能級遷躍中的閃光
記民盟十一大代表、民盟河北省委副主委、燕山大學(xué)副校長張福成
2012-12-04來源：中國民主同盟網(wǎng)站 http://www.itjx.net
張福成教授在實驗室
張福成，男，漢族，民盟盟員，吉林省蛟河市人，1964年8月出生，1997年4月加入民盟，1993年6月獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)金屬材料專業(yè)博士學(xué)位?，F(xiàn)為燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生導(dǎo)師，亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點實驗室學(xué)術(shù)帶頭人，冷軋板帶裝備及工藝國家工程技術(shù)研究中心學(xué)術(shù)帶頭人，燕山大學(xué)副校長，民盟河北省委員會副主任委員。國家863項目評審專家，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，國家級新世紀(jì)百千萬人才工程人選，國家科學(xué)技術(shù)獎勵評審專家，國務(wù)院特貼專家，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，河北省“巨人計劃”首批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊領(lǐng)軍人才，首屆河北省杰出青年科學(xué)基金獲得者，河北省有突出貢獻(xiàn)中青年專家，河北省新世紀(jì)三三三人才工程人才和秦皇島市杰出人才。在Scripta Materialia等國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文200多篇，獲得國家發(fā)明專利30多項，獲得國家科技進(jìn)步二等獎、教育部技術(shù)發(fā)明一等獎，河北省技術(shù)發(fā)明一等獎等6項省級以上科技獎勵。曾獲“河北省五四青年獎?wù)?rdquo;、“河北省科技十大杰出青年”、“河北省十大杰出青年教師”、“河北省優(yōu)秀青年”等多項榮譽(yù)稱號，先后榮立河北省一等功1次、二等功3次、三等功1次。曾在河北省盧龍縣人民政府掛職鍛煉任副縣長一年，在甘肅省酒泉市人民政府掛職鍛煉任副市長一年。
對神秘的探索 把研究深化到原子的尺度
張福成出生在吉林蛟河一個偏僻的山村，自幼有個愛好，在夜深人靜的時候，躺在自家的草垛上看星星，廣闊無垠的天空充滿了神秘的誘惑，在對神秘的探索中，張福成在1982年考取了東北重型機(jī)械學(xué)院。在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中，更多的神秘新奇的東西，激起了他探索的欲望，學(xué)習(xí)總成績成績?nèi)Ｅ琶谝?。在同學(xué)們不解的目光中，學(xué)校的尖子生張福成卻把目標(biāo)鎖定在對耐磨材料的研究上。耐磨材料的專業(yè)研究，需要做大量的磨損試驗，在試驗環(huán)境中充滿了有毒粉塵，在冶煉耐磨材料時，忍受的是常人難以忍受的高溫，在這種環(huán)境中工作，會影響人的身體健康，張福成是清楚這些的，但他從未退縮過。在對耐磨材料研究的過程中，越是艱苦的地方他越是要去，對所需要的的技術(shù)參數(shù)，堅持到現(xiàn)場要第一手材料。為了科研他經(jīng)常到充滿粉塵、噪音和高溫的水泥廠、煉鋼爐和礦山做現(xiàn)場試驗。一次，他到山東一個鋼廠做實驗，為了安全別人勸他遠(yuǎn)離煉鋼爐，要什么數(shù)據(jù)幫助提供，他堅持不肯離去，在煉鋼爐前一守就是一整天。在這天的傍晚，將要投入煉鋼爐的廢鐵中混入了一顆舊炮彈，若不是恰巧停電，后果不堪設(shè)想。當(dāng)別人驚慌失措地把這事告訴張福成時，他卻坦然一笑，并對同伴們說：搞科研吃苦受累遇到危險什么準(zhǔn)備都要有，這也顧那也怕將一事無成。
