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2021年11月3日，中共中央、國(guó)務(wù)院在北京舉行2020年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)，表彰為我國(guó)科技事業(yè)發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)作出突出貢獻(xiàn)的科技工作者。此次共頒發(fā)3項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，我國(guó)鎂合金領(lǐng)域?qū)＜?、上海交通大學(xué)材料學(xué)院教授吳國(guó)華獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。吳國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)二十余載，取得了一系列研究突破，開發(fā)出新型高強(qiáng)度耐熱鎂稀土合金，解決了大型復(fù)雜鎂合金構(gòu)件控形控性難題；開發(fā)出多種航空航天關(guān)鍵部件，并實(shí)現(xiàn)了批量穩(wěn)定制造，保障國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)的成功研制與交付，滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，得到相關(guān)部門的高度評(píng)價(jià)。為此，筆者前往上海拜訪吳國(guó)華，就新一代鎂稀土合金關(guān)鍵部件研發(fā)、我國(guó)鎂合金鑄造現(xiàn)狀及鑄造行業(yè)發(fā)展等問(wèn)題與他進(jìn)行了深入交流。
筆者：再次祝賀您和您的團(tuán)隊(duì)榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，這個(gè)獎(jiǎng)的分量很重。
吳國(guó)華：謝謝，這個(gè)獎(jiǎng)主要是獎(jiǎng)勵(lì)我們上海交通大學(xué)材料學(xué)院輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心團(tuán)隊(duì)在新型高性能鎂稀土合金材料研究和控形控性技術(shù)開發(fā)方面取得的重大成績(jī)，成果在國(guó)家重大裝備關(guān)鍵部件上實(shí)現(xiàn)了批量化應(yīng)用。研究中心主任丁文江院士為項(xiàng)目第一完成人，我是第二完成人。我們輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心的科研團(tuán)隊(duì)，在丁文江的領(lǐng)導(dǎo)下，為項(xiàng)目的順利實(shí)施作出了重大貢獻(xiàn)。
眾所周知，材料輕量化對(duì)航天航空類裝備具有重要戰(zhàn)略意義。鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，可有效地提高裝備服役技術(shù)指標(biāo)。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，因強(qiáng)度低、耐熱性差、易腐蝕、成形工藝落后等核心技術(shù)瓶頸，鎂合金不能滿足現(xiàn)代新型高性能裝備的使役性能要求。針對(duì)以上難題與應(yīng)用技術(shù)瓶頸，該項(xiàng)目在國(guó)家多個(gè)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，經(jīng)過(guò)20多余年努力，開展鎂-稀土（尤其是重稀土）新型合金的強(qiáng)韌化、耐熱機(jī)制研究與成分設(shè)計(jì)，發(fā)明了中國(guó)特色新一代高性能鎂稀土合金材料。在此基礎(chǔ)上，圍繞該合金的成形關(guān)鍵環(huán)節(jié)（純凈化、細(xì)晶化與組織調(diào)控、精密成形、腐蝕與防護(hù)）進(jìn)行一系列技術(shù)創(chuàng)新，并率先構(gòu)筑了新型合金材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了鎂合金從非承力結(jié)構(gòu)件至主承力結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的跨越，在我國(guó)新一代“大國(guó)重器”研制中發(fā)揮了重大作用，大力推動(dòng)了該材料在航天航空等領(lǐng)域的應(yīng)用。
