12月1日，“2021粵港澳院士峰會暨松山湖科學(xué)會議——先進金屬材料”在松山湖舉行。汪衛(wèi)華、孫軍、陳光等多位中國科學(xué)院院士，以及眾多專家學(xué)者和企業(yè)代表共聚一堂，共同探討先進金屬材料的體系創(chuàng)新和未來發(fā)展的趨勢。會議開始之前，松山湖科學(xué)家活動基地舉行了揭牌儀式。
先進金屬材料是材料極其重要的組成部分。大力發(fā)展先進金屬材料產(chǎn)業(yè)，加速先進金屬材料的研究和開發(fā)，對促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的戰(zhàn)略意義。
今年10月，省政府正式批復(fù)《松山湖科學(xué)城發(fā)展總體規(guī)劃（2021-2035年）》，松山湖科學(xué)城堅持以“源頭創(chuàng)新-技術(shù)創(chuàng)新-成果轉(zhuǎn)化-企業(yè)培育”創(chuàng)新全鏈條為“四梁”，以重大科技設(shè)施、重大科研平臺、高水平研究型大學(xué)、新型研發(fā)機構(gòu)、科技型龍頭企業(yè)、高端創(chuàng)新人才、高品質(zhì)城市配套、一流創(chuàng)新環(huán)境為“八柱”。
松山湖黨工委副書記、管委會主任歐陽南江在致辭時表示，松山湖材料實驗室作為松山湖科學(xué)城源頭創(chuàng)新矩陣的排頭兵和重要支撐點，不斷吸引材料科學(xué)領(lǐng)域的頂尖科研團隊和重大基礎(chǔ)研究項目，力爭在重大科學(xué)領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)方面實現(xiàn)顛覆性、原創(chuàng)性突破，解決先進材料領(lǐng)域的“卡脖子”問題，相信必將為加快推動大灣區(qū)綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)提供創(chuàng)新智慧引擎。
發(fā)展是第一任務(wù)、創(chuàng)新是第一動力，人才是第一資源。歐陽南江表示，今年恰逢松山湖建園20周年，也是松山湖科學(xué)城全面啟動建設(shè)的開局之年。他希望通過“先進金屬材料會議”能進一步推動先進金屬材料體系創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)功能一體化進程，助力我國關(guān)鍵金屬材料的快速發(fā)展與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級換代。
“2021粵港澳院士峰會暨松山湖科學(xué)會議——先進金屬材料”現(xiàn)場星光熠熠。除了中國科學(xué)院院士、松山湖材料實驗室主任、中國科學(xué)院物理研究所研究員汪衛(wèi)華，會議現(xiàn)場還邀請了兩位中國科學(xué)院新晉金屬材料院士——孫軍和陳光。
這兩位新晉金屬材料院士分別就“金屬材料異質(zhì)界面強韌化的微納尺寸效應(yīng)”和“輕質(zhì)耐熱TiAl合金”兩個主題進行了專題報告，將他們當(dāng)選中國科學(xué)院院士后的“首秀”獻(xiàn)給了2021粵港澳院士峰會暨松山湖科學(xué)會議。
【院士觀點】
孫軍：
高強韌鉬合金廣泛應(yīng)用于機械、核電、軍工領(lǐng)域
中國科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室主任、教授孫軍發(fā)表了以“金屬材料異質(zhì)界面強韌化的微納尺寸效應(yīng)”為主題的報告。他表示，金屬結(jié)構(gòu)材料歷史悠久，應(yīng)用廣泛，古時的青銅器、現(xiàn)代的鋼鐵都是金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用，甚至軍事導(dǎo)彈身管、核燃料包殼管、高功率器件微納材料都是金屬結(jié)構(gòu)材料的實際應(yīng)用。
如何提高金屬材料的強度、韌性和塑性是眾多科學(xué)家畢生的追求。作為金屬材料新晉院士，孫軍現(xiàn)場分享了他的研究成果和進展——高強韌納米結(jié)構(gòu)鉬合金的研制和應(yīng)用，能夠保持金屬材料強化的同時，成倍提高金屬材料的延韌性；金屬納米多層膜和涂層的研制和應(yīng)用，通過外在與內(nèi)外耦合尺寸效應(yīng)成倍地提高金屬材料的強度。
孫軍介紹，鉬是一種耐高溫的稀有戰(zhàn)略難熔金屬，有著廣泛的應(yīng)用需求。我國是世界第一大鉬資源國和產(chǎn)鉬國，總儲量850萬噸，年產(chǎn)量8.7萬噸，分別占世界總量的38.4%和37%。但鉬合金仍以初級產(chǎn)品為主，耐高溫、深加工的鉬合金需求無法得到滿足。于是，孫軍帶領(lǐng)團隊研發(fā)了高強韌鉬合金、鎂合金制備技術(shù)，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，廣泛應(yīng)用于機械、冶金、化工、石油、核電和軍工等領(lǐng)域。
陳光：
輕質(zhì)耐熱TiAl合金撬動千億航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)
中國科學(xué)院院士、南京理工大學(xué)學(xué)術(shù)委員會副主任、教授陳光發(fā)表了以“輕質(zhì)耐熱TiAl合金”為主題的報告。
研究輕質(zhì)耐熱TiAl合金有什么價值？
陳光介紹，減重是航空航天武器裝備發(fā)展永恒的主題。在航天領(lǐng)域有一種說法，1克質(zhì)量1克金，航空發(fā)動機每減重1克，可使飛機減重4-8克。TiAl合金則是應(yīng)用在航空發(fā)動機的重要材料，而輕質(zhì)耐熱TiAl合金則可以實現(xiàn)為航空發(fā)動機減重的目標(biāo)，再結(jié)合設(shè)計，進而可以實現(xiàn)節(jié)油、降噪、減排等效果。
除了航空發(fā)動機，TiAl合金也廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機領(lǐng)域。以不完全估算，TiAl合金增壓渦輪均有廣泛的市場需求，其中賽車每年需求約2萬只，高檔轎車、載重卡車每年需求則超過100萬只，在國內(nèi)尚未實現(xiàn)大范圍商用。
縱觀TiAl合金的研發(fā)歷程非常漫長。這是因為TiAl合金是一種半脆性的材料，拉伸拉長率小于2%，應(yīng)用起來需要做全新發(fā)動機設(shè)計框架；因相變復(fù)雜而伴隨了更多的挑戰(zhàn)；附加成本高，從而加大了首次商用風(fēng)險。陳光認(rèn)為，TiAl合金最大的兩個致命缺點就是脆性大和承溫能力有限，從而導(dǎo)致應(yīng)用成形加工難，航空領(lǐng)域不敢將TiAl合金用于飛機前部壓氣機，也限制了其在更高溫度領(lǐng)域的使用。
那么，怎么解決TiAl合金這兩大致命缺點？上世紀(jì)八九十年代，美國、日本、法國、德國想到了用單晶來解決，但仍有不足。陳光則用全過程定向凝固技術(shù)突破了傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)帶來的局限性，打開了航空航天高溫材料研究的窗口。
“千億投資，十年計劃，航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)將迎來重大突破?！标惞忸A(yù)測，未來10年，我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)年均近2000億市場規(guī)模。全球航空渦輪發(fā)動機年產(chǎn)值約700億美元；未來十五年，全球航空渦輪發(fā)動機總產(chǎn)值約1.3萬億美元。