磨損是材料破壞的主要形式之一，在冶金、礦山和港口等行業(yè)使用的大量裝備，大部分因材料磨損而失效，其造成的經(jīng)濟(jì)損失驚人的。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家機(jī)械裝備及零件的磨損所造成的經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的4%左右，其中磨料磨損占金屬磨損總量的50%。因此，高性能耐磨鋼產(chǎn)品的研制和開發(fā)具有重要意義。鑒于耐磨材料的重要地位，世界各國均十分重視耐磨材料技術(shù)的研究。高品質(zhì)耐磨鋼板研究和開發(fā)是當(dāng)今世界耐磨材料領(lǐng)域的熱點，是工業(yè)發(fā)達(dá)國家競爭的焦點，是我國863“十二五”重點項目主攻的難點。張福成在耐磨材料的王國里，揮灑著他的汗水，展現(xiàn)自己的智慧，在從必然王國到自由王國的道路上馳騁著。經(jīng)過艱辛的努力，和反復(fù)研究和試驗，張福成首次利用Mossbauer譜和電子探針分析結(jié)合理論計算，深入系統(tǒng)的研究了穩(wěn)定和亞穩(wěn)定奧氏體錳鋼的微觀組織結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)奧氏體錳鋼中合金元素原子和碳原子之間以C-Me形式呈短程有序偏聚分布的規(guī)律，認(rèn)為奧氏體錳鋼加工硬化機(jī)理是奧氏體基體中共價鍵較強(qiáng)的C-Me鍵絡(luò)阻礙材料變形過程中位錯的運(yùn)動，提高了材料的抗變形能力，使奧氏體錳鋼具有較高的加工硬化能力。本成果已作為鋼鐵材料Mossbauer譜研究方面的參考標(biāo)準(zhǔn)。張福成提出的“奧氏體錳鋼中合金元素原子呈短程有序偏分布”理論，由此圓滿地解釋了奧氏體錳鋼研究領(lǐng)域中百年來一直有爭議的一些理論問題。
正是在耐磨材料領(lǐng)域多年的研究和積累，近年來他又發(fā)明了一種新型系列中高碳MnCrSiMo系低合金鋼板，經(jīng)軋制或者鑄造成形。根據(jù)超細(xì)貝氏體相變原理，對鋼板進(jìn)行控制冷卻熱處理，獲得超細(xì)貝氏體和少量高碳?xì)堄鄪W氏體組織，其強(qiáng)度1800~2500MPa、硬度HB550~700、韌度10~50J/cm2的優(yōu)異綜合力學(xué)性能。用于制造冶金、礦山、煤炭等行業(yè)使用的高性能耐磨襯板，實際使用性能達(dá)到、甚至超過國際上最知名的瑞典Hardox和德國Xar耐磨鋼板的水平。該成果已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于港口、電力和冶金等部門，其中，全國港口70%的耐磨襯板都是采用該成果制造的，并且產(chǎn)品已出口到多個國家和地區(qū)，得到很好的使用效果。因此，這項成果已經(jīng)打造出“燕大耐磨鋼（YanDaSteels）”國內(nèi)知名品牌。
對高碳低合金鋼，在其馬氏體相變溫度以上10～30°C等溫淬火，得到板條寬度為納米量級的超細(xì)無碳化物貝氏體鐵素體和殘余奧氏體組成的復(fù)相組織，這種組織達(dá)到同成分馬氏體的硬度（60～65HRC），而韌度明顯高于馬氏體組織，達(dá)到10～30J/cm2，同時，其綜合力學(xué)性能明顯高于傳統(tǒng)貝氏體組織，張福成實驗室定義這種組織為“硬貝氏體(Hard Bainite)”。目前這項成果正應(yīng)用于國家863“十二五”重點項目“大功率(5MW以上)風(fēng)電機(jī)組用軸承鋼關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”項目中。
不相似者相溶 智慧在高鐵延伸中閃光
高錳鋼轍叉和高碳鋼鋼軌的焊接是我國鐵路實現(xiàn)全面提速的關(guān)鍵難題之一，國際上只有法國和奧地利擁有該項技術(shù)的發(fā)明專利。高碳鋼焊接要求緩冷，以防止熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體和產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。然而，高錳鋼焊接卻要求快冷，以抑止奧氏體晶界的碳化物析出，否則產(chǎn)生熱裂紋和韌性急劇下降的后果。另外，兩種材料的熱物理性能差異很大，直接焊接將導(dǎo)致接頭處產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，不僅降低接頭的強(qiáng)度和韌性，而且嚴(yán)重降低其疲勞壽命。因此，高錳鋼轍叉與高碳鋼鋼軌焊接技術(shù)一直是制約我國鐵路提速的難題之一。