這個(gè)獎(jiǎng)對(duì)于上海交通大學(xué)來(lái)說(shuō)，體現(xiàn)了我校始終堅(jiān)持與國(guó)家發(fā)展和民族復(fù)興同向同行，始終堅(jiān)持瞄準(zhǔn)國(guó)際學(xué)科發(fā)展前沿與國(guó)家重大需求，反映了我校在培育國(guó)家戰(zhàn)略科技力量、強(qiáng)化學(xué)科高峰和國(guó)際一流學(xué)科建設(shè)步伐上所取得的重大突破。對(duì)于我們團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)標(biāo)志著輕合金中心團(tuán)隊(duì)的科技創(chuàng)新能力持續(xù)增強(qiáng)、綜合實(shí)力不斷提升，并在關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)轉(zhuǎn)移和科技成果轉(zhuǎn)化方面已經(jīng)形成了我們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。對(duì)我個(gè)人來(lái)講，這份獎(jiǎng)項(xiàng)既是對(duì)我二十余載堅(jiān)守的鼓舞和認(rèn)可，更象征著一份沉甸甸的責(zé)任和使命，它讓我更有勇氣、有信心在鎂合金領(lǐng)域繼續(xù)披荊斬棘，用鎂合金為航空航天裝備輕量化事業(yè)添磚加瓦。
筆者：這個(gè)項(xiàng)目，您和團(tuán)隊(duì)用了十幾年時(shí)間研發(fā)，一定經(jīng)歷了很多曲折，付出了很多努力，請(qǐng)您分享一下研發(fā)的經(jīng)歷。
吳國(guó)華：接觸到這個(gè)項(xiàng)目純屬機(jī)緣巧合。2011年4月，某航天重大專項(xiàng)的總指揮和總設(shè)計(jì)師蒞臨上海交通大學(xué)與其他研究團(tuán)隊(duì)洽談合作事項(xiàng)，校方讓我向來(lái)賓簡(jiǎn)要匯報(bào)輕合金中心在鎂合金方面的研究進(jìn)展。但由于座談會(huì)的主題并非鎂合金，因此，給我匯報(bào)的時(shí)間僅有5分鐘?？傊笓]聽完匯報(bào)后找到我說(shuō)：“我們有個(gè)關(guān)鍵部件，你能用鎂合金來(lái)做嗎？你可以先詳細(xì)看看圖紙。”看了圖紙后，我當(dāng)時(shí)也不知道能不能研制出來(lái)，但覺得可以試一試，就冒險(xiǎn)答應(yīng)了。我這個(gè)人有個(gè)特點(diǎn)，要么不答應(yīng)，一旦答應(yīng)了的事情，就會(huì)全力以赴、想方設(shè)法地做好。
在前期的項(xiàng)目研討會(huì)上，很多本領(lǐng)域的同行都勸我放棄，認(rèn)為無(wú)論是從該構(gòu)件使役性能指標(biāo)要求的角度，還是從鑄造成形的角度，采用鎂合金來(lái)做如此大型復(fù)雜的高性能部件均無(wú)任何可行性，但我還是堅(jiān)持盡力試一試。在之后的研制過(guò)程中，我才發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目難度完全超乎想象。每一個(gè)環(huán)節(jié)都很痛苦，處處都是難關(guān)和瓶頸，導(dǎo)致進(jìn)展極不順利。隨著時(shí)間一天天流逝，看不到成功的希望，裝備設(shè)計(jì)部門的領(lǐng)導(dǎo)與同事們極為焦慮，但我非常渴望能為國(guó)家作點(diǎn)貢獻(xiàn)。在項(xiàng)目進(jìn)度檢查會(huì)議上，我對(duì)他們說(shuō)：“我就是少活10年，也要把這個(gè)部件研制出來(lái)。”繼續(xù)反復(fù)開展試驗(yàn)，探索不同的技術(shù)方案，整個(gè)過(guò)程極其艱辛與痛苦的。因研制進(jìn)展很不順利，團(tuán)隊(duì)一些成員也失去了信心，甚至有時(shí)我提出一個(gè)改進(jìn)方案后，團(tuán)隊(duì)有些人不接受，我便從多個(gè)分析角度反復(fù)去說(shuō)服團(tuán)隊(duì)成員。我曾對(duì)他們說(shuō)，如果這個(gè)方案沒有效果，所有的責(zé)任我來(lái)負(fù)。正是這種堅(jiān)持，使得研制工作不斷取得進(jìn)展。
在整個(gè)部件的研制過(guò)程中，材料研發(fā)、大熔量制備、鑄造成形工藝攻關(guān)等試驗(yàn)的工作強(qiáng)度是非常大的。在研制的關(guān)鍵時(shí)期，我每天從早到晚在現(xiàn)場(chǎng)把控每一個(gè)環(huán)節(jié)與細(xì)節(jié)，解決研制過(guò)程中出現(xiàn)的新問(wèn)題。
