张士宏：工匠品质，与时俱进，发力中国金属材料研究领域

文/邢怀宇·FM记者

张士宏：工匠品质，与时俱进，发力中国金属材料研究领域

文/邢怀宇·FM记者

中国科学院金属研究所从1951年筹建于北京到1953年正式建于沈阳；从1957年坚持国家任务与基础研究并重到1970年开始短时期隶属冶金部；从1978年回归科学院到1982年以金属研究所和长春应用化学研究所的有关研究室为基础成立中国科学院金属腐蚀与防护研究所；从1985年以来先后建立固体原子像、材料疲劳与断裂、快速凝固非平衡合金和金属腐蚀与防护国家重点实验室到1995年以来先后建立高性能均质合金国家工程研究中心和国家金属腐蚀控制工程技术研究中心；从1999年成立新的“中国科学院金属研究所”到2001年成立沈阳材料科学国家实验室；再到2011年进入中国科学院“创新2020”。这一路前行，已经走过60多年的路程，可谓历史悠久，科研实力雄厚。为了更深一步了解中国科学院金属研究所的科研情况，近日，本刊记者采访了中国科学院金属研究所教授张士宏先生，在交流过程中深刻感受到张教授的工匠精神和与时俱进品质。并就中国科学院金属研究所科研成果、个人学术生涯、人才管理、3D打印技术及最新的AI技术等进行了深入交流与探讨，进行了一次头脑风暴。

张士宏教授

FM：请详细介绍一下您的学术生涯情况？

张士宏：本人1981年开始在哈工大塑性加工专业学习，1991年获得哈工大工学博士学位。后来在哈工大力学做博士后研究，在材料学院任副教授和教授。1995～1998年先后在丹麦Danfoss公司和奥尔堡大学工作。回国后入选1998年度中科院“百人计划”项目并于1999年8月开始到位工作。在金属所的主要研究方向是塑性加工先进技术研究，主要为金属管板加工制备成形技术做研究，包括复杂形状及低塑性管材与板材脉动冲击液压成形技术、精密管材加工制备与成形技术、精密铜管铸轧加工技术等方向。获得的主要成果包括：

⑴2001年起与河南金龙精密铜管集团长期合作完成精密铜管铸轧技术，实现连铸、行星轧制、连续拉拔、滚珠旋压、退火全过程的科学化、产业化，解决了铜管铸轧加工中的一系列关键技术。开发ACR新型铜管、电子热管、废杂铜直接铸轧铜管等实现大批量产业化，技术达到国际领先水平，2015年获得国家科技进步奖。

⑵研制精密高温合金、不锈钢、钛合金管材制备加工技术，应用于航空航天工程领域。

⑶提出并开发镁合金温热成形技术，实现高温合金钛合金热加工过程组织预测与工艺优化。

研发管材展示

FM：您在多年的科学研究生涯中遇到过怎样的困惑？又是如何走出困惑的？

张士宏：在20多年的科研生涯中，进入金属所以前主要是学习锻炼、做助手的准备阶段。期间虽然独立申请并完成了一些科研项目、发表了一些不错的学术论文，但还不是一个严格意义上的PI或学术带头人，科研选题和工作环境都是在导师和领导的合作、支持下完成的。

进入金属所以后，虽然获得了科研启动费及短期研究课题（精密管材加工制备），但面临确定长远科研发展方向和建立团队，获取“赖以生存”的科研项目和经费的问题。进入金属所初期，原压力加工室已经解散，老一辈研究员基本退休，没有团队，没有实验室，没有设备，没有确定的研究方向。同时个人也缺少带团队、申请大项目及企业合作经验。当时主要采取几个方法进行突破：一是入职前围绕新的岗位和课题方向在国内外广泛调研，走访了国内与管材加工应用相关的特钢、钛合金、高温合金、管材生产、应用企业、科研单位和专家，以及日本、法国、德国的相关企业和高校，做到了对科研和生产应用的全面了解，确定主要技术攻关创新方向和学术研究方向。二是通过招收和合作培养博士生、硕士生、招收博士后、高访学者，以及返聘离退休科研人员、与相邻高校同专业老师合作，很快建立起独立的团队。后来通过博士生留所招收博士后、招聘实验师等方法，队伍不断壮大发展、更新，经过大约十年形成了稳定的团队。经过后续发展，目前团队已经很壮大成熟了。

