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以創(chuàng)新?lián)痄撹F強(qiáng)國責(zé)任，以綠色材料筑牢產(chǎn)業(yè)根基
上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院是全國大學(xué)材料學(xué)院中的佼佼者，在鋼鐵人才培育和材料研發(fā)方面作出了巨大貢獻(xiàn)。尤其是上海大學(xué)憑借地處長三角的區(qū)位優(yōu)勢(shì)致力于汽車用特殊鋼產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟建設(shè)，將加快推進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。為了深度了解上海大學(xué)材料學(xué)院在汽車用特鋼領(lǐng)域的成果和聯(lián)盟建設(shè)工作進(jìn)展，《世界金屬導(dǎo)報(bào)》記者采訪了材料科學(xué)與工程學(xué)院院長董瀚。
記者：我們知道上海大學(xué)在高品質(zhì)特殊鋼研發(fā)方面擁有國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及雄厚的人才資源，請(qǐng)您介紹一下上海大學(xué)的這些資源以及近年來在汽車用特殊鋼領(lǐng)域取得的成果？
董瀚：上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院確實(shí)人才濟(jì)濟(jì)，各種軟硬件資源也都具有一定優(yōu)勢(shì)。學(xué)院共有教職員工290人，其中中國科學(xué)院、中國工程院院士6人；校內(nèi)建筑面積約5萬平方米；實(shí)驗(yàn)設(shè)備原值約5億元，這在全國的材料學(xué)院里面規(guī)模排在前幾位。
你剛才提到的省部共建高品質(zhì)特殊鋼冶金與制備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2015年2月獲科技部批準(zhǔn)成立。以徐匡迪、周國治、周邦新、劉玠和張統(tǒng)一五位院士為核心的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室立足于上海及長三角先進(jìn)制造業(yè)集聚區(qū)，以國家對(duì)高品質(zhì)特殊鋼的重大需求為導(dǎo)向，在高品質(zhì)特殊鋼成分設(shè)計(jì)與性能調(diào)控、特殊鋼冶金熔體結(jié)構(gòu)與冶金反應(yīng)機(jī)理、多物理場(chǎng)下特殊鋼冶金精煉過程、特殊鋼凝固原理論與組織控制、面向特殊鋼需求的冶金資源綜合利用等方面展開應(yīng)用基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。
上海大學(xué)所在的長三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)在全國范圍是最發(fā)達(dá)的，尤其汽車產(chǎn)業(yè)鏈，從汽車的設(shè)計(jì)到整車、零部件制造，再到服役評(píng)價(jià)都很發(fā)達(dá)，形成了完整的產(chǎn)業(yè)集群。所以，依托區(qū)域性的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，上海大學(xué)在汽車用特殊鋼方面也取得了一定的成果，特別在緊固件用鋼、易切削鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼等品種的開發(fā)方面。比如用于固定新能源汽車電池包的長螺桿就是由非調(diào)質(zhì)鋼制造而成的，尺寸精度優(yōu)良，已獲得泛亞技術(shù)中心的認(rèn)證，并應(yīng)用于新能源汽車；付建勛教授與南京鋼鐵公司合作研發(fā)的易切削非調(diào)質(zhì)鋼在硫化物控制方面走在了行業(yè)前列；吳曉春教授在冷熱模具鋼的熱處理方面非常擅長，與鋼鐵企業(yè)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群有很好的合作案例。
總體來講，汽車用特殊鋼領(lǐng)域，從材料研發(fā)到零部件制造技術(shù)再到服役評(píng)價(jià)，構(gòu)建技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，是上海大學(xué)材料學(xué)院的一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向。
記者：今年2月初，汽車用特殊鋼產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟建設(shè)工作于上海大學(xué)云宣布開始。請(qǐng)您談一下該聯(lián)盟在推動(dòng)汽車用特殊鋼產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展方面所做的工作及取得的進(jìn)展？