例如，一般情況下，我們的工作流程是鑄件前一天下午澆注完畢，待到第二天上午才開箱。但是，我發(fā)現(xiàn)新型鎂稀土合金材料，開箱后鑄件組織中看不到析出相，我分析判斷是澆注后鑄型長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)造成的，經(jīng)過(guò)對(duì)鑄型溫度場(chǎng)的測(cè)試與分析，我要求澆注后三個(gè)半小時(shí)開箱。這與工廠正常的工作時(shí)間發(fā)生沖突，但我堅(jiān)持要求廠方必須克服一切困難協(xié)調(diào)解決工人的排班問(wèn)題。按照我要求的時(shí)間開箱后，鑄件組織的確與第二天才開箱的組織完全不同，我們想要的二次相出現(xiàn)了。
通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)與大量的技術(shù)攻關(guān)，我們終于攻克了鑄件熱裂、變形、成分偏析、縮孔縮松、組織與性能不均勻等一系列難題，成功研制了滿足應(yīng)用需求的合格產(chǎn)品。整個(gè)項(xiàng)目從材料研發(fā)、工藝試制到成功生產(chǎn)，正因?yàn)閳?jiān)持，才最終將這個(gè)輕質(zhì)高強(qiáng)耐熱關(guān)鍵部件研制出來(lái)。從最初的材料研發(fā)到部件獲得應(yīng)用，前前后后一共用了十多年的時(shí)間，說(shuō)這是十年磨一劍，真的是一點(diǎn)不假。
這個(gè)產(chǎn)品研制的整套工藝技術(shù)及裝備都是我們自主設(shè)計(jì)開發(fā)的，包括低壓鑄造機(jī)、熱處理爐等。比如，用傳統(tǒng)的鋁合金熱處理爐對(duì)我們的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理時(shí)，保護(hù)氣體會(huì)對(duì)熱處理爐產(chǎn)生腐蝕，我們就針對(duì)鎂合金的特點(diǎn)提出一些改進(jìn)方案，然后與設(shè)備廠家合作特制出所需要的專用設(shè)備。
那段日子真是太難熬了，研發(fā)過(guò)程中處處都是瓶頸問(wèn)題，我甚至好幾次都累倒了。比如，剛開始時(shí)鑄件不成形，壓根做不出一個(gè)完整的件，反復(fù)進(jìn)行工藝摸索，當(dāng)時(shí)我們?cè)囼?yàn)了60多件，我從早到晚都在現(xiàn)場(chǎng)。好不容易鑄造成形了，又相繼出現(xiàn)鑄件縮孔、縮松、開裂、變形、尺寸不合格、偏析、伸長(zhǎng)率低等一系列問(wèn)題。短時(shí)間內(nèi)找不到全方位有效的對(duì)策，既苦惱又焦急，只能全力以赴。還記得，當(dāng)時(shí)為了確保開箱位置正確，避免鑄件因開箱造成損傷，我晚上要陪著兩個(gè)工人師傅開箱，放棄了參加輕合金中心的春節(jié)聚會(huì)。那段時(shí)間，我的體力和精力消耗很大，還面臨著巨大的精神壓力，白天在現(xiàn)場(chǎng)全程參與試驗(yàn)，晚上還要一頭扎進(jìn)辦公室分析總結(jié)，重新制訂第二天的優(yōu)化方案。這種工作狀態(tài)不是一天兩天，而是持續(xù)了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。后來(lái)，我的身體根本就扛不住了，病倒了好幾次，嚴(yán)重時(shí)人躺在床上不能動(dòng)彈，當(dāng)時(shí)我愛人以為我不行了，嚇得直哭。那段時(shí)期的研發(fā)，有痛苦、有勞累，更有一步步接近成功的喜悅和希望，實(shí)在令人難以忘懷。
在這個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程中，我們針對(duì)鎂合金易氧化燃燒、夾雜難以去除、稀土元素成分因損耗而難以控制的難點(diǎn)，發(fā)明了集熔體保護(hù)、凈化、細(xì)化于一體的鎂稀土合金復(fù)合處理新方法與裝備，大幅度提升了鎂熔體純凈度，并有效降低了稀土燒損率，攻克了深度純凈化及稀土損耗有效控制的關(guān)鍵難題。在細(xì)晶化與凝固組織調(diào)控方面，發(fā)明了鋯復(fù)合細(xì)化劑與細(xì)化方法，開發(fā)了鎂合金在線成分檢測(cè)與凝固組織控制的方法及裝置，有效地調(diào)控了鎂合金熔體的預(yù)結(jié)晶組織與結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)組織微細(xì)化和均質(zhì)化。
