當前位置:首頁>行業(yè)資訊>有研復材聶俊輝:讓中國制造“輕裝上陣”
發(fā)布日期:2025-4-10 來源:北京科協(xié)
北京市科協(xié)聯(lián)合北京廣播電視臺、北京科技記者編輯協(xié)會推出“首都科技人”系列宣傳,展示馬海志等20余名科技工作者及團隊在聚焦國家重大需求和“四個面向”時攻堅克難、迎難而上、勇攀高峰的先進事跡和*典型。
本期介紹有研金屬復合材料(北京)股份公司研究開發(fā)部主任聶俊輝,其團隊開發(fā)的微晶硅鋁復合材料,解決了該關鍵材料長期依賴進口的情況。
直升機、航天遙感相機、智能手機、筆記本電腦……從國之重器到智能電子設備,金屬基復合材料滿足著現(xiàn)代科技對新材料性能的多樣化需求,而鋁基復合材料憑借輕量化、高強度、高模量、高導熱、低膨脹、耐疲勞、耐高溫等性能優(yōu)勢,在航空航天、航海、電子通信等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。
近日,在北京市科協(xié)、北京科技記協(xié)組織的“首都科技人”宣傳活動中,有研金屬復合材料(北京)股份公司(以下簡稱有研復材)研究開發(fā)部主任聶俊輝作為鋁基復合材料研究與應用的專家,接受了記者采訪。
披荊斬棘
讓進口材料成為“過去時”
“我小時候就對航空很感興趣,好奇飛機為什么可以飛到天上!闭f起與材料的緣分,聶俊輝回憶,“后來我從新聞中知道了很多材料專家的故事,比如中國科學院和中國工程院院士師昌緒,就更加確定了自己熱愛的是什么。”
師昌緒為航空發(fā)動機研發(fā)耐高溫材料的故事深深感染了聶俊輝,加上自己對材料的濃厚興趣,他堅定地選擇了報考材料專業(yè)。從北京科技大學博士畢業(yè)后,聶俊輝進入有研復材,正式開始了自己的材料研發(fā)之路。
“我主要研究的是鋁基復合材料。”聶俊輝介紹,“鋁基復合材料就是以鋁合金為基體,在鋁里加入一些增強相,比如陶瓷、碳納米管、石墨烯等顆粒,做成一種新的材料!
鋁合金這樣強度較低的材料,在我們?nèi)粘I钪锌梢杂脕碜鲩T窗、炊具、體育器材等,但如果放到航空航天領域,其強度就遠遠不夠了。如何把材料的強度、模量等性能提高,讓它不易變形的同時又可以減輕重量?鋁基復合材料應運而生,它具有優(yōu)異的綜合性能,有鋁合金的密度、45#鋼的強度和鈦合金的彈性模量。
要研制出高性能的粉末冶金鋁基復合材料與零部件,必須攻克全流程制備技術。首先將金屬粉末與陶瓷顆粒進行超均勻混合,形成新的復合粉體,然后將復合粉末燒結成大尺寸坯料,再根據(jù)實際應用加工成各種零件。為了將粉末原材料制備、粉末冶金制坯、構件塑形變形、精密機加工與表面處理整個技術流程全部打通,聶俊輝傾注了大量心血。
聶俊輝在研磨設備前工作
“航空航天等國家重大工程對新材料的性能要求非常高,必須把構件的全流程制備工藝技術路線全部打通,才能夠?qū)崿F(xiàn)應用!甭櫩≥x說。
高性能鋁基復合材料的成功研發(fā),極大提高了我國在材料領域的自主性。比如直升機旋翼系統(tǒng)的承力結構件,對材料的穩(wěn)定性和可靠性有極高的要求,鋁基復合材料是*佳的選擇。而在過去很長一段時間內(nèi),我國只能從國外進口該材料,長期受制于人。通過國產(chǎn)化自主研制,有研復材實現(xiàn)了直升機用高強韌、耐疲勞鋁基復合材料承力結構件的國產(chǎn)化替代。
此外,聶俊輝團隊開發(fā)的微晶硅鋁復合材料,也在我國某半導體制造裝置上通過了考核驗證,解決了該關鍵材料長期依賴進口的情況。
“團戰(zhàn)”時刻
