与“镁合金”一起走向世界——记中国工程院院士、上海交通大学教授丁文江

■史文博

与“镁合金”一起走向世界
——记中国工程院院士、上海交通大学教授丁文江

■史文博

丁文江，上海交通大学材料科学与工程学院教授，轻合金精密成型国家工程研究中心主任，中国镁业协会副会长，中国材料研究学会常务理事。长期从事先进镁合金材料及加工方面研究。曾获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、中国汽车工业科技进步二等奖。

“材料就是有用的物质，有用是材料研究的灵魂，材料的研究如果不是瞄准应用，就不能算是在研究材料，所研究的具体问题，必须是来自于产业需求，再回到产业需求中去检验。”中国工程院院士、上海交通大学材料科学与工程学院教授丁文江就是以这样的理念，坚持在轻合金的世界里探索。他所带领的团队在世界镁合金研究上形成了三个第一：即发表论文总数第一；发明专利拥有数第一；应用部件开发数及开发能力第一。

经历成就敏锐的洞察力

16岁，仅仅读了一年初中的丁文江，就随着数以千万计的知识青年来到了距上海千里之遥的江西偏僻小山村，开始了务农的生活。6年后，他学会了种田，也首次在当地发展了用化肥种水稻、用农药来灭虫等工作，成为了一名共产党员。1975年，他被推荐到上海交大铸造工艺与装备专业学习；1978年，他考取了研究生，从此他进入了轻合金的世界；毕业后，他留在了上海交大工作，开始了长期而专注的高性能轻合金材料与加工技术的研究生涯，并先后创建了轻合金精密成型国家工程研究中心和上海市镁材料应用研究工程中心。

从务农到读研，从工厂到大学，丁文江有着丰富的经历。他担任过上海交通大学的副校长，担任过上海市科委的副主任，担任过上海市科协的主席，在多个学术团体担任常务理事、副会长、副理事长等职务。

丁文江从事科研工作以来，一直从事轻合金材料及其成型技术方向的研究，1986年受日本三菱轻金属公司技术开发中心邀请赴日做高级客座研究员，从事铝基复合材料的开发工作，为三菱公司提出了颗粒增强铝基复合材料的熔体制备新方法并申请了专利，受到公司的高度评价，并极力挽留他结束访问研究后留在日本工作，但他婉拒了日方的好意，毅然回国，继续教学与科研工作。

在轻合金研究方面，丁文江始终坚持“瞄准应用”的理念，所有研究都源于产业需求，再通过产业需求去检验研究的成果。在日本的访问经历让他开拓了眼界，认准了轻合金将是一个重要的方向，尤其是镁合金作为最轻的、资源丰富的结构材料必然大有用武之地，从而成为国内率先倡导和从事镁合金研究的先行者之一。

1987年底，丁文江回国参与了上海大众桑塔纳轿车镁合金变速箱的国产化工作，针对普通镁合金熔剂失效快和有毒气体排放严重的缺点，采用低温添加高温发泡的工艺，发明了发泡镁合金覆盖剂，取代进口熔剂在轿车变速箱壳体生产中获得应用，为其国产化做出重要贡献。他认为地处上海，要为国家战略重大需求服务的最集中表现就是为上海市的发展服务，满足上海市经济发展转型的需要，从而满足国家的重大需求。他敏锐地洞察到轻合金研究中的关键技术和关键领域，在一些重大需求上取得了突破性的研究成果。

他将我国两种优势资源——镁和稀土相结合，创制了5种新型高性能镁合金、开发了10余种新型加工工艺和装备，研制了50余种关键重要部件，作为第一获奖人曾获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、上海市技术发明一等奖和国防科技进步二等奖各1项，发表SCI论文308篇（其中3篇入选近十年ESI高引用论文），已累计他引2469次，同时在镁合金材料、成形与装备三大领域获授权发明专利114项。

2000年，丁文江在上海交通大学创建了轻合金精密成型国家工程研究中心，培育和凝聚了300余人的科研与工程化队伍，已成功技术转移10余家企业；在国家发改委组织的全国96个工程研究中心评估中两次被评优秀，获得“国家工程研究中心20年重大成就奖”。2008年建立了“通用-交大先进材料与制造联合实验室”（亚洲唯一），多次担任国际知名大学评价或咨询专家。2009年创建“上海市镁材料工程技术中心”，开展镁基能源与生物医用材料研究，拓展了镁材料的应用领域。

发明强度最高的镁合金

从手机外壳到飞机框架，实现装备大幅度减重，促进了中国的镁技术及制品走向世界。

镁在实用金属结构材料中其比重最小(密度为铝的三分之二，钢的四分之一）。这一特性对于现代社会的手提类产品减轻重量、车辆减少能耗以及重要装备的轻量化具有非常重要的意义。丁文江提出了大浇口高流速并配以高流动性镁合金的技术路线，研究了温度、压力和速度等参数对镁合金压铸工艺性能的影响，建立了镁合金薄壁压铸件模具设计准则和工艺规范，并实现镁合金便携式电子产品外壳的规模生产。该技术已经应用于手机等电子产品的生产中。

