi)累計(jì)超過(guò)6 000萬(wàn)元人民幣,其中縱向科研經(jīng)費(fèi)占60%左右。工程研究中心5年來(lái)累計(jì)在SCI,EI源期刊上發(fā)表論文350余篇,撰寫(xiě)學(xué)術(shù)專著2部,學(xué)術(shù)影響力顯著增強(qiáng)。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利157項(xiàng)(已經(jīng)授權(quán)發(fā)明專利97項(xiàng),實(shí)用新型專利2項(xiàng)),形成了覆蓋鎂合金“材料、工藝與裝備”的技術(shù)群。獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)和科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng),省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)15項(xiàng),已產(chǎn)業(yè)化的成果6項(xiàng)。

針對(duì)鎂合金化學(xué)活性強(qiáng)、易燃燒問(wèn)題,工程研究中心在國(guó)家自然科學(xué)基金,國(guó)家863計(jì)劃和攻關(guān)計(jì)劃的資助下,重點(diǎn)開(kāi)展了鎂合金的合金化阻燃機(jī)制研究與阻燃鎂合金的開(kāi)發(fā)。通過(guò)將Ca,Y,Ce,Ta等表面活性元素添加到鎂合金之中,改變了鎂表面氧化熱力學(xué)條件,使鎂熔體及合金表面生成復(fù)合致密的氧化保護(hù)膜,從而開(kāi)發(fā)了阻燃型鎂合金,使鎂合金燃燒溫度從約520℃提高至780℃,實(shí)現(xiàn)了阻燃鎂合金無(wú)保護(hù)熔煉,以此技術(shù)為主的“阻燃鎂合金及其關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究”獲2003年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),相應(yīng)的博士論文《阻燃鎂合金及其阻燃機(jī)理研究》獲2005年全國(guó)優(yōu)秀博士論文提名獎(jiǎng)(前200名)。該技術(shù)被成功地應(yīng)用于汽車、手機(jī)、筆記本電腦等產(chǎn)品中。

針對(duì)傳統(tǒng)鎂合金的強(qiáng)度低、塑性差的問(wèn)題,工程研究中心在國(guó)防973、國(guó)家863等項(xiàng)目支持下,率先開(kāi)展了高性能稀土鎂合金及其強(qiáng)韌化的研究,取得了豐碩的成果,開(kāi)發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能稀土鎂合金,其中發(fā)明的JDM1鑄造合金具有非常優(yōu)秀的綜合性能和耐腐蝕性能,綜合性能已超過(guò)常用的A356鋁合金;JDM2高性能鎂合金[ZL200510025251.6],其鑄態(tài)熱處理后抗拉強(qiáng)度超過(guò)400 MPa,形變熱處理后抗拉強(qiáng)度超過(guò)500 MPa(比強(qiáng)度超過(guò)了王牌鋁合金7075的水平),是目前世界上采用常規(guī)鑄錠冶金方法所獲得的最高強(qiáng)度的鎂合金。獲2006年國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

工程研究中心在著力進(jìn)行鎂及鎂合金材料研究的同時(shí),也非常重視鎂及鎂合金成形技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)。先后開(kāi)發(fā)了精密砂型鑄造、雙聯(lián)式低壓鑄造、真空壓鑄、擠壓鑄造、消失模鑄造、等溫?cái)D壓、差溫拉深等多種鎂合金成形技術(shù),可滿足不同工業(yè)領(lǐng)域?qū)︽V合金零部件的需求。目前,工程研究中心已采用自己研制的新型鎂合金及開(kāi)發(fā)的新的成形工藝,已成功地制備出汽車輪轂、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈和V6型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等許多典型產(chǎn)品,并制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些產(chǎn)品在美國(guó)通用、德國(guó)大眾、上海汽車工業(yè)集團(tuán)、兵器部203所、航天第八研究院、航空014基地等軍、民企業(yè)中得到了很好的應(yīng)用。

近年來(lái),工程研究中心在211工程項(xiàng)目、985建設(shè)項(xiàng)目以及創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目的支持下,加快了對(duì)實(shí)驗(yàn)室硬件條件的建設(shè)。目前,已擁有各種先進(jìn)的分析測(cè)試儀器設(shè)備300余臺(tái)套,包括材料制備、組織分析、性能測(cè)試及各種計(jì)算模擬設(shè)備等,如場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、多功能高溫疲勞試驗(yàn)機(jī)、萬(wàn)能電子拉伸機(jī)、直讀光譜儀等。另外,正在采購(gòu)安裝中的大型精尖分析設(shè)備有10臺(tái)套。