攜手闖過技術“無人區(qū)”
入職有研復材后的10年時間里,聶俊輝主要從事國防軍工產(chǎn)品用鋁基復合材料的研發(fā)工作。直到2022年,他的職業(yè)生涯迎來了新的挑戰(zhàn):開發(fā)手機、筆記本電腦等3C領域用的新型關鍵材料,進行鋁基復合材料軍轉(zhuǎn)民應用。
與軍工產(chǎn)品顯著不同,手機等電子產(chǎn)品對“輕”和“薄”提出了迫切的需求。如何做輕、做?歸根結底在于所用的材料。這些材料在滿足輕薄需求的同時,還得具有足夠的強度和剛度,以保證產(chǎn)品不易變彎和折斷。
聶俊輝回憶,面對電子產(chǎn)品對鋁基復合材料更高的技術要求,除了需要開發(fā)新材料,還需要研制產(chǎn)品成型加工所需的專用設備與裝置。
“做軍工產(chǎn)品的節(jié)奏比較慢,從選型到定型,一般需要三至五年,甚至更長的時間!甭櫩≥x說,“但是民用產(chǎn)品不同,尤其是手機等智能設備,它們的更新?lián)Q代特別快,這就要求新材料必須在一年甚至半年內(nèi)開發(fā)出來!
聶俊輝帶領團隊攻堅克難,用半年左右的時間,成功開發(fā)出了手機電池倉用厚度0.2毫米以下的鋁基復合材料箔材,為應用打下了堅實的基礎。
新型鋁基材料箔材開發(fā)出來了,但如何在短時間內(nèi)實現(xiàn)手機零部件對材料大批量應用需求,是聶俊輝面臨的另一個挑戰(zhàn)。手機產(chǎn)品具有“上量即海量、海量即質(zhì)量”的特點,這意味著在產(chǎn)品大批量供貨過程中,如果出現(xiàn)質(zhì)量問題,會造成更大的損失和嚴重的后果。因此,在進行前端設計的時候,就必須選擇合適的工藝生產(chǎn)路線,從多方面進行質(zhì)量把控,將問題前置。
這個項目涉及近十個新的關鍵技術,很多都是聶俊輝及其團隊之前從未涉足過的。如何闖過關鍵技術的“無人區(qū)”?聶俊輝介紹,要在短時間內(nèi)開發(fā)一個從沒開發(fā)過的材料,靠的不光是理論基礎,還需要多年來的實踐經(jīng)驗,加上敢拼搏、不怕苦的精神。
為了調(diào)動團隊的積極性,聶俊輝凡事親力親為,帶著大家攻克一個又一個難題。為了打通產(chǎn)業(yè)鏈、按時完成任務,聶俊輝帶領團隊犧牲了無數(shù)的休息時間,甚至春節(jié)期間也幾乎沒有休息,大年初二就趕回來繼續(xù)工作。
聶俊輝在車間向團隊講授鋁基復合材料鍛壓成型
團隊協(xié)作是項目成功的關鍵。有研復材有專家資源優(yōu)勢,在有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈上下游都有豐富的經(jīng)驗,而年輕人擁有出色的執(zhí)行能力!袄贤咎峁├碚摵图夹g的指導,年輕人保質(zhì)保量地執(zhí)行!甭櫩≥x說,“大家都抱著必勝的信心凝聚在一起,*終才能把一件事做成!
*終聶俊輝帶領團隊自研積累了幾十種配方類型,成功研發(fā)出僅0.2毫米超薄超輕金剛鋁材料,成功應用于手機電池倉和筆記本電腦的風扇支撐板。這種金剛鋁材料的剛度比航空級鈦合金提升53%,重量比不銹鋼降低64%,使得電池倉整體減重5.4克。
“作為一個科研工作者,非常希望自己的價值有所體現(xiàn)!甭櫩≥x說,“當看到大家在使用我們的科研成果,這是極大的鼓舞,比任何物質(zhì)獎勵都能激發(fā)我們的斗志。”
來源:光明網(wǎng)
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