丁文江提出将中国的另一优势资源稀土与镁相结合来研制具有中国特色的高性能镁合金，采用Gd、Y等重稀土元素进行合金化并结合固溶强化、时效强化、细晶强化等手段，发明了室温和250℃下抗拉强度都较高的高强度变形镁合金(JDM2)，成为目前世界上工业应用强度最高的镁合金，已成功应用于航空航天等领域的关键承力件。

丁文江团队的研究为美国通用汽车研制了由37套模芯组成的全镁V6发动机缸体，该公司认为“这是国际上首次对全镁的缸体、活塞、缸套进行的研发，取得的成绩具有国际先进水平”；为日立公司研制耐热镁合金活塞，该公司认为“高温强度显著优于铝合金，有望成为新一代发动机活塞材料，可实现减重30%”；为波音公司研制民机座椅骨架高强镁型材，为日本NK及丰田通商公司提供JD系列轻合金制品等，取得了较高的国际影响，促进了中国的镁技术及制品走向世界。

让镁不再易燃

使易燃的镁不再易燃，显著降低了环境污染，实现了镁、铝合金汽车零部件制造技术转移与产业化。

常规镁合金的燃点仅520℃，远低于合金的熔点，导致其易燃而生产困难。丁文江带领科研团队在国际上较早地开展了阻燃镁合金的研究，让镁合金燃点提高至935℃以上，改变传统镁合金需要进行熔剂等特殊保护的局限，实现了大气中无保护的镁合金熔炼与生产，简化生产工艺、节约了生产成本，更关键的是显著降低了镁合金在熔炼和生产过程中对环境的污染，该技术已应用于电子产品外壳和汽车变速箱等产品批量生产。实现了镁、铝合金汽车零部件制造技术转移与产业化：在江苏圆通建立了年产10万只镁轮毂生产线；浙江盾安集团投资2亿元建立了汽车部件大规模生产线；在浙江正瑞建立了年产5万台轻合金汽车发动机缸体压铸生产线。

丁文江关于阻燃镁合金的研究成果发表在《工程技术》（Scripta Mater）等国际知名期刊上，所提出的镁合金燃点测试、氧化膜结构计算与分析等新方法以及阻燃镁合金氧化模型被国内外学者在后续相关研究中普遍采用；科研成果“阻燃镁合金及其应用技术”获2003年国家科技进步二等奖。

让镁不再软质

使软质的镁不再软质，扩大了镁合金的使用范围，实施了高品质镁合金及其制品产业化示范工程。

常规的镁合金比较软质，承力比较差，难以应用到承力要求比较高的方面。丁文江团队采用稀土与锌固溶时效强化和锆细化的方法，发明了一种兼具高强度和高韧性的铸造镁合金（JDM1），可以应用到汽车轮毂、缸体、发动机支架等传统镁合金难以应用的承力结构上。他没有满足于铸造镁合金（JDM1）的研究成果，接下来又采用钆（Gd）、钇（Y）等重稀土元素进行合金化并结合固溶强化、时效强化、细晶强化等手段，相继发明了高强度变形镁合金（JDM2）、高强耐高温镁合金（JDM3）、超高强铸造镁合金（JDM4），为工业界提供了一系列新型高强度的镁合金材料选择，该系列镁合金已推广应用于多种航空航天等领域的关键承力件。

他的团队还用技术扶持太原同翔金属镁有限公司等企业，建成了年产万吨新型镁合金生产线和年产2000吨镁合金型材的生产线，为企业创造了良好效益。相关科研成果“高强度镁合金及其在国防工业中应用”获2006年国防科技进步二等奖和“新型高性能耐热镁合金研制及其在汽车上应用”获得2007年上海市技术发明一等奖。

让镁合金不再“活跃”

使“不稳定”的镁合金不再“活跃”，实现多种上天入地装备重要部件的精密成型。

镁活性大，易与造型材料反应，同时，镁熔体轻，氧化渣容易沉于熔体底部，净化难而重要。丁文江通过不断研发、探索，发明了大尺寸方孔多级电磁净化方法、多级多介质连续深度净化方法等新的净化方法与装备，解决了熔体中10um以上夹渣和高效去除和稀土元素烧损控制以及熔剂下沉失效等世界性难题，为高品质轻合金制品批量生产提供了坚实的材料保障。丁文江还发明了新的铸造工艺、装备，实现了大尺寸镁合金零件的精密成型，应用于重要领域，为重要部件及其相应型号的轻量化做出重要贡献。

和谐向上的团队文化

丁文江一直认为，在团队建设中，第一要务是育人。他要求他的团队成员在境界、胸怀、能力和激情四个方面努力提高。其次就是团队要有个共同愿景，他的团队建设的共同愿景是“上海交大最有凝聚力的研究团队之一”“中国镁产业最优人才培育基地”“世界镁研究最有竞争力的基地之一”。