董瀚：隨著汽車輕量化和新能源汽車的發(fā)展，要求用于汽車關(guān)鍵零部件的特殊鋼不斷提高強(qiáng)度、韌性、抗疲勞破壞與延遲斷裂、耐高溫、耐腐蝕等性能。經(jīng)過幾代人的奮斗，我國特殊鋼品質(zhì)大幅提高，然而與國外先進(jìn)水平相比仍然有差距，高端材料還需要大量進(jìn)口。汽車用特殊鋼的特殊之處就是其技術(shù)要素貫穿了材料生產(chǎn)、零部件制造、服役失效的全產(chǎn)業(yè)鏈，僅僅關(guān)注上述一個(gè)方面是無法獲得應(yīng)用的。為提升我國汽車用特殊鋼品質(zhì)，推動(dòng)我國汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力，迫切需要組建包括整車設(shè)計(jì)制造企業(yè)、零部件制造企業(yè)、特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)、科研院校在內(nèi)的跨行業(yè)汽車用特殊鋼技術(shù)聯(lián)盟。
為此，上海大學(xué)聯(lián)合中國金屬學(xué)會(huì)倡議組建跨行業(yè)的汽車用特殊鋼產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟。今年2月8日，汽車用特殊鋼產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟正式展開籌建工作。聯(lián)盟立足于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的長三角地區(qū)，服務(wù)于全國。該聯(lián)盟將基于零件設(shè)計(jì)與應(yīng)用、特殊鋼生產(chǎn)、零部件制造、服役評(píng)價(jià)、檢測(cè)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)制定的全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新和超越，促進(jìn)我國特殊鋼產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、推動(dòng)汽車輕量化和特殊鋼高品質(zhì)化發(fā)展。
聯(lián)盟由中國金屬學(xué)會(huì)聯(lián)合上海大學(xué)、鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)等單位共同建設(shè)，依托上海大學(xué)。聯(lián)盟的成員主要包括長三角的特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)、汽車主機(jī)廠、零部件制造廠、科研院校、分析測(cè)試機(jī)構(gòu)等。聯(lián)盟工作的推進(jìn)分專題進(jìn)行，目前率先做起來的是緊固件用鋼和彈簧鋼技術(shù)。
記者：上海大學(xué)作為材料領(lǐng)域的代表院校，請(qǐng)問上海大學(xué)未來在汽車領(lǐng)域用，且符合國家重點(diǎn)新材料范疇的特殊鋼開發(fā)方面有哪些發(fā)展方向？
董瀚：我們需要努力的方面很多。我首先講的是，汽車輕量化是汽車制造的大趨勢(shì)，輕量化首先是保證高強(qiáng)化。提高強(qiáng)度并不難，但高強(qiáng)化首先帶來的問題就是韌性和塑性的下降，另外還有兩個(gè)更重要的失效問題，就是延遲斷裂和疲勞破壞，解決這兩個(gè)問題有一定難度。以高強(qiáng)度緊固件舉例來講，目前國標(biāo)里面要求的緊固件用鋼最高是12.9級(jí)，國內(nèi)外都在加快緊固件用鋼的研究，據(jù)我們了解，國外能生產(chǎn)并應(yīng)用17.8級(jí)緊固件產(chǎn)品。去年上海大學(xué)嘗試研發(fā)了24.8級(jí)的緊固件用鋼，抗拉強(qiáng)度達(dá)到2400MPa，屈強(qiáng)比0.8，疲勞破壞依然是一個(gè)制約問題。所以盡管2200MPa以上的高強(qiáng)度很難突破，但仍然可以達(dá)到，然而后續(xù)的延遲斷裂和疲勞破壞是一個(gè)需要花大氣力去克服的問題。
所以，在汽車領(lǐng)域用鋼發(fā)展方面，要綜合考慮汽車制造業(yè)領(lǐng)域的輕量化、燃油效率、安全性的法律法規(guī)，同時(shí)也要考慮汽車制造的成本以及用戶購買的承受能力，在此基礎(chǔ)上研發(fā)和生產(chǎn)能有效平衡性能、成本等綜合因素的特殊鋼。上海大學(xué)會(huì)充分利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)、長三角地區(qū)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也會(huì)依據(jù)實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化需求為我國汽車用特殊鋼的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