团队初建的三年是迷茫的，长远方向不明确，没有大的课题。第三年经过技术攻关所研制的精密管材在航天系统获得了应用，因而也陆续获得了新的课题资助。第三年又开始与企业建立了长期合作关系，在与企业合作中，团队不断壮大，青年科研人员和博士硕士生快速成长，也获得了更多科研项目资助。

FM：详细谈一下您在学术生涯过程中印象最深刻的一件事情？

张士宏：在科研工作中本人一直重视学术交流和国际合作。在团队初创时期，主要参加了几个行业内的学术会议。2007年参加了在葡萄牙召开的NUMIFORM国际会议，国内只有我一人参加，在会议上几乎看不到中国影响力。几位海外华人学者鼓励我说：“你是中国的代表，中国是大国，你应该主动向组委会表达中方的愿望和要求”。我考虑很有道理，随后与组委会联系，他们随后也表达了希望中国代表参加合作的愿望。2010年，在国内同行和海外华人的支持下，组委会通过了我在中国主办学术会议的申请，并于沈阳成功组织了NUMIFORM2013国际会议。后来，还组织了IDDRG2015国际会议。国际组织接纳了我，成为了中国在这两个学术组织中唯一的执行委员，中国学者在这些领域拥有了参与权和话语权。

参加IDDRG2015 国际会议

通过这两个学术平台我们成功建立了多项国际合作，也成功将一些中国企业推向国际业界交流合作。

FM：在产学研方面贵所所取得的成绩及创新点有哪些？

张士宏：在产学研合作方面，我们团队取得了不错的成绩，积累了不少有价值的经验。

例如在精密铜管铸轧加工技术方面，与企业进行了十几年的密切合作，共同开发了新的生产技术，并使新技术实现科学水平的提升和广泛的应用，变革了行业技术。

通过与企业合作，掌握了国内外生产前沿技术需求，不断获得创新源泉。技术成熟之后，团队根据企业发展需求，开展了紫杂铜稀土除杂回收再利用及微合金化技术研究，科研成果在更多的企业推广、合作，已经取得了一些应用。

除此之外，我们开发的精密管材滚珠旋压技术、镁合金板材温热成形技术、脉动液压成形技术、冲击液压成形技术都得到了广泛应用。

除了与企业合作获得技术突破和科研创新之外，在产学研合作方面积累了多方面经验和体会。首先与有实力和研发愿望需求相关企业建立长期合作关系，不拘于一时和一个项目，更有利于双方合作了解、取得成果；其次与企业建立共同研发团队，有时间和机会深入了解企业的技术难点和问题所在。

FM：科学研究过程可能要克服在这一过程中的枯燥感，您认为科研人才最重要的品质是什么？

张士宏；热爱专业、热爱科研是从事这个行业的必要条件。将人生定位于贡献社会、不以钱财名誉为目标、以贡献社会为光荣使命、体现人生价值是最重要的品质。追求真理，求真求实也是科学家必备品质。把工作中每取得的一点进步，对社会和他人有一些贡献作为人生的获得感、成就感，这样才会开心、快乐，自然就克服了枯燥感。同时也要坚信，老实人长远是不会吃亏的，对社会有贡献，终究在你被需要的时候会获得社会的回报和支持。

“工匠精神”应该是每一个工程领域科研工作者的不断追求。“不想做将军的士兵不是一个好士兵”。做一行要爱一行，就是要定位做一个真正的专家和工匠。只有长期认认真真，不断积累，才能成为真正意义上的工匠，会使你越年长越得到尊重。