現(xiàn)代高速、重載、無縫鐵路要求必須高錳鋼轍叉與高碳鋼鋼軌進(jìn)行焊接技術(shù)，我國多家科研單位從上個世紀(jì)80年代開始研究，都未獲得成功。這個棘手的難題，讓張福成遇上了。他憑著在耐磨材料領(lǐng)域研究積累和對高錳鋼這種材料的理解，再加上勇于探索、敢于碰硬的精神，主動請纓接下了這個難題。攻克國家科委這一重點項目談何容易，張福成接手項目后，閉門謝客，潛心研究，主動放棄出國學(xué)習(xí)深造的機(jī)會。他查閱了大量的國內(nèi)外最新的焊接技術(shù)資料，做了上百次等離子焊接、鑄焊、氬弧焊等試驗，僅試驗用過的各種材料就有幾噸。張福成的研究室經(jīng)過5年多的研究，發(fā)明的高錳鋼轍叉焊接技術(shù)，該技術(shù)是利用材料性質(zhì)梯度過渡的思想，設(shè)計一種物理性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)介于高錳鋼和高碳鋼之間的材料作為焊接材料，結(jié)合閃光焊接方法實現(xiàn)了高錳鋼轍叉與碳鋼鋼軌的焊接。技術(shù)得到鐵道部的高度重視和認(rèn)可，認(rèn)為：“這項技術(shù)為實現(xiàn)我國高速、重載、跨區(qū)間無縫線路的技術(shù)跨越創(chuàng)造了條件”。焊接使高錳鋼轍叉壽命大提高1倍以上。從而，解決了多年來一直困擾我國鐵路提速中的這個關(guān)鍵技術(shù)問題。與其它兩個國家的同類技術(shù)相比，這項專利技術(shù)具有綜合成本低、工藝簡單、性能優(yōu)異等特點，因此這項技術(shù)在多次國際招標(biāo)中中標(biāo)。目前，該技術(shù)是我國在焊接高錳鋼轍叉領(lǐng)域使用的唯一技術(shù)，該技術(shù)焊接的高錳鋼轍叉產(chǎn)品已經(jīng)出口到美國、澳大利亞等三十幾個國家和地區(qū),為我國高速鐵路的發(fā)展節(jié)約了巨額資金，創(chuàng)造巨大的社會效益。
在巨大的成就面前，張福成并沒有停步，在試驗中定義：在鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度附近形成的貝氏體叫做“低溫貝氏體(Low Temperature Bainite)”，豐富和發(fā)展了貝氏體相變理論。貝氏體鋼轍叉是一種新興鐵路轍叉，然而，由于其在使用過程中往往產(chǎn)生脆性剝落，甚至整體脆斷現(xiàn)象，使其實際應(yīng)用受到限制和質(zhì)疑。張福成發(fā)明的Al-Mo系貝氏體轍叉鋼，利用低溫貝氏體相變理論，獲得厚度尺寸跨尺度分布的無碳化物貝氏體組織，其具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、低的氫脆敏感性能、高的疲勞性能和耐磨性能，使貝氏體轍叉鋼得到跨越式的發(fā)展。該成果得到鐵道部的高度認(rèn)可，并委托中國中鐵股份有限公司牽頭，同燕山大學(xué)、中鐵山橋集團(tuán)有限公司、中鐵寶橋集團(tuán)有限公司以及唐山華運(yùn)鐵路器材公司成立“中國中鐵貝鋼轍叉技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”，該創(chuàng)新聯(lián)盟通過校企之間的協(xié)同創(chuàng)新，進(jìn)一步推動貝氏體轍叉鋼的技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)貝氏體鋼轍叉制造上、下游產(chǎn)業(yè)的配套，從而形成有競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈。同時，還負(fù)責(zé)起草了貝氏體鋼轍叉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，鐵道部正以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合方式在國內(nèi)外鐵路線路上大力推廣這種新材料和技術(shù)。
沒有停歇的腳步 在盟務(wù)工作中展現(xiàn)新的風(fēng)采
在2012年4月召開的民盟河北省委第十次代表大會上，張福成當(dāng)選民盟河北省委副主委。他還擔(dān)任民盟秦皇島市副主委，民盟燕山大學(xué)總支主委。在繁忙的科研工作中，張福成積極組織和參加盟務(wù)活動，他組織燕山大學(xué)民盟盟員進(jìn)行參政議政活動，指導(dǎo)盟員撰寫提案，大力發(fā)展有代表性的教師成為盟員，廣泛開展各種有益活動。
近年來，張福成共撰寫參政議政提案20余項，社情民意5項，多項被有關(guān)政府部門采用，其中，題為“河北省文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展對策與建議”的提案被河北省有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門重視，并作為河北省政協(xié)大會發(fā)言提案。
張福成把對盟的宣傳工作為己任，先后為民盟燕山大學(xué)總支全體盟員和民盟酒泉市全體盟員，做了題為：新民主主義革命時期的中國民主同盟史，得到廣大盟員的一致好評。
責(zé)任編輯：馮鵬飛
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