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心立足于鎂及鎂合金的研究開(kāi)發(fā),已擁有高品質(zhì)鎂合金熔劑、高品質(zhì)鎂合金錠生產(chǎn)技術(shù)、鎂合金精密壓鑄成型技術(shù)、鎂合金輪轂生產(chǎn)技術(shù)、鎂合金塑性變形加工技術(shù)(擠壓、軋制、沖壓等)和鎂合金表面處理技術(shù)等核心技術(shù)。并將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、工程化研究和技術(shù)轉(zhuǎn)移有機(jī)結(jié)合起來(lái),加快鎂及鎂合金科研成果的轉(zhuǎn)化。目前工程研究中心已在上海松江九亭高科技園區(qū)建設(shè)了占地100畝的研究開(kāi)發(fā)和成果產(chǎn)業(yè)化示范基地?；?fù)碛墟V合金壓鑄機(jī)5臺(tái),擠壓機(jī)1臺(tái),擠壓鑄造機(jī)1臺(tái),低壓鑄造機(jī)2臺(tái),并具備齊全的材料科學(xué)與加工技術(shù)研究測(cè)試手段和設(shè)備。初步建成了一個(gè)面向企業(yè)、面向市場(chǎng),集基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、人員培訓(xùn)和中試生產(chǎn)為一體的開(kāi)放式服務(wù)平臺(tái),成為我國(guó)鎂及鎂合金研究和應(yīng)用的技術(shù)示范和技術(shù)轉(zhuǎn)移中心,為我國(guó)鎂工業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。在中試基地還形成了工程化示范生產(chǎn)產(chǎn)值和技術(shù)轉(zhuǎn)移費(fèi)累計(jì)超過(guò)5億元,已為太原同翔鎂業(yè)公司、山西聞喜銀光鎂業(yè)公司、東北輕合金有限公司、洛陽(yáng)銅加工廠等十幾家原鎂生產(chǎn)與加工企業(yè)提供技術(shù)支持,并與上汽、長(zhǎng)安、奇瑞、華普等應(yīng)用單位都建立了廣泛的合作關(guān)系。

國(guó)際合作與學(xué)術(shù)交流

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心十分重視與國(guó)際間的學(xué)術(shù)交流和研究合作,與美國(guó)通用汽車公司、日本日立公司、挪威科技大學(xué)、韓國(guó)機(jī)械與材料研究所、日本名古屋工業(yè)技術(shù)研究所、東京大學(xué)、日本東北大學(xué)、日本三菱、長(zhǎng)岡科技大學(xué)、澳大利亞Monash大學(xué)、德國(guó)斯圖加特大學(xué)、德國(guó)阿倫工業(yè)大學(xué)、法國(guó)里昂大學(xué)等建立了長(zhǎng)期的合作研究關(guān)系,通過(guò)訪問(wèn)、講學(xué)、合作研究和交換培養(yǎng)學(xué)生等多種形式加強(qiáng)國(guó)際學(xué)術(shù)交流與合作。并與美國(guó)通用汽車公司共同建立了交大-通用先進(jìn)材料制造聯(lián)合研究室(SJTU-G MAMP CRL)。這是通用在亞太地區(qū)建立的第二個(gè)聯(lián)合研究室(中國(guó)唯一),專門(mén)從事未來(lái)汽車輕量化材料及制造技術(shù)研究,目前已承擔(dān)通用汽車公司國(guó)際合作項(xiàng)目20余項(xiàng),累計(jì)經(jīng)費(fèi)已達(dá)300萬(wàn)美元。僅近3年,工程研究中心就接待了來(lái)自10余個(gè)國(guó)家和地區(qū)的訪學(xué)者超過(guò)100人,作學(xué)術(shù)報(bào)告30余次。另外,還聘請(qǐng)了通用汽車公司材料主管Y.C.Wang博士和材料專家Alan Luo博士、澳大利亞MONASH大學(xué)微結(jié)構(gòu)及相變研究專家J.F.Nie教授、挪威NTNU的Roven教授等擔(dān)任兼職教授。

工程研究中心還積極派遣教師與科研人員參加各種重要的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議,發(fā)表該中心的最新科研成果。近5年參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議的總?cè)藬?shù)達(dá)30余人,受邀請(qǐng)作專題報(bào)告的10余人次,承辦和協(xié)辦國(guó)際會(huì)議2次。

人才引進(jìn)與培養(yǎng)

輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心擁有一支高素質(zhì)的教師隊(duì)伍,十分重視研究人才的培養(yǎng),在上海交通大學(xué)研究生管理制度基礎(chǔ)上,結(jié)合工程研究中心的實(shí)際情況,制定了工程研究中心自己的研究生管理細(xì)則、實(shí)驗(yàn)設(shè)備培訓(xùn)上崗制度、研究生獎(jiǎng)學(xué)金與學(xué)術(shù)成果獎(jiǎng)勵(lì)制度等,完善研究生培養(yǎng)體系,激發(fā)研究生的科研熱情,注重研究生的創(chuàng)新能力與實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng),很好地保證了研究生的質(zhì)量。同時(shí),每年均自籌經(jīng)費(fèi)積極地為研究生出國(guó)深造和聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)造條件,為青年教授赴國(guó)外著名大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)從事訪問(wèn)研究提供機(jī)會(huì),拓展青年教師和研究生的視野;并與澳大利亞MONASH大學(xué)簽定雙學(xué)位博士生聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議,旨在為工程研究中心培養(yǎng)更高層次的研究人員。

另外,工程研究中心還通過(guò)合作研究、學(xué)術(shù)交流等各種途徑積極發(fā)現(xiàn)人才,并通過(guò)特別研究員的方式從海外引進(jìn)人才。近3年已引進(jìn)3名留學(xué)歸國(guó)人員。還將進(jìn)一步從國(guó)際、國(guó)內(nèi)引進(jìn)一批高端人才或領(lǐng)軍人物,充實(shí)工程研究中心的研究隊(duì)伍。

目前,工程研究中心仍一如既往地時(shí)刻把握學(xué)科前沿,堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并舉,不斷拓寬研究領(lǐng)域,打造國(guó)際一流的“先進(jìn)鎂合金及鎂制品”創(chuàng)新基地和人才培養(yǎng)基地,共創(chuàng)我國(guó)“鎂”好時(shí)代。(本刊記者)