記者：就我國汽車用特殊鋼的發(fā)展而言，哪些品種的研發(fā)和制造已經(jīng)走在世界前列或至少能完全實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代？哪些品種還面臨“卡脖子”問題，亟需有所突破？
董瀚：我國不少汽車用特殊鋼的生產(chǎn)能力已達(dá)到國際先進(jìn)水平，比如興澄特鋼等鋼廠生產(chǎn)的軸承鋼和簾線鋼、南京鋼鐵的非調(diào)質(zhì)鋼和彈簧鋼、中天鋼鐵的冷鐓鋼等，相信未來還會(huì)有更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品面世，促進(jìn)品種繁多的齒輪鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、緊固件鋼等形成汽車制造可以普遍接受的中國標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于你提到的解決“卡脖子”問題，我覺得要分兩個(gè)層面來講，一是哪些是卡在我們的技術(shù)上和質(zhì)量上，如果說我們是自己的生產(chǎn)能力不行，那我們需要趕緊加油，我們需要學(xué)習(xí)，需要填補(bǔ)空白；二是還有哪些產(chǎn)品是我們能生產(chǎn)出來，但卡在認(rèn)證過程上。對(duì)于第二個(gè)層面，舉個(gè)例子，最典型的就是適航認(rèn)證。通不過C919適航認(rèn)證，300M鋼的大飛機(jī)起落架就無法國產(chǎn)化。再比如高鐵的轉(zhuǎn)向架輪對(duì)，馬鋼有能力生產(chǎn)，但是不是能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用又是另外一回事。
對(duì)于這些問題，認(rèn)證過程的嚴(yán)格性和漫長的程序是一個(gè)方面，但另外很重要的一方面，是我們產(chǎn)業(yè)鏈上的特殊鋼企業(yè)形態(tài)與發(fā)達(dá)國家的演變不同，我們的跨越式發(fā)展有別于西方工業(yè)化國家的漸進(jìn)式發(fā)展。材料生產(chǎn)與零件制造和應(yīng)用服役是相互協(xié)同逐漸成長的。我國特殊鋼企業(yè)更關(guān)注材料生產(chǎn)，而零部件企業(yè)只生產(chǎn)零部件，檢測(cè)與評(píng)價(jià)能力相對(duì)較弱，亟需向下延伸或融合。相比之下，國外一些特殊鋼企業(yè)的測(cè)試與應(yīng)用性能評(píng)價(jià)能力非常強(qiáng)，有些企業(yè)既生產(chǎn)材料，也生產(chǎn)零部件，比如主要的高鐵輪對(duì)生產(chǎn)企業(yè)。
需要強(qiáng)調(diào)的是，他們是伴隨著工業(yè)化過程一起成長起來的，我們的后起跨越式發(fā)展的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮與劣勢(shì)克服需要考慮。上面我們提到的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟就是一個(gè)很好的途徑，能夠在一定程度上推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，可以說聯(lián)盟的成立是企業(yè)自身利益的需求，但聯(lián)盟工作的開展也有很大的挑戰(zhàn)，需要尊重市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)律。
具體到“卡脖子”品種，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)用緊固件，國外品牌汽車都使用進(jìn)口緊固件，合資品牌汽車使用進(jìn)口盤條制造緊固件，因?yàn)槠噷?duì)緊固件性能的穩(wěn)定性要求特別高。而大多數(shù)國內(nèi)特殊鋼企業(yè)生產(chǎn)的緊固件用鋼性能指標(biāo)是達(dá)標(biāo)的，但質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性有待提高。除了緊固件用鋼，氣閥彈簧鋼絲也存在同樣的問題。
我覺得，除了要突破“卡脖子”技術(shù)，我國鋼鐵企業(yè)必須進(jìn)行源自基礎(chǔ)研究的自主創(chuàng)新。我國作為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國，應(yīng)該承擔(dān)起全球鋼鐵行業(yè)的引領(lǐng)發(fā)展責(zé)任，可以說，鋼鐵材料的創(chuàng)新是歷史賦予中國的責(zé)任。我國鋼鐵行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展方向是綠色化和智能化。作為鋼鐵企業(yè)，其主業(yè)是生產(chǎn)材料，需要研發(fā)并生產(chǎn)出更多的新型鋼鐵材料。從全生命周期來看，鋼鐵材料本身就是一種綠色材料。我國鋼鐵行業(yè)應(yīng)持續(xù)生產(chǎn)出有利于減碳的新型鋼鐵產(chǎn)品，從而為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
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