立足國家戰(zhàn)略需求 創(chuàng)新金屬復(fù)合材料——記濰坊科技學(xué)院新材料研究院院長李強(qiáng)
來源：濰坊新聞網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2023-09-04 11:38:47
濰坊日報(bào)社融媒體中心訊 當(dāng)今時(shí)代，人類科技水平迅猛發(fā)展，材料更新?lián)Q代的步伐也逐漸加快。在這其中，利用復(fù)合技術(shù)或多種、化學(xué)、力學(xué)性能不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合而形成的金屬復(fù)合材料，以其極大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強(qiáng)度、斷裂韌性、沖擊韌性、耐磨損性、電性能、磁性能等諸多性能，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶、冶金、礦山、機(jī)械制造、電力、水利、交通、環(huán)保、壓力容器制造、食品、釀造、制藥等各種工業(yè)領(lǐng)域。
濰坊科技學(xué)院新材料研究院院長李強(qiáng)教授，是長期致力于金屬復(fù)合材料領(lǐng)域的知名專家，他的主要研究方向是：凝固理論、節(jié)能輕量化設(shè)計(jì)、金屬基復(fù)合材料設(shè)計(jì)與開發(fā)、金屬表面工程技術(shù)與設(shè)備開發(fā)、材料仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化。從業(yè)多年來，李強(qiáng)經(jīng)過不斷創(chuàng)新科研技術(shù)，研發(fā)出多種性能優(yōu)異的金屬復(fù)合材料，同時(shí)并積極推動成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為我國金屬復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略做出了重大貢獻(xiàn)。
專攻材料設(shè)計(jì)創(chuàng)新科研結(jié)碩果
我國于1981年啟動金屬基復(fù)合材料研究，經(jīng)歷艱難的起步階段和初期工程驗(yàn)證階段，進(jìn)入新世紀(jì)以來，逐漸步入了普及與快速發(fā)展階段，顯著提升了重大裝備的精度和效能，也為裝備換代和技術(shù)升級提供了堅(jiān)實(shí)保障。
李強(qiáng)于2004年獲得中國科學(xué)院金屬研究所材料加工工程博士學(xué)位，并自2004年起于沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院任教；2008至2010年期間于北京有色金屬研究總院材料科學(xué)與工程博士后流動站從事研究工作；2012年到2017五年時(shí)間，遠(yuǎn)赴澳大利亞南昆士蘭大學(xué)先進(jìn)纖維材料國家工程中心從事研究工作；2018回國后，先后至今擔(dān)任濰坊科技學(xué)院機(jī)電信息學(xué)部主任、新材料研究院院長。
隨著新一代裝備技術(shù)的提升，對基礎(chǔ)材料的性能要求愈來愈加苛刻。傳統(tǒng)金屬材料已不能滿足要求，金屬基復(fù)合材料成為了不可替代的戰(zhàn)略性新材料，其應(yīng)用廣度、發(fā)展速度和生產(chǎn)規(guī)模已成為衡量一個(gè)國家材料科技水平的重要標(biāo)志之一。
早在2004年時(shí)，李強(qiáng)就承擔(dān)了東北振興老工業(yè)基地項(xiàng)目“裝備制造業(yè)熱加工產(chǎn)品的可視化信息關(guān)鍵技術(shù)的子課題——合金凝固組織演變”，隨后又于2005年承擔(dān)了遼寧省教育廳項(xiàng)目“三元合金凝固組織演變”?；谶@兩個(gè)項(xiàng)目，2006年，李強(qiáng)在國際首次發(fā)表了基于溶質(zhì)擴(kuò)散的多組元合金凝固組織與顯微偏析演變模型，該模型無需相圖計(jì)算軟件便可直接進(jìn)行計(jì)算微觀組織演變、不同組元偏析和枝晶尖端半徑等信息，該模型直接擺脫了多組元合金凝固組織演變和顯微偏析完全依賴進(jìn)口相圖軟件，對以往依賴計(jì)算相圖來計(jì)算組織演變的研究人員而言具有極其重要的意義。該項(xiàng)成果已申請了國家發(fā)明專利（ZL200810012487.x），并在國內(nèi)多個(gè)企業(yè)實(shí)施，形成了具有特殊性能和結(jié)構(gòu)高端關(guān)鍵鋁合金鑄件的生產(chǎn)能力，滿足了我國高端裝備制造業(yè)對此類鑄件的需求，為我國相關(guān)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，該成果于2012年獲得了中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎。
2012年在澳大利亞南昆士蘭大學(xué)期間，李強(qiáng)利用傳熱學(xué)原理，建立了一個(gè)串并聯(lián)混合的傳熱模型，通過該傳熱模型，成功開發(fā)了一個(gè)孔隙率與導(dǎo)熱率的理論關(guān)系模型，采用該導(dǎo)熱率預(yù)測模型計(jì)算的導(dǎo)熱率與實(shí)驗(yàn)測定的導(dǎo)熱率偏差小于6%，成為國際首個(gè)高精度預(yù)測泡沫混凝土導(dǎo)熱率模型，該成果已在國際刊物JournalofSustainableCement-BasedMaterials發(fā)表。
致力產(chǎn)學(xué)研融合成果轉(zhuǎn)化促發(fā)展
