蒋虽合一篇论文助力钢铁大国变强国

时间:2019-01-09 11:01:35 来源:荣一娱乐平台 作者:匿名


2017年4月27日,一篇名为《基于低错配度高密析出强化的超高强度钢》的文章出现在着名的英国学术期刊《自然》上。本文作者是北京科技大学的吕兆平教授。第一作者是北京科技大学新的金属材料国家。重点实验室的年轻老师姜哲和。本文介绍了世界上中国钢铁领域的最新研究成果,打破了自20世纪60年代以来超高强度钢领域凝固的研究思路。这也意味着中国从“大钢铁国家”走向“钢铁强国”迈出了坚实而有力的一步。

2016年11月3日0时09分,一封不寻常的邮件被悄悄传送到北京科技大学新金属材料国家重点实验室青年教师蒋念和的邮箱。这封来自英国编辑部《自然》杂志的电子邮件让他突然兴奋起来。虽然江的大眼睛固定在电脑屏幕上并一遍又一遍地阅读,但这个回复是三位杂志评论家的意见,他高度赞扬了他的研究成果,这意味着虽然江与他的团队一起工作的团队近六年即将“结果”。五个月后,题为《基于低错配度高密析出强化的超高强度钢》的文章发表在《自然》杂志上。本文介绍了中国钢铁领域研究的最新成果,并向世界宣告中国正在从“钢铁强国”迈向“钢铁强国”。

“大钢铁”先锋

早在1952年,中央有关中央选择在北京西北郊建立“大学区”,统一了第一批八所高等学府。其中,前北洋大学,清华大学等6所采矿学院和冶金工程系合并组建北京钢铁学院,后者是北京科技大学的前身。

在人民共和国成立初期,当时国家的重点是重点发展重工业,以期尽快实现社会主义。钢铁业被视为重工业的代表。 1958年,中央政府提出在主要工业产品的生产中“超莹赶上美国”,全国迎来了一场轰轰烈烈的炼钢运动。今年,该国人民的共同目标是——,年产钢铁1070万吨。

作为钢铁教学和科研工作的先锋,北京钢铁学院当时自然也加入了这一历史洪水。除了学校冶金厂的三班炼钢外,学校杨永义教授还设计了一个炼钢用土壤高炉,又称简易高炉,并将其推广到全国各地。自1958年5月以来,他发表了许多关于高炉的炉型和生产经验的文章,如小型高炉,中小型高炉和简单的土壤热风炉。从1958年8月到今年年底,全国小型高炉的数量从几千个增加到一百多万个,为当时的炼钢运动增添了火花。那时,钢铁生产技术和技术水平远远超出了要求的标准。大多数钢都是通过土壤方法精制而成。当时,根本没有使用超过300万吨土壤钢和416万吨土铁,所有这些都是废钢。 。这场闹剧严重违反了经济法和实际国情,不仅破坏了正常的生产生活秩序,而且破坏了生态平衡,造成了人力,物力和财力的巨大浪费。

钢铁可能过度生产但缺乏高端产品

虽然江说,不要看硬钢片。它的强度不高,硬度不够,耐磨性好。性能取决于构成这些合金的金属元素及其排列,这是略微错位的。会产生各种缺陷。

1978年改革开放后,中国向世界敞开大门,为中国钢铁业带来了新的趋势。那一年,钢铁工业从国外引进了700多项先进技术,使用了60多亿美元的外资。特别是引进国外先进技术和设备,建设宝钢和天津无缝钢管公司两个现代化大型钢厂,并对老钢厂实施一系列重点改造项目,技术结构中国钢铁工业发生了重大变化,萎缩了与世界先进水平的差距。 1978年至2000年,社会主义市场经济体制逐步建立。钢铁工业改革,结构调整,重组,加强企业管理进入稳定发展时期,为国民经济的快速发展奠定了基础。

进入新世纪以来,中国钢铁工业迅速发展,产量连续16年位居世界第一。但是,大量的钢铁项目已经启动,中小企业太多,而且大多数企业已经多次建成,导致钢铁行业产能过剩。它们之间的竞争导致了极低的价格,甚至出售一吨钢的尴尬局面也不到一磅白菜。为了打破依赖进口的低端产品和高端产品的现状,中国的钢铁工业再次进入优化调整阶段,并开始淘汰落后产能。钢铁公司正在走向兼并和收购,并在产品中追求高端流程和技术。

虽然江说,近年来,国家经济高速发展,对高端钢的需求不断增长。然而,中国的高端设备钢材产品结构低端,一些高端设备和核心部件严重依赖进口的关键钢材,关键技术受到人们的关注,如高速铁路车轴和轴承钢,高标准模具钢,高端船用设备钢等关键基础钢产品仍不能满足需求。这促使他们继续在研发过程中进行创新。六年磨剑,锻造实验已经完成了数百次

早在20世纪60年代,为了制造超高强度钢,International Nickel发明了一种“马氏体老化钢”。它们以一定比例加热铁,镍,铝,钼,钛,钴和其他金属元素。当时开发的马氏体时效钢非常坚固,可用于制造火箭发动机的外壳。