苦盡甘來(lái)，最讓我欣慰的是，新一代高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金材料和鑄件終于研制成功，為我國(guó)的航天航空事業(yè)作出了積極貢獻(xiàn)。研制成功后，某重大專項(xiàng)的總指揮從北京趕到上海，專程來(lái)上海交通大學(xué)送感謝信并對(duì)我們團(tuán)隊(duì)表示了誠(chéng)摯的感謝。
筆者：真為您的成功感到欣慰，也由衷地敬佩您的智慧、執(zhí)著和砥礪前行的精神。我們知道，稀土鎂合金材料制備難度是很大的，您在研發(fā)中一定積累了一些經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)您分享一下鎂合金熔煉、熔體處理及強(qiáng)化方面的經(jīng)驗(yàn)。
吳國(guó)華：在試驗(yàn)和開發(fā)過(guò)程中，我們用過(guò)不同的爐子熔煉鎂合金。對(duì)于小噸位的爐子，我們一般向爐內(nèi)通保護(hù)氣體，比如二氧化碳和六氟化硫的混合氣體；對(duì)于大噸位的熔煉爐，我們用自己開發(fā)的覆蓋劑，效果很好。覆蓋劑要求在鎂合金熔體表面快速鋪展并隔離空氣，還要保證它能夠盡快結(jié)殼，因?yàn)榻Y(jié)殼以后就不容易下沉，對(duì)熔體表面形成更好的保護(hù)。
目前，在國(guó)內(nèi)鑄造領(lǐng)域有一個(gè)重要的問(wèn)題被大家忽視了，就是原材料的質(zhì)量問(wèn)題。舉個(gè)例子，做高性能鎂合金需要采購(gòu)稀土等原材料，但加進(jìn)去的不是純稀土，需要加鎂稀土中間合金。盡管做中間合金的廠家很多，但質(zhì)量大都良莠不齊。采用低質(zhì)量的稀土中間合金制備的鎂合金中會(huì)形成大量夾雜，還會(huì)造成鎂合金組織性能不均勻。我們國(guó)內(nèi)做的鎂鋯合金質(zhì)量與國(guó)外相比還有差距，如果鎂稀土中間合金原材料這一關(guān)得不到解決，想做出高質(zhì)量的產(chǎn)品，難度是很大的。
我從事鎂合金材料研究及應(yīng)用二十余年，非常重視前端的基礎(chǔ)研究。我會(huì)親自去采購(gòu)原材料，再進(jìn)行大量的前期基礎(chǔ)研究。比如，鎂合金的熔體處理就是鎂合金構(gòu)件成形的首要問(wèn)題。
第一是熔體凈化問(wèn)題。鎂合金的凈化難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金，因?yàn)閵A雜物很難從熔體中分離，為了達(dá)到相關(guān)要求，我們自己開發(fā)了鎂合金精煉劑，想辦法把夾雜物裹起來(lái)并快速沉降，除雜效果非常理想。由我們開發(fā)的精煉劑和精煉方法獲得了教育部的專利獎(jiǎng)。
第二就是鎂合金的晶粒細(xì)化問(wèn)題。要想有效地細(xì)化鎂合金，從機(jī)制上來(lái)說(shuō)，一方面是要提供足夠多的形核核心，讓它在提供的晶核上成長(zhǎng)；另一方面，就是抑制已形核的枝晶長(zhǎng)大。對(duì)于鎂稀土合金而言，最有效的晶粒細(xì)化劑就是鋯，因?yàn)殇喌木Ц癯?shù)與鎂的晶格常數(shù)接近，但采用什么方式和工藝往鎂熔體中加鋯卻很講究。我采用鋯和其他元素復(fù)合的方法把它加進(jìn)去。
第三就是關(guān)于稀土損耗的問(wèn)題。因?yàn)橄⊥粱瘜W(xué)性質(zhì)活潑，一旦發(fā)生了氧化燒損，就會(huì)變成渣而降低鎂熔體的純凈度。此外，稀土發(fā)生氧化反應(yīng)后就被損耗了，鎂合金的成分會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)品的性能就不穩(wěn)定，而鑄件產(chǎn)品最核心的一個(gè)要求就是構(gòu)件性能必須穩(wěn)定。為了在制備稀土鎂合金的過(guò)程中減少稀土損耗，我們采用了一種獨(dú)特的技術(shù)，即在精煉處理時(shí)加入其他附加物，如稀土氯化物，讓氯化物與鎂反應(yīng)置換出稀土，并從熱力學(xué)的角度阻止稀土與氧反應(yīng)，這樣既能抑制稀土氧化成渣，又能降低稀土的損耗，才能制備出理想的稀土鎂合金。
筆者：您還曾獲得國(guó)際鎂科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究與應(yīng)用獎(jiǎng)，請(qǐng)您談?wù)勥@個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的具體情況。
