面向工程研究金属材料重点实验室建设

面向工程研究金属材料重点实验室建设

[摘要]我国科技界正经历从“唯论文”到分类评价的转变,鼓励科研成果的产业化。在此背景下,该文通过对金属新材料制备成形技术与装备教育部工程研究中心在工程化应用研究的组织与实践进行剖析,总结了作为依托高校进行建设的金属材料类重点实验室开展的工程化应用研究顺利开展的保障措施。首先,对金属新材料制备成形技术与装备教育部工程研究中心的组织架构及情况进行了基本介绍;然后,通过从先进的仪器设备配置、实验平台及场地保障、团队构建及人才服务保障等三个方面开展阐述;最后,分析了某新型高强耐磨铝青铜合金制备及成形技术的推广应用案例。

[关键词]金属材料;重点实验室;应用研究

随着科技迅猛发展及全球产业结构的调整与重塑,面对新的历史机遇与挑战,我国确立了2020年建设成创新型国家的目标。创新型国家的建设需求是多层次、多方位的[1],由此,我国科技界正经历从“唯论文”到分类评价的转变[2]。特别是对于应用研究及技术开发类科技活动,正在践行“把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中”[3]。适逢其时,正式颁布的《粤港澳大湾区发展规划纲要》中明确提出了“建成全球科技创新高地和新兴产业重要策源地”的要求。华南理工大学作为粤港澳大湾区中具有鲜明“工科”特色的研究型大学,其基于科技创新的工程化应用研究成果势必将成为粤港澳大湾区新兴产业发展的重要源头。本文依托该校建设的金属新材料制备成形技术与装备教育部工程研究中心为对象,探讨高校金属材料类重点实验室服务于工程化应用研究的组织与实践。

一、工程技术研究中心基本情况

金属新材料制备成形技术与装备教育部工程研究中心(以下简称“中心”)依托华南理工大学材料科学与工程一级学科国家重点学科、材料科学与工程一级学科博士授权点、机械制造及其自动化二级学科国家重点(培育)学科、机械工程一级学科博士授权点、材料科学与工程博士后流动站及机械工程博士后流动站进行建设。是华南理工大学“211工程”“985工程”重点建设学科,同时也是“985工程”材料制备与成形部级创新平台。中心涵盖了三个主要研究方向:先进金属材料高效近净成形铸造技术、先进金属粉体材料高效近净成形技术、先进金属材料高效精密塑性成形技术。中心目前总面积22600m2,包括:基础研究基地2600m2,中试开发基地2000m2及产业化基地18000m2。共有设备1700余台(套),总资产达7000余万元。实验室具备了从事铸造、粉末冶金、塑性成形技术的基础和应用基础研究、技术开发、中试、工程化研究的良好条件。

二、工程化应用研究的组织与服务保障

(一)先进的仪器设备配置。中心现有实验装置1700余台(套),总资产达7000余万元。由于所从事的研究多为开创性的工程应用研究,故实验设备具有鲜明的自开发特点。譬如:研制的40MN挤压铸造机为世界上吨位最大的挤压铸造装备,16MN挤压机和25MN卧式双动挤压机也为同类平台翘楚。材料制备与成形平台是为新金属材料研发、制备及成形提供服务,可分为铸造类实验设备、粉末冶金类实验设备及塑性加工类实验设备。对于铸造类实验设备,主要包含各类熔炼炉、挤压铸造机、连续铸造机及离心铸造机等设备。粉末冶金类实验设备主要包括大吨位系列粉末压机、烧结炉及喷射成形装备等。塑性加工类实验设备主要包括:卧式挤压机、矫直机、轧制等塑性加工设备。材料检测平台是对新金属材料的制备及成形后进行性能检测及测试提供服务。主要包含有美国Optima3000等离子体发射光谱仪、德国SRV摩擦磨损测试系统、万能材料试验机、德国IM6ex电化学工作站等测试仪器。计算机仿真平台具有全套美国MSC公司CAE分析软件包、日本QUALICA公司铸造CAE软件包、计算机网格计算平台等,可为铸造、塑性成形、粉末冶金等成形过程的数值模拟研究提供服务。

