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【人民政协报】张福成:关键的零部件得是中国制造
2018-04-28     (点击: )

“怎么把实验室的技术转化为产品?”回答这个问题时,科研工作者张福成也采用了同样的手势,但含义不同:“实验室里的一项技术好比大拇指,要想让它变成拳头产品,还需要付出其他四个指头的努力。”

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◆张福成简介:

第十二、十三届全国政协委员,民盟河北省委副主委。现为燕山大学副校长、材料科学与工程学院博士生导师、教授,亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室学术带头人,冷轧板带装备及工艺国家工程技术研究中心学术带头人。

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4月11日上午,史上最快的“复兴号”京沪高铁正式开启。在350公里/小时的运行速度下,人们往返间距1300多公里的京沪双城,只需要4个多小时。

这样的速度,在20年前是不可想象的。

1997年4月1日全国铁路第一次大提速之前,人们还习惯枕着“咣当咣当”的铁轨声,在平均不到50公里的时速中,体味着慢的时光。

即使其后到2007年这十年间的六次大提速,也是从“慢慢游普铁”到“中高级普铁”再到“快速铁路”的一个积蓄发展过程,为高速铁路发展预备“热身”。

如今,经过整10年的高铁时代,中国高铁已经以每小时350公里的时速,呼啸着冲出国门,奔向世界,以不断刷新的“中国速度”赢得世界的瞩目。

说起中国高铁技术飞速进步所引发的巨大经济、社会发展效应,很多人会竖起大拇指,“棒!”

“怎么把实验室的技术转化为产品?”回答这个问题时,科研工作者张福成也采用了同样的手势,但含义不同:“实验室里的一项技术好比大拇指,要想让它变成拳头产品,还需要付出其他四个指头的努力。”

这个比喻,正是张福成埋头金属材料研发制造20多年的工作映照。在高速铁路发展的背后,有着他冲破国外技术制约、拼搏努力实现工业技术弯道超车的“中国制造”故事。

拇指的技术和四个指头的努力

“铁路要提速”的理念一经提出,高速、重载、无缝铁路的具体要求就摆上了决策者的桌面。但令人挠头的是,现实往往矮理想半截。

其中一项涉及材料工程的技术难题摆在眼前:高锰钢辙叉和高碳钢钢轨由于材料性能差异大,无法焊接到一起。铁路运行速度高时,最关键的安全隐患就是接缝问题。

“整个铁路轨道就两种部件,钢轨和辙叉。当时很多高校、院所和企业都在攻关两者的焊接技术。”张福成清楚地记得,当时只有奥地利和法国拥有这项焊接技术,他们得知中国高铁想要提速,就开出了高价:入门费要1000万美元,每焊一个辙叉,就要提一份钱。“这相当于将焊接产生的效益全部拿走了,非常勒脖子!”

1996年,山海关桥梁厂(现在的中铁山桥集团有限公司)来到张福成所在的燕山大学,以打擂台的方式招标。初生牛犊不怕虎,硕博课题都是研究高锰钢的张福成与企业签订了合同,接手了这项重点攻关项目。

启动项目后,进展并不顺利。先是采用了几种焊接都没有成功,不断改工艺。后来,每次做小试件实验时还不错,但到了生产性实验环节总出问题。尤其落锤实验,一吨重的铁块在三米高处以自由落体速度砸焊缝。三次没断就成功了。

在实际辙叉焊接接头性能检测野外实验时,当时原铁道部来了不少人前来观摩,张福成很紧张,新闻工作人员在二楼的小房檐上架了台摄像机,以便记录实验全貌。

可惜,只砸了一次就失败了。

技术难度在于,高锰钢和高碳钢这两种材料的物理性质、组织结构包括相变规律是完全不一样的。高碳钢焊接要求缓冷,高锰钢焊接却要求快冷。

张福成开始试着从人文角度去思考:“要把他们焊接在一起,就好像让两个性格差异很大的人做好朋友,如果有一个性格温和的人做中间人……”沿着这个思路,张福成发明了一种梯度过渡焊接材料,通过对核心元素的调整,改变这种材料的物理参数,使其性能介于两者之间,再使用闪光焊的办法,分别焊接两次。

这一次,成了。

2000年,张福成为这项名为“高锰钢辙叉与高碳钢钢轨焊接梯度材料和闪光焊接工艺”的技术申报了专利。

至今,这项专利作为中铁山桥集团有限公司的最重要专利,“陈设在企业展示大厅里展示的所有专利证书的最前面位置”。成功以后上到试用,又经过两三年时间得到原铁道部认可,项目开始上马。