吳國(guó)華： 國(guó)際鎂科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（I nternational Magnesium Science & Technology Award）由國(guó)際鎂協(xié)（International Magnesium Society）與JMA雜志（Journal of Magnesium and Alloys）創(chuàng)立，授予國(guó)際上在鎂或鎂合金研究與產(chǎn)業(yè)化方面作出了重大創(chuàng)新貢獻(xiàn)的人或團(tuán)體，由國(guó)際上鎂及鎂合金領(lǐng)域著名同行投票產(chǎn)生，在國(guó)際鎂及鎂合金領(lǐng)域具有很大影響力與公信力。我于2020年獲得了首屆國(guó)際鎂科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究與應(yīng)用獎(jiǎng)。
評(píng)獎(jiǎng)的過(guò)程是這樣的，首先，通過(guò)JMA雜志來(lái)篩選一批候選人。期刊的優(yōu)勢(shì)就是在學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)方面很敏感，它先檢索出鎂合金領(lǐng)域引用較高，且在行業(yè)內(nèi)具有一定引領(lǐng)作用的作者。然后，將這些作者名單發(fā)給全世界在鎂合金領(lǐng)域影響力比較大的專家進(jìn)行第二輪投票。最后，由評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)進(jìn)行投票選出最終的獲獎(jiǎng)人。評(píng)審委員會(huì)是由國(guó)際上鎂合金領(lǐng)域的知名專家組成，評(píng)審具有較高的公信力和公正性。
我能獲得這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，是因?yàn)槲乙恢币詠?lái)都從事鎂合金材料及應(yīng)用方面的研究，部分研究成果創(chuàng)新性較強(qiáng)、在國(guó)際上領(lǐng)先，且研發(fā)的部分材料得到了很好的應(yīng)用，相關(guān)學(xué)術(shù)與應(yīng)用研究成果獲得國(guó)內(nèi)外同行專家的認(rèn)可而獲獎(jiǎng)。
筆者：我國(guó)在鎂合金研究及應(yīng)用方面在國(guó)際上處于什么水平？
吳國(guó)華：在鎂合金研究領(lǐng)域，中國(guó)在某些方面是處于國(guó)際領(lǐng)先水平的，但總體上，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有差距?？陀^來(lái)講，中國(guó)在新型鎂合金材料開發(fā)方面走在世界前列，尤其是在高強(qiáng)耐熱鎂稀土合金材料開發(fā)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于輕稀土鎂合金無(wú)法滿足某些部件的性能要求，因此，國(guó)內(nèi)所開發(fā)的高強(qiáng)耐熱鎂合金大都是通過(guò)往鎂合金中加入重稀土合金元素制備而成，比如釓、釔等，而中國(guó)在重稀土資源方面正好占有一定優(yōu)勢(shì)。在成形技術(shù)方面，如鑄造技術(shù)，中國(guó)跟世界先進(jìn)水平還有差距。美國(guó)制造的大型復(fù)雜鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣鑄件，組織性能很穩(wěn)定，缺陷很少，而我們目前還達(dá)不到他們的水平。此外，他們生產(chǎn)的鎂合金鑄件內(nèi)部和外觀質(zhì)量都非常好，即使是采用傳統(tǒng)的鎂合金牌號(hào)，我們的鑄造成形技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還是有較大差距。另外，我們?cè)阪V合金熔煉爐等一系列的設(shè)備上都與國(guó)外存在差距，還有很長(zhǎng)的路要走。
大家常說(shuō)，鑄造有“四套馬車”，分別是合金材料、造型材料、設(shè)備和工藝。關(guān)于合金材料，我們?cè)诟邚?qiáng)耐熱鎂合金材料方面是領(lǐng)先的，但在鎂合金造型材料方面還有欠缺，沒有專門用于鎂合金的鑄造材料，如粘結(jié)劑、涂料等。在鑄造專用的鎂合金設(shè)備及工藝技術(shù)方面，我們同國(guó)外相比還有一定差距。目前，我們?nèi)杂休^多重要部件需要進(jìn)口，民用的可能還可以進(jìn)口，但是，高端裝備和涉及國(guó)家安全的重要裝備部件，我們只能自主研發(fā)。國(guó)外生產(chǎn)的鎂合金機(jī)匣質(zhì)量穩(wěn)定，但我們并不清楚國(guó)外的工藝流程，我們要做的工作還有很多，任重而道遠(yuǎn)。尤其是對(duì)于現(xiàn)在的青年學(xué)者，一定要加強(qiáng)自主創(chuàng)新的意識(shí)，要有自主可控的技術(shù)，才不會(huì)受制于人。