常年潛心專攻材料設(shè)計(jì)，李強(qiáng)利用國外尖端的設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù)，深深打牢了科研基礎(chǔ)，并深度融合產(chǎn)學(xué)研，推動科研成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。2015年，他和團(tuán)隊(duì)與遼寧省鞍山市一家醫(yī)療器械公司簽約160萬技術(shù)服務(wù)，致力于制備鎂合金血管支架。針對傳統(tǒng)機(jī)械加工制備鎂合金超薄壁管坯方法進(jìn)行了替代式技術(shù)升級，他首先自制了一臺三輥往復(fù)管軋機(jī)，通過三輥往復(fù)軋制和中間退火工藝，成功制備出壁厚0.2mm，長度超過120mm血管支架坯料，為高效制備鎂合金血管支架開辟了一條新的途徑。2019年針對血管支架的特性化需求，他申請并獲批了濰坊市科技局項(xiàng)目“3D打印鎂合金可降解血管支架研究”，在該項(xiàng)目中，他針對可降解血管支架關(guān)鍵的力學(xué)性能和延伸率性能指標(biāo)方面，采用超細(xì)粉體3D打印技術(shù)制備，制備后的血管支架晶粒尺寸在5μm，其延伸率可達(dá)18.5%，大大超過傳統(tǒng)鎂合金性能，該成果于2020年獲得了中國科技產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會特別貢獻(xiàn)獎。
自2018年回國調(diào)入濰坊科技學(xué)院以來，李強(qiáng)快速組建材料先進(jìn)制備團(tuán)隊(duì)，逐步形成了輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、先進(jìn)儲能、表面工程、高溫合金和工程計(jì)算等研究方向。并利用省市課題，先后購置了價(jià)值1000余萬元的科研設(shè)備，陸續(xù)申請了省市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室：2019年獲批濰坊市輕質(zhì)材料先進(jìn)制備與成型技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2021年獲批濰坊市先進(jìn)動力系統(tǒng)用熱端材料及單晶部件制備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2022年獲批山東省農(nóng)機(jī)裝備用材料工程高校特色實(shí)驗(yàn)室。硬性科研條件的提升，大大推動了李強(qiáng)和團(tuán)隊(duì)的研究進(jìn)展。
2019年，由于二氧化硅基陶瓷型芯容易發(fā)生燒結(jié)變形及高溫蠕變現(xiàn)象，致使陶瓷型芯成品的尺寸穩(wěn)定性及性能穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅度提高因此如何控制二氧化硅基陶瓷型芯形性穩(wěn)定性是生產(chǎn)中急需解決的難題。在此項(xiàng)目中，李強(qiáng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對陶瓷型芯實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，開展了型芯制備基礎(chǔ)理論及應(yīng)用研究工作，包括陶瓷粉料成分選擇、成分配比、粉末粒度設(shè)計(jì)與級配調(diào)整預(yù)混料制備復(fù)合粉、分散劑調(diào)整粉料均勻性、燒結(jié)強(qiáng)化耦合工藝以及以上多因子對陶瓷型芯尺寸精度與力學(xué)性能及二者穩(wěn)定性的影響關(guān)系等。經(jīng)過團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、突破創(chuàng)新，相關(guān)工作形成了一系列獨(dú)有工藝技術(shù)，制備的陶瓷型芯具有良好的綜合性能：良好的抗冷熱沖擊能力，可滿足從室溫到1500℃以上的瞬時(shí)升溫而不斷裂、較高的抗彎強(qiáng)度可抵抗蠟?zāi)３尚瓦^程中蠟液的沖擊、適當(dāng)?shù)臒崤蛎浡适剐托九c氧化鋁模殼匹配良好、良好的化學(xué)脫除性可形成完整的氣冷內(nèi)腔、良好的抗蠕變性可抵抗陶瓷型芯變形等。該成果獲得了2021年中國生產(chǎn)力促進(jìn)中心創(chuàng)新發(fā)展二等獎。
如今，李強(qiáng)已在JournalofMaterialScienceandTechnology、Compositestructure、《稀有金屬材料與工程》等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文100余篇，其中SCI收錄論文40余篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)，編著著作3部。截至目前，他已主持和參與國家863計(jì)劃、973計(jì)劃、科技攻關(guān)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、國家博士后基金、遼寧省教育廳、濰坊市科技局、企業(yè)和大學(xué)研究所等研究課題40余項(xiàng)，科研成果投入實(shí)踐應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了大大的推動作用。
初心易得，始終難守；不騖虛聲，不馳空想。李強(qiáng)是一個(gè)實(shí)實(shí)在在做事的科研學(xué)者，他始終服務(wù)于國家需求，未來，他將繼續(xù)勇攀科研高峰，研發(fā)更多創(chuàng)新成果，為材料強(qiáng)國、科技強(qiáng)國做出更大貢獻(xiàn)。
來源：濰坊科技學(xué)院
濰坊日報(bào)社全媒體記者：田清春 整理報(bào)道
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