目前,我国铁路线路上使用的50%高锰钢辙叉都采用该技术制造,通过这项技术焊接的高锰钢辙叉产品还出口到澳大利亚、韩国、香港等20多个国家和地区。

技术转化为产品,投入到相关应用上,这一次,并不是张福成的初体验。

1989年,硕士还没毕业的张福成就和同学一起,用金属喷涂技术搞起了创业,那时,他仅仅模糊感觉到,“这是一个挣钱的买卖”。

机械装备通常都很大很贵重,在秦皇岛港口,张福成看到输送煤炭装备中的传动零部件磨损得很严重,磨损失效后的零部件一堆一堆地搁置着。“浪费啊!”

张福成掌握的喷涂技术,不仅在材料表面喷一层耐腐蚀的东西以保护材料,还可以对已经磨损的工件“长长尺寸”。后来,这种既环保又低成本的使部件再生的技术,被称为“绿色制造”。

当时,张福成就看好喷涂技术的前景,他买了两套设备和一些喷涂材料,“试试!”再后来,他带着自己学生到处做喷涂、搞维护,赚的钱补充科研经费。

上学阶段创造的经济效益让他尝到了甜头,从此开始注重技术的转化和应用。从这方面来说,张福成属于高校里的先行者。

说到现在的技术产品推广为什么不如人愿?张福成套用了一句山东老家的土话:“麻秆儿打狼,两头害怕。”

麻秆儿和狼对峙的态势,用来形容应用技术的企业方和技术持有人员再合适不过。

——“花了这么多钱用你这个技术,技术不行怎么办?”

——“万一企业用了我的技术,不给钱怎么办?”

“要想迈过第一道互相考验的坎儿,两方必须有一方退让一步。”张福成就自己的经验认定,“只要技术见效了,对方不会不讲信用。”他自己就是那个退让一步的角色。

“不怕吃亏吗?”

张福成有太多感触:“2016年我们国家专利数量有80万件,远超美国30万件。但有多少技术实际运用到生产呢?我的技术能推广应用,为国家作出贡献,我高兴。”

“关键的零部件得中国人自己制造”

身处钢铁这个传统行业多年,张福成深知新材料的不断涌现对传统材料的冲击有多大。在传统材料技术创新创造的难度升级情况下,张福成主持完成的《超细贝氏体钢制造关键技术及应用》成果,在1月8日的国家科学技术奖励大会上获得国家技术发明二等奖,更显分量之重。

这不是张福成第一次获国家科技大奖。上一次在2002年,他主持完成的《耐磨奥氏体锰钢化学成分和热加工工艺优化》成果荣获国家科技进步二等奖。

北京领完奖,张福成没有回到学校接受师生的庆贺,而是直接飞往长沙,去科研合作单位继续进行课题攻关。

也曾在言谈中流露出对国外学者“8小时之外”钓鱼、摄影悠哉生活的羡慕,但那只是一瞬。更多时候,他津津乐道的是对中外差距反向拉大的欣慰。

尤其谈起去年的爱尔兰之行的见闻,他连贯的语速中不加停顿:“爱尔兰的高等教育一直走在世界前列,这次看到,他们做的一些事我们国家都在做。从学校管理角度我国已经接轨国际,科学技术方面我国发展飞速。”

就张福成个人来说,在2009年获得国家杰出青年科学基金后,内在的压力陡然加大,反而进入不待扬鞭自奋蹄的加倍努力状态。由此成果也“噌噌地往上翻”———发表学术论文300多篇,被SCI引用1300多次,H因子为20,获得国家发明专利50项……

攻坚克难,是科研技术人员的职业性格。张福成又盯上了另一个难题——轴承钢。

天上飞的,地上跑的,所有要动的机器中,必然离不开轴承。因此,轴承被看做工业制造的核心部件。轴承制造水平,通常被当做衡量一个国家科技水平工业实力的重要标准。

世界上的工业强国无一例外都是轴承研发制造强国。

中国是钢铁大国也是轴承制造大国,但高端轴承仍然被世界工业强国所垄断。中国人引以为傲的高铁列车国产化率已达90%以上,但支撑机车运行的轴承却大都依靠进口。

“十三五”规划提出,实施《中国制造2025》,推行工业抢基工程。就是说,“关键的零部件必须中国人自己制造。”