筆者：目前鎂合金成形工藝都有哪些？在哪些領(lǐng)域應(yīng)用比較多？
吳國(guó)華：我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，我國(guó)原鎂產(chǎn)量連續(xù)十幾年世界第一，2021年原鎂產(chǎn)量約90萬(wàn)噸，且我國(guó)鎂產(chǎn)量與應(yīng)用逐年提升。鎂合金主要的成形工藝還是壓鑄，應(yīng)用最多的是汽車行業(yè)和3C電子產(chǎn)品行業(yè)。但壓鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能太復(fù)雜，而且一般不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。而應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的往往是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大、性能要求很高的部件，所以航空航天領(lǐng)域一般不用壓鑄而大多采用砂鑄工藝來(lái)成形鎂合金部件。鎂合金砂鑄工藝又分為重力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄造等。目前，性能較好的鎂合金砂鑄件往往是采用低壓和差壓砂鑄成形的。我們現(xiàn)在也在開發(fā)鎂合金熔模精密鑄造，其優(yōu)點(diǎn)是精度高，缺點(diǎn)是組織性能還有待提高。另外，擠壓鑄造、半固態(tài)鑄造等也是鎂合金常用的鑄造成形方法，半固態(tài)鑄造的鎂合金因可以進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，因而其性能較壓鑄鎂合金有所提升。
筆者：您認(rèn)為未來(lái)鎂合金的應(yīng)用前景如何？
吳國(guó)華：我對(duì)未來(lái)鎂合金的應(yīng)用前景是充滿信心的。我認(rèn)為，鎂合金的應(yīng)用在未來(lái)會(huì)有爆發(fā)性的增長(zhǎng)，因?yàn)殒V合金是目前實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它符合當(dāng)前“雙碳”目標(biāo)對(duì)裝備輕量化的迫切需求。
尤其是在目前大力發(fā)展的新能源汽車方面，鎂合金可以用于生產(chǎn)輪轂、覆蓋件、外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件，能夠有效地降低汽車自重，提高新能源汽車的續(xù)航能力。盡管鎂的耐腐蝕性較差，但通過(guò)合適的表面處理手段，其仍然會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，如在3C、運(yùn)動(dòng)器械、醫(yī)療、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域。另外，從資源角度來(lái)講，我國(guó)鎂資源豐富，鎂資源儲(chǔ)量、產(chǎn)量、出口量均居世界第一?？梢姡F(xiàn)在制約鎂合金發(fā)展的根本因素已經(jīng)不是材料本身了，而是在配套的工藝技術(shù)和裝備上，主要是成形技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)，以及如何提高鑄件的性能穩(wěn)定性和產(chǎn)品合格率。鎂合金推廣應(yīng)用的另一個(gè)問(wèn)題，就是鎂合金部件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，由于鎂合金的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)還不太完善，在一些參數(shù)設(shè)計(jì)上還缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐，而國(guó)外在這方面卻有很長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累。
筆者：鎂合金成形工藝技術(shù)有很多，您長(zhǎng)期只堅(jiān)持鎂合金鑄造工藝技術(shù)研究，一定是對(duì)鑄造有很深的感情，您是如何與鑄造結(jié)緣的？能談一下您的成長(zhǎng)和學(xué)習(xí)經(jīng)歷嗎？