(二)服务于工程化研究的实验平台及场地保障。中心围绕金属材料近净成形技术开展金属新材料制备成形技术及装备的研发及工程化应用,在产品创新、技术辐射和成果产业化等方面开展了卓有成效的工作。建立了包含粉末冶金、挤压铸造、精密塑性成形等新型金属材料从材料设计到制备技术、零部件成形技术、相关装备的制造技术以及检测评价手段等一整套完善的创新研究开发平台,形成了金属材料近净成形技术创新平台,使之能够为工程研究中心的运行提供必要的平台保障。同时,中心对现有实验室进行整合,形成了相对独立的金属材料成形及装备研究开发基地,主要包括材料分析实验室、成形工艺实验室、成形装备研发实验室、CAD/CAM/CAE实验室、工程化中试车间等。有力地保障了研发及工程化应用的顺利进行。

(三)面向工程化研究的团队构建及人才服务保障。为保障工程研究就成果推广的顺利进行,中心建设了一支年龄结构、学历层次、职称结构、知识结构合理,工程化研究开发与转化素质较高的百余人组成的高水平创新研究开发团队。研究团队中有中国工程院院士1人,“国家杰出青年科学基金”获得者2人等一批杰出领军人才。同时,为了更科学的制定研究发展战略、研究开发计划、评价工程设计与试验方案及提供技术经济咨询与市场信息,中心建立了技术委员会制度并聘请了中南大学黄伯云院士担任技术委员会主任。在人才服务保障方法,建立宽松、开放和民主的学术氛围,根据学术骨干各自学有专长的特点,建立相互平等的合作关系,保持了相对稳定性。实行流动与开放的机制,在学校统一管理下采用优厚政策吸引国内外优秀人才,在稳定基本研究队伍的前提下,创造人才合理流动环境。同时建立全开放和半开放的项目合作模式,吸引国内外相关企业中具有丰富工程技术经验的科技人员参与研究工作。

三、基于科技创新的工程化应用成果对产/行业的促进影响,以新型高强耐磨铝青铜合金制备及成形技术的推广应用为例

KK铜合金具有高强韧,抗冲击,抗疲劳,减摩,耐磨,抗咬合,高承载,低温升,优良的抗大气、淡水和海水腐蚀性能,特别适用于制造承受高应力、高比压(≥30MPa)、中速(≤10m/s)、中低温(T≤400℃)的各类耐磨零件。该成果早在1997年就获得了国家教委科技进步三等奖。依托中心的产业化基地,该项成果得到了广泛的推广应用。KK合金研制成功后迅速实现了产业化。如阳西县某公司自1990年至2009年,应用KK铝青铜合金生产的蜗轮系列产品累计新增产值30多亿元,新增利税3亿多元。KK合金铸件最早用于替代进口的高档电梯曳引机蜗轮,近二十年来一直作为主要国产电梯的重要部件得到广泛应用,其中仅日立电梯(中国)公司自1990年至2009年应用该成果累计新增产值200多亿元、新增利税80多亿元。生产的产品除供应国内市场外,还大量出口到欧美、日本、中东、东南亚和港澳地区,产生了显著的经济效益。该应用成果获2010年国家科技进步二等奖。

四、结语

通过对金属新材料制备成形技术与装备教育部工程研究中心进行剖析,作为依托高校金属材料类重点实验室开展的工程化应用研究,应充分发挥高校的人才聚拢优势,从实验仪器设备配置、实验场地保障及人才服务方面形成合力,保障此类研究的顺利开展并实现产业化。

参考文献

[1]刘有耀,蒋林,杜慧敏,等.工程应用型创新人才培养模式研究与实践[J].高等工程教育研究,2015(05):76-81.

[2]刘天星.实事求是破除“唯论文”倾向[N],学习时报.2020-04-01:006.

[3]《在中国科学院考察工作时的讲话》[J].九江学院学报(社会科学版),2019.38(02):2.

作者:姜明 单位:华南理工大学机械与汽车工程学院