然而,这种钢的缺点是不可避免的,例如高强度但韧性和可塑性不足。基于这一传统的传统马氏体时效钢的加固和改进尚未打破。

2007年高考后,蒋进入北京科技大学材料科学与工程学院。每天上午8点到晚上10点,他在实验室写报告和进行研究是正常的。而他的重点是这种特殊的“马氏体老化钢”。

自20世纪60年代后期以来,中国一直在开发马氏体时效钢,但长期以来,中国超高强度钢领域的大部分研究都未能取得最新的突破。为了改变研究思路,追求高合金的高性能和高强度,早在2011年,北方科技大学路昭平研究团队就开始研发新型超高强度钢。 2013年,江先生加入了陆兆平实验室,并根据研究团队的前期工作,尝试了这一新想法的可能性。

“在早期阶段,通过热力学计算,粗略计算了几种元素的比例。有各种元素,如铁,镍,铝,钼和铌。有必要不断调整元素的比例,以达到最佳状态。“这很容易做到。江说,这种合金锻造实验大约需要一个月。因此,他在实验室里日夜不停地粉碎各种“铁块”。

添加元素,重组,优化,微调,显微观察,拉伸测试和繁琐的实验,江反复重复这些过程。一次又一次地失败,一次又一次,有时他重叠并同时进行几次实验。经过数百次反复试验调整,通过不同元素的匹配和生产工艺调整,2015年初,研究团队终于突破了超高强度钢强度与塑性韧性的矛盾,开发出这种新型超高强度钢和证明了相关的结构和性能控制机制。经过六年磨刀,研究成果于2017年4月发表在《自然》杂志上。预计新钢将从飞机起落架报出

这种新型超高强度钢的优点是什么?与传统马氏体时效钢相比,新型超高强度钢在原子尺度上具有许多新特性,如界面脆弱,纳米粒径均匀,密度高。优化这些原子级性能的直接结果是新钢保留了其他性能,同时其屈服强度达到2000MPa。这个概念是什么?在1平方厘米的面积上相当于20,000公斤的力,钢可以保持稳定和变形,并且韧性优于传统的马氏体时效钢。目前,鸟巢中使用的钢的抗拉强度仅为约400MPa。

此外,新的超高强度钢可以用传统的马氏体时效钢替代昂贵的合金元素,取代传统马氏体时效钢所避免的碳元素。钢种仍可降低镍,钼含量,同时保持良好的塑性,与常用的马氏体时效钢相比,生产成本可降低约40%,初步实现了高端钢材的制备工艺。简化和低成本目标。

对于未来的应用,江非常乐观。超高强度钢可用于钢材要求极高的许多领域,如火箭筒,高速鼓,高压容器等。这些与军事和国防密切相关,是重要的材料。实现中国“2025年中国制造”战略的基础。目前,这种新型超高强度钢已经有了一定的应用方向。江说,他已经与国内企业合作,优化和研究飞机起落架应用的关键组织和性能。

对话

我们有实力开发高端钢铁产品。

对话:北京科技大学副校长兼陆兆平教授

记者:中国钢铁工业的研发存在哪些问题?

吕昭平:首先,中国的钢铁工业设计相对较多,更注重技术如何,如何优化生产线,或者在国外引进新产品和新技术,我们一直在消化别人的事情。其次,有一种说法是非常形象,中国是一个钢铁大国,但不是钢铁大国。中国的年粗钢产量非常高,去年超过8亿吨,但高附加值的高端产品特别小,而一些高端钢产品依赖国外进口。此外,中国钢铁行业的基础研究相对薄弱,因为这个行业比较传统,不像3D打印和石墨烯等相对较新的时尚领域,研究投入和研究力量远远不够。记者:这种新型超高强度钢的发展对于中国钢铁工业的发展意义何在?

陆兆平:这项研究可以告诉别人,中国也可以做高端产品和高级研究。当然,并不是说这篇文章可以解决很多问题,但它至少是一个好的开始。它还鼓励了大量从事钢铁研究的人。我们有能力开发高端产品并将其带给钢铁研究人员。希望来了,我们不能成为钢铁强国,关键是我们愿意这样做。今年年初,这一成就也被评为2017年中国科学十大进步。我们对传统的钢材研究越来越受到关注和关注,我们感到非常鼓舞。

记者:在成为钢铁强国的道路上,我们应该做些什么?

吕昭平:事实上,坦率地说,中国在材料研究和技术应用与国际水平上仍然存在一定的差距。不可否认,我们有一群致力于钢铁研究领域的研究人员。我们可以将其他人的技术带回中国,但我们必须做更多的自我创新。虽然有新的研究成果,但由于中国的一些凝固思维,例如,许多人认为他们希望高端产品在国外购买,要实现我们的超高产品的产业化还有很长的路要走。强度钢。对于科研工作者来说,我们要求“不要说漂亮的话,只做漂亮的事情”并做研究。