吳國(guó)華：我是在江西的鄉(xiāng)下長(zhǎng)大的，家里孩子多，共有7個(gè)小孩，我是老三，上面有2個(gè)姐姐，下面有3個(gè)妹妹，最小的是弟弟。在農(nóng)村由于缺乏勞力，家里非常窮，沒有糧食，經(jīng)常一天只能吃兩頓飯，而且是限量的。雖然家里很窮，但我母親對(duì)我的要求極其嚴(yán)格。我父親是物理專業(yè)的大學(xué)生，他經(jīng)常會(huì)跟我聊一些物理方面的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)，還親手教我做過(guò)滅蟲燈，因而我從小就接觸到了一些實(shí)驗(yàn)科學(xué)方面的知識(shí)，相應(yīng)的動(dòng)手能力也自然而然地得到了鍛煉。
上大學(xué)報(bào)考專業(yè)志愿時(shí)，我根本不知道鑄造這個(gè)專業(yè)具體是做什么的，只是因?yàn)楫?dāng)時(shí)看到招生簡(jiǎn)章上別的專業(yè)只招1個(gè)或2個(gè)人，而鑄造專業(yè)招3個(gè)人，我覺得被錄取的可能性更大一點(diǎn)。為了能夠盡早進(jìn)入大學(xué)，讓自己吃飽飯，就填報(bào)了鑄造專業(yè)，這樣便與鑄造結(jié)下了不解之緣。當(dāng)時(shí)，農(nóng)村的生活條件是非常艱苦的，我每天早早起來(lái)就得下地去干活，總想著能夠早點(diǎn)脫離農(nóng)村、考上大學(xué)。沒想到后來(lái)學(xué)了鑄造，愛上了這一行，這一干就是30多年。不敢說(shuō)取得了多大的成就，但我一直是在兢兢業(yè)業(yè)地做。
2000年8月，我從華中科技大學(xué)博士畢業(yè)，之后便加入到上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心，從事博士后研究，我的合作導(dǎo)師便是丁文江。2002年5月，我博士后出站留上海交通大學(xué)任教，留校后我的主要研究方向便是鎂合金熔體深度純凈化與鑄造成型，在丁文江的指導(dǎo)下，由此開始了漫長(zhǎng)的鑄造鎂合金研究之旅。
筆者：請(qǐng)您談?wù)勀诓牧涎芯亢丸T造應(yīng)用這方面的感受？在開發(fā)和實(shí)驗(yàn)的思路上有哪些獨(dú)到之處？
吳國(guó)華：一分耕耘，一分收獲。天上從來(lái)不會(huì)掉餡餅，搞材料科研要能吃得苦中苦，有鉆研的韌勁。想要做出成績(jī)，就必須拿出甘坐十年冷板凳的勇氣和決心。我從來(lái)沒有節(jié)假日，筆記本電腦也總是隨身攜帶，這樣方便能夠隨時(shí)辦公，甚至有時(shí)大年初一我也會(huì)去辦公室工作。平時(shí)有一些項(xiàng)目邀請(qǐng)我去參加評(píng)審，或者是讓我去作報(bào)告，我大都婉拒了，因?yàn)槲业拇_沒時(shí)間，我絕大部分時(shí)間都撲在了科研工作上。
對(duì)于研究開發(fā)，我認(rèn)為，在項(xiàng)目開始之前要廣泛搜集大量相關(guān)信息并反復(fù)研討論證，這樣才能確定一個(gè)可行的方案。方案的總體思路要明晰，如總體方案需要分成哪幾個(gè)部分，哪些部分可能相互制約，相互制約的部分一定要討論它們交互作用的問(wèn)題。走一步算一步是肯定不行的，一定要從全局來(lái)把控和考慮問(wèn)題。另外，在研究開發(fā)的過(guò)程中除了要有科學(xué)思維，還要有工程思維。我常對(duì)學(xué)生講，科學(xué)思維和工程思維是不太一樣的思維方式，工程思維是統(tǒng)籌規(guī)劃、全局把握的綜合思維方式，而科學(xué)思維是一種更強(qiáng)調(diào)科研邏輯的思維方式。例如，我所指導(dǎo)的研究生選題務(wù)必要堅(jiān)持需求導(dǎo)向和問(wèn)題導(dǎo)向，選題必須瞄準(zhǔn)國(guó)家在材料領(lǐng)域的重大迫切應(yīng)用需求，其研究結(jié)果也都必須經(jīng)得起工程考核和驗(yàn)證。
另外，想把鑄造工作做好，一定要有較廣的知識(shí)面。我雖然從事的是鑄造行業(yè)，但是我參加工作之后自修了熱處理專業(yè)、機(jī)械制造專業(yè)、冶金專業(yè)等專業(yè)的核心課程。尤其在青年教師時(shí)期，我經(jīng)常去其他專業(yè)旁聽課程，坐在這些專業(yè)課教室后面默默學(xué)習(xí)。沒有這些扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，很多項(xiàng)目根本無(wú)法順利完成，我也常常這樣勉勵(lì)我的學(xué)生。