另外，作为工艺研究的研发和创新学者，我们更应该创造条件，减少业界对工匠的需求，用智能制造和工业4.0去取代所有手工生产。

师生间科研交流

FM：90、00后渐渐步入科研岗位，对于他们的管理可能与老一辈科研人才不同，展开分享一下您的管理经验。

张士宏：90、00后这一代已经开始逐渐进入大学、硕士、博士学习和工作阶段，他们是科研活动的新生力量。这一代人大多是独生子女和家里的宝贝，他们有很多特点，比如聪明活泼，对新生事物有兴趣，但缺少独立生活和工作经验，以及对专业和科研工作的了解。如果能在中学、大学阶段得到前辈学者的引导，他们会积极投入到科研活动中。因此对这一代，首先是培养他们对科研工作的喜爱，对未来科研工作和生活的兴趣。其次，安排他们参与到师兄师姐的科研工作中，从做助手做起，给他们一个有讨论、学习、交流、实践的优良环境。最好能安排他们参加一些行业学术、技术会议、技术培训、企业参观。在一定基础上安排企业实习和科研合作，了解科研和生产的关系，了解生产过程及其对研发的需求，培养他们的科研兴趣、观察分析能力和科研工作能力。建设团队学术环境，经常邀请国内外专家来访交流；坚持课题组组会(Seminar），给青年人提供交流讨论机会，提高演讲能力和表达能力，敢于怀疑权威，敢于向名家提问和讨论。对他们取得的成绩，要及时鼓励，鼓励他们发表成果，参加学术会议并宣读论文，甚至出国参加国际学术会议。另外，给每个青年人安排助理导师或师兄师姐，都会有助于他们的成长。

科研团队合影

FM：请您谈一下目前科研团队建设的情况，您对新时代科研人才有着怎样的希冀，对他们有什么宝贵的经验可以分享？

张士宏：我们目前的团队结构比较合理，中等规模，有学术带头人，有较多具有博士学位的中青年骨干科研人员，他们都具有企业合作经验和学术研究经验，可以独当一面，负责一个方向的科研工作，可以独立带领一个项目组完成相关工作，具有企业交流、学术交流、实验和设计经验、有一定领导能力。还有若干名具有硕士学位和本科学位和助理科研人员负责具体科研和管理工作，以及少量技师和工程师负责设备运行和维护、实验培训、模具工具设计和加工。另外还有十几名博士生和留学生，少量硕士生。这个团队应该说是一个精干而有实力和经验的团队，有突出的学术研究能力，也有企业合作及服务能力，有大型项目技术攻关和创新能力，有国际合作能力。项目组善于将基础研究融入应用研究，以基础研究提升应用技术水平和实现创新，并从应用中提炼科学问题，解决应用中的共性科学问题，进而提出解决办法并实现技术创新。

我希望每个团队成员专业基础扎实、外语水平好、写作能力强、与他人交流合作能力强。可以不是都突出，但是要有突出的方面。骨干成员要有领导能力，有企业合作经验，有学术专长。每个人专注于一个研究方向，长期投入，长期发展。在工作中补缺，在工作中成熟。

FM：中国金属研究领域的现状，国内科研院所与国外科研院所相比较，我们处在什么样的位置？我们与他们的理念有怎样的思维碰撞？

张士宏：应该说，中国在过去几十年里金属材料研究方面主要是进行跟踪和仿制，目前大多数金属仿制任务基本完成。近年来已经有一些创新金属材料走到国际前沿。但我们加工技术还很欠缺，工程化能力还严重不足，很多材料并不能加工成优质产品，我们需要在加工制造技术方面加大投入，加强该方向人才培养，这个领域将会有一个很大的发展空间和20～30年的快速发展时间段。

与国外科研院所相比，我们的工程化经验和能力较强，但我们的基础研究能力和创新较弱。欧美日企业有强大的研发和工程化能力，而他们的科研院所则主要定位于应用基础研究和创新、检测和评估，定位于方法研究和软件开发，并在材料学和力学基础研究方面有长期的创新和积累，科研人员基础好。由于分工的原因，他们并不强于工程化。另外由于企业技术需求减弱，科研需求和技术创新需求都在减少，年轻人越来越少进入工程研究领域。而中国，材料科学与工程领域科研人员快速发展，尤其金属塑性加工领域，已拥有世界上最大的科研人力队伍和资源，年轻人还在不断进入这个领域。越来越多的留学人员回国工作，他们不仅有很强的基础知识体系，也将国外的先进科研方法和理念带入国内。