他的团队是和谐向上的，他有一套关于发展阶段的“吃饭”理论。丁文江认为，发展过程分为“吃饭——吃好饭——开心地吃饭”三个阶段。其中，“吃饭”是为了求生存阶段；“吃好饭”是小康阶段；“开心地吃饭”是大家既能高效工作，又能愉快相处，其乐融融。

4个“N”的做人标准

在丁文江在上海交通大学执教的39个年头里，他始终要求他自己和他的团队成员做到4个“N”：耐烦、耐看、内省、内敛。做任何事，要不厌其烦，人和科研成果一样，都要经得住时间考验，遇到问题先反省自己，有了成果要谦虚、收敛。他特别重视创新人才队伍的建设，在企业内部形成一整套人才培养、引进、使用、评价和激励机制，力图真正把技术创新的效益和风险与科技人员的个人利益挂起钩来，激发他们的工作热情，最大限度地调动科技人员的创新积极性。

在丁文江的团队中，拥有多名40岁以下的教授、研究员，均在轻合金的研究中取得了优秀的成绩。轻合金精密成型国家工程研究中心还培养了很多高水平的研究人才，这些人才大多数都在从事与镁合金相关的科研和生产工作，成为镁行业的有生力量。比如，团队骨干曾小勤35岁晋升为教授，2011年获得了由德国霍尔姆兹研究中心颁发的“HZG镁研究奖”，该奖每两年颁发给3名在国际上对镁合金研究做出突出贡献的青年科学家；彭立明教授则获得了中科协、人社部和中组部三部联合颁发的第12届中国青年科技奖。2007年下半年开始，丁文江多次在工程中心内部组织科研骨干进行内部学术研讨会。他说，“国家号召‘科学发展观’，我们还要讲‘科学的历史观’，只有认真地回顾过去、客观地总结经验教训，才能展望未来、确定发展方向。”经过连续十几个周末的研讨会，工程中心在发展目标与战略、组织架构、研究方向、课题设置、激励机制等方面基本完成了重新规划与革新。

多年来，丁文江在科学引文索引（SCI）、工程索引（EI）的源期刊上发表论文274篇，申请发明专利103项，目前已授权60项，其中一项获中国专利优秀奖；他创建的轻合金精密成型国家工程研究中心，将基础研究、应用开发、工程化研究和技术转移有机融合，加快科研成果的转化；先后培养了博士后8人、博士与硕士研究生50余人。目前，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心现有研发人员73人，工程人员350人，技术转移8家企业，实现了基地、人才培养、社会服务的良性互动。

丁文江还曾获得“中国优秀青年科技创业奖”“全国先进工作者”“上海市劳动模范”“全国优秀科技工作者”等诸多荣誉。多次担任国家科技攻关重大专项“镁合金开发应用及产业化”专家；第五届、第六届国务院学科评议组成员；中挪轻合金研究中心中方主任；日本九州大学外部评价委员。2013年12月19日，中国工程院正式公布2013年院士增选结果，丁文江当选化工、冶金与材料工程学部院士。

丁文江（右一）团队研制新型镁合金汽车部件在日本参展 来源/上海交通大学

培养高素质人才

丁文江常对同事们说：“成为国际上最具影响力与活力的镁合金研究团队和高性能镁合金制品的研发基地，是我一生的梦想。”

他喜欢阅读，涉足甚广，善于总结，每次他读到好书，均会把自己的心得跟青年骨干交流。丁文江多次向同事们谈起日本作家渡边淳一写的《钝感力》一书，他说，做人、做学问都要具备一些钝感力才行，“钝感”就是学会包容、吸收、容忍与平淡，往往成大事者多是不“斤斤计较”者。

他经常与同事们说，“追求物质利益是人的本性，我们不能抹杀人的本性，但做科研工作还是要有一点安贫乐道的精神”，他的这些话对于他身边的青年教师产生了重要的影响。

在他的带领下，如今的轻合金精密成型国家工程研究中心已经发展壮大成为拥有70余位研发人员，350余位工程人员的大团队，实现了基地、人才培养、社会服务的良性互动。作为上海交通大学材料科学与工程学院的一个二级机构，轻合金精密成型工程中心已经走出了100余名研究生。他的团队有明确的管理制度，有7个研究小组，分别由7位教授领头，成立了七人联席小组，作为大事的决策机构。管理制度每年修订一次，管一年，力求实现个人的驱动力和提高小组的核心竞争力及团队的凝聚力的平衡。他注意团队的研究布局，既有面向前沿的理论研究，也有面向需求的应用研究，还有面向企业的工程开发，一直追求“材料的控性和控形的统一”。他的团队三年来累计科研收入5000万元，从最初1个重大项目都没有到现在拥有“973计划”首席及子项目6项、863重点项目2项等。近五年来，科研成果实现技术转移和产业化累计产值达5个亿，丁文江教授作为团队带头人，极大地推动了中国乃至世界镁合金研究的发展。

丁文江认为，当前从基础研究到工程应用的周期日益缩短，对团队协作也提出了很高的要求。现在，党和国家都给了很好的支持环境，团队又拥有了长三角地区的地域优势，他相信，只要团队成员共同努力，必将取得更加辉煌的成绩，做出更多更大的贡献。