轴承钢的氧含量、氢含量能制造到什么水平,碳化物控制在什么水平,这都是张福成在研发“低成本、高性能”的轴承制造新技术时,需要考虑的技术难题。

张福成所在的燕山大学脱胎于哈尔滨工业大学,其工程学、材料科学2个学科进入ESI排名全球前1%。依托强有力的技术团队,张福成希望将我国轴承的生产技术达到世界领先水平,形成核心技术和自主知识产权,从而打破国外的核心技术垄断。

实现这个希望,需要经年累月的心血投入。2012年,张福成承担了国家863重点项目,当时目标对应的是大功率风电轴承。到处树立的风电杆当中,核心技术就两个:电控系统和轴承系统。

经过几年的技术攻关,“从3兆瓦以上的风电轴承全部进口”到能够自主研发“6兆瓦的国产风电轴承”,现在正努力往高铁上使用。

“现在我国高铁使用的轴承技术不仅全部进口,甚至到了国外公司派人跟踪,坏了的轴承必须全部回收的地步。对方提供100套轴承,你就得返回100套残体。”当张福成认识到核心技术这么受制于人,他带领团队再次埋下头搞科研,在国际上率先发明了渗碳和高碳纳米无碳化物贝氏体轴承钢及其热处理技术。成果已经批量应用在风电、轧机、矿山机械等苛刻重载环境,且使用寿命大幅提高。

“我们发明的三个轴承用钢种,也分别纳入国家标准和冶金行业标准,其中贝氏体相变热处理技术已纳入国家标准和机械行业标准。”中国轴承工业协会还命名这种轴承为“第二代贝氏体轴承”,并在“十三五”期间重点推广该技术。“这个技术是在跟国外赛跑,不仅确立了国际行业地位,还打乱了国外垄断态势。”

习惯将激情放在心中,不断警醒自己向前探索未知,这既是长年的科研工作带给张福成的性格滋养,也是时间馈赠给他的一种沉淀方式。即使说起成绩,张福成依然一脸沉稳,毫无张扬之色。

“要有一些批判精神”

在张福成的学术助手、燕山大学副教授杨志南口中,至少10年前的张福成和现在是有所不同的。

“那时张老师对我们男生犯错,真的是狠狠地训,比较直接。”10年前,杨志南就投入张福成门下,成为他的硕博研究生。现在两人已经磨合得亦师亦友,但在当时,杨志南如大多数学生一样,普遍惧怕严厉的老师。直到后来的工作中,他渐渐发觉到严厉背后的善意和爱护。

“我们的科研工作以应用技术研究为方向,数据一致性要精确可靠,才能投入到实际应用中。”如今,开始带研究生的杨志南也正在体会着老师当年带学生的烦恼,“我们一直在探索一个未知的东西,它的结果往往很有意思。但如果前期没有经过严格训练,后期的工作是没有条理的。”

这正如巴菲特说过的,“习惯是如此之轻,以至于无法察觉。又是如此之重,以至于无法挣脱。”习惯从何而来?

学院楼里的四层电梯是货物电梯,虽然写着严禁乘坐,也有一些学生对此无视。一般的导师不会管得太具体,但张福成却要求自己的团队成员讲规矩,不是搬运设备坚决不能乘坐货梯。

龙晓燕在报考张福成的博士生时,并不认识他,只知道“A楼有个大辙叉是他做的”,想着怎么也是个60岁的老学者吧,一见面才惊觉,“这么年轻!”

2002年拿到国家科技进步奖时,张福成还不到40岁。

虽然今年54岁的张福成还是比同龄人略显年轻,但年岁渐长,他更加爱惜学生,从严师慢慢蜕化成一个有点唠叨的慈父。“大师兄”杨志南笑着说,“他们也是赶上了好时候。”这些年,随着实力的增强,张福成不吝对博士生的培养,每年他都会派一个学生出国参加国际会议,以开阔这些未来学者的国际眼界。但在一开始,张福成给他们改文章时,也是经常改着改着,血压就上来了。

探索自然规律的路走得越久,张福成发现,自然科学和社会科学是相通的。“哲学的任务是发现客观规律,这客观规律就包括了自然规律和社会规律。”他思忖着说。

马克思主义的精髓是批判思维。西方很多学者不一定信仰马克思主义,但却看到了马克思批判思维和批判精神的价值。法国学者德里达有一段话,“无论如何得有某个马克思,得有他的才华,至少得有他的某种精神。”