中国材料科研体系在过去30年中得到迅猛发展和壮大。我们已经拥有不少国际领先并有明显创新的科研成果。在塑性加工领域，北科大的楔横轧技术、吉林大学的多点成形技术、大连交大的连续挤压技术、金属所的铜管铸轧技术都已经成为国际行业领先的技术。中国的研究生培养也得到了快速发展。我们已拥有世界最多的材料领域硕士博士生队伍，高校科研院所基本实现了博士化，大多数企业都有以硕士为主的研发团队，甚至拥有一定数量的博士。我们的博士培养虽然还存在不少问题，但专业水平应该说与国际同行院校没有明显差距，主要差距是培养素质不全面，国际性视野不够，过多关注论文而较少关注学术创新和企业研发的结合。各院校培养标准相差较大。

通过不断参与国际交流与合作，我们在基础研究和科研人员知识基础方面将迅速赶上国际同行，从而会加强创新能力。目前我们与国外同行的合作中，已经具有共同研究和创新能力，主要是我们有较丰富的企业技术需求和工程化经验，可以做到优势互补。我坚信未来十年我们完全有能力成为国际同行的重要引领者之一。

FM：当前3D打印研究十分火热，您认为对金属研究将有怎样的冲击，未来的金属研究关注点与突破点在哪里？

张士宏：3D打印研究已经成为国际国内研究的一个热点，这个热点还会持续十年八年。这个技术在很多领域有发展空间，对于未来定制生产、个性化制造、多材料小批量生产都有空间。3D打印是一种加工制造理念，并不是一个具体技术，不同材料和行业有不同的需求和设备技术，因此空间大、领域宽、应用分散。但金属加工的基础制造技术还是铸造、锻压、焊接、热处理和切削加工，只要要求批量、性能和低成本的领域，都离不开这些基础制造方法，3D打印只能是个补充。金属加工技术的发展，必须集中于高效率（采用更高效的工艺和设备、实现自动化智能控制）、高性能（组织控制和性能控制、高度一致性）、高精度、低成本、整体化、短流程和轻量化。基础研究实现性能定量预测和控制，技术上研究实现过程控制。

FM：AI作为新兴的热点研究领域，您对未来AI发展是怎样一个理解？

张士宏：人工智能与信息化是加速制造业现代化的手段，如同物联网之于物流。很多工艺过程可以得到全程控制和高效化。这一方面也可以实现一些过去无法实现的工艺，比如管材空间自由弯曲技术。总而言之，这是制造业提高效率的辅助手段，也会创新出一些新工艺新设备。

FM：请您展望一下对未来中国金属研究领域的憧憬及未来研究方向上关注的角度与计划。

张士宏：正像如前所述，中国制造业的发展很多在于先进材料的工程化。2049年是我们国家成立一百周年，也是我国实现基本发达国家的目标年，根据国际制造业发展和转移分工的要求，我国塑性加工业在未来30年将有很大的发展空间和机遇。目前我们设备的吨位和数量已处于国际前列，但工艺和过程控制（AI）是急需解决的瓶颈。材料基础数据也需要系统研究。

我们团队将继续关注板材与管材的新工艺新设备研究发展，例如实现高性能精密管材的材料制备、坯料批量制备、特殊要求管材的加工成形技术创新以及复杂板材的短流程、高成形性技术开发。关注低塑性、新材料的塑性加工技术，例如航空高强铝合金、钛合金、镁合金、高温合金、记忆合金以及一些非金属新材料塑性加工技术。另外，我们将关注一些高性能零部件的制造技术发展，例如航空叶片制造技术升级换代及大型和高可靠性锻件制造过程的滞后变形预测及补偿技术。