某种精神指的就是批判精神。张福成深度认同这种精神存在的必要性。

“培养学生,就是要培养学生的批判精神,从学术角度讲这很重要。”实际上,在政协提建议,也是需要带有一定的批判精神。“现在政府公务员都是经过层层选拔出来的精英,要想在他们的工作中挑毛病找不足,实际是很难。”张福成说,这就需要脑袋里总有一根弦,看到这个事应该解决,就要想办法表达出来。

2006年起,张福成担任燕山大学副校长,参与学校管理工作。分管国际合作处的他对校聘的外教群体情况掌握得比较全面,随着社会上“黑外教”案件频发,他自发调研发现,目前我国没有明确针对外籍教师的法律法规,只在教师法中设了一条授权条款,授权教育部制定外籍教师的聘任办法。已有的相关规定和办法也多为程序性规定,对聘任标准、准入原则、管理方式、权利义务的确定,均缺乏明确的法律规定。

张福成就此专门写了一件《关于完善立法,加强监管,规范我国外籍教师聘任与管理的提案》,条理清晰,分析到位,办法可行,被评选为十二届全国政协优秀提案。

同样的一股精神在外能获得肯定和认可,可用在家务当中,就被夫人诟病为“挑毛病”。说到这儿,张福成自己也呵呵笑了。

从底层向上层运动者

张福成出生在东北吉林农村,是从一所公社中学走出来的唯一一个大学生。“我考上全国重点大学在这所中学来说,是空前绝后的。”之所以这么说,是在他之前,还没有学生考上过全国重点大学;而在他之后多年也没有,今天这个学校已经没有了。

我上大学前,“物理、化学实验都没做过。”张福成回忆自己高考那年的物理题,因为题特别难,好多人都只得了30多分,他得了89分。“丢分的那道实验题不会。”

1982年考上大学,1986年毕业,张福成又以成绩排名第一获得研究生免试推荐,1990年又被导师赏识,推荐到哈尔滨工业大学读了博士。

说起自己上学时的一路顺利,张福成淡淡道:“从农村出来的,能吃苦一些。”

但在家庭中,他扮演的是一个城镇化探路者的角色。

兄弟姐妹6个中,张福成作为唯一一个大学生,也是世俗意义上最出息的一个。根据个体经验,张福成也极为认同,“农村孩子上大学,是实现人生多赢的一个渠道。”

张福成自己带的不少学生来自农村。每次开学、放假时,他都会把学生组织在一起跟他们强调安全意识,同时不忘询问家里的情况。遇到生病有变故的,他都会解囊相助。

底层的生活经验让他更懂得关心人,也更重旧情。

每年,张福成都会回自己出生的那块土看看,“尽管父母已经不在了,但还有从小一起长大的小伙伴,碰在一起喝喝小酒。”

早在中国古代社会中,关于人才从社会底层往上层运动就有宋诗为证,“朝为田舍郎,暮登天子堂。将相本无种,男儿当自强。”

纵观社会发展的历史潮流,社会进步都是由底层向上层运动推动的。在中国近代,从底层成为领袖的最具代表性的人物就是毛泽东。

说起毛泽东,张福成以“那真是个神”表达自己的崇敬之情。崇敬的理由不仅仅出于燕山大学建校的历史渊源。

上世纪50年代,苏联帮助我国建设重工业,因此我国在齐齐哈尔市富拉尔基区成立了第一重型机械厂(现在的第一重型机械集团)。

建成后,毛泽东说,光有企业不行,要有大学,得搞产业和大学(产学研)合作。这个提法在那个年代是非常超前的。在此背景下,哈工大响应号召,把水机系和重型机械系两个专业的老师和在读学生连根拔起,搬到富拉尔基成立了哈尔滨工业大学重型机械学院,后来独立办学叫东北重型机械学院。1985年搬迁到秦皇岛更名为燕山大学。

今天,中国要实现真正强起来,各行各业更加需要这番起家创业的首创精神。

在张福成参与的“中国制造”历程里,摆在他面前最多就是困难和艰辛,但他说得最少的也是困难和艰辛。

“不畏艰辛,一路向上”写起来不过8个字,张福成的科研攀登一步一步扎实走了20多年。

就像他业余时间里,经常带着学生攀岩登峰一样,山路越往上走越艰难也越消耗体力,但山顶的风光,是站在山脚臆想不出来的。(韩雪)

                                                                         [责任编辑:潘兴彪]

                                                                          (编辑/刁金强)

新闻来源链接:http://rw.zgzx.com.cn/2018-04/24/content_9748407.htm

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