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(tuán)隊(duì)在聚焦國家重大需求和“四個(gè)面向”時(shí)攻堅(jiān)克難、迎難而上、勇攀高峰的先進(jìn)事跡和*典型。

本期介紹有研金屬復(fù)合材料（北京）股份公司研究開發(fā)部主任聶俊輝，其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微晶硅鋁復(fù)合材料，解決了該關(guān)鍵材料長期依賴進(jìn)口的情況。

直升機(jī)、航天遙感相機(jī)、智能手機(jī)、筆記本電腦……從國之重器到智能電子設(shè)備，金屬基復(fù)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(fù)合材料憑借輕量化、高強(qiáng)度、高模量、高導(dǎo)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(lǐng)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(fù)合材料（北京）股份公司（以下簡稱有研復(fù)材）研究開發(fā)部主任聶俊輝作為鋁基復(fù)合材料研究與應(yīng)用的專家，接受了記者采訪。

披荊斬棘

讓進(jìn)口材料成為“過去時(shí)”

“我小時(shí)候就對航空很感興趣，好奇飛機(jī)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(xué)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(jī)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(jiān)定地選擇了報(bào)考材料專業(yè)。從北京科技大學(xué)博士畢業(yè)后，聶俊輝進(jìn)入有研復(fù)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(fù)合材料�！甭櫩≥x介紹，“鋁基復(fù)合材料就是以鋁合金為基體，在鋁里加入一些增強(qiáng)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(qiáng)度較低的材料，在我們?nèi)粘Ｉ�活中可以用來做門窗、炊具、體育器材等，但如果放到航空航天領(lǐng)域，其強(qiáng)度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。如何把材料的強(qiáng)度、模量等性能提高，讓它不易變形的同時(shí)又可以減輕重量？鋁基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，它具有優(yōu)異的綜合性能，有鋁合金的密度、45#鋼的強(qiáng)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(fù)合材料與零部件，必須攻克全流程制備技術(shù)。首先將金屬粉末與陶瓷顆粒進(jìn)行超均勻混合，形成新的復(fù)合粉體，然后將復(fù)合粉末燒結(jié)成大尺寸坯料，再根據(jù)實(shí)際應(yīng)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(gòu)件塑形變形、精密機(jī)加工與表面處理整個(gè)技術(shù)流程全部打通，聶俊輝傾注了大量心血。

聶俊輝在研磨設(shè)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(gòu)件的全流程制備工藝技術(shù)路線全部打通，才能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用�！甭櫩≥x說。

高性能鋁基復(fù)合材料的成功研發(fā)，極大提高了我國在材料領(lǐng)域的自主性。比如直升機(jī)旋翼系統(tǒng)的承力結(jié)構(gòu)件，對材料的穩(wěn)定性和可靠性有極高的要求，鋁基復(fù)合材料是*佳的選擇。而在過去很長一段時(shí)間內(nèi)，我國只能從國外進(jìn)口該材料，長期受制于人。通過國產(chǎn)化自主研制，有研復(fù)材實(shí)現(xiàn)了直升機(jī)用高強(qiáng)韌、耐疲勞鋁基復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)件的國產(chǎn)化替代。

此外，聶俊輝團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微晶硅鋁復(fù)合材料，也在我國某半導(dǎo)體制造裝置上通過了考核驗(yàn)證，解決了該關(guān)鍵材料長期依賴進(jìn)口的情況。

“團(tuán)戰(zhàn)”時(shí)刻

攜手闖過技術(shù)“無人區(qū)”

入職有研復(fù)材后的10年時(shí)間里，聶俊輝主要從事國防軍工產(chǎn)品用鋁基復(fù)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(jī)、筆記本電腦等3C領(lǐng)域用的新型關(guān)鍵材料，進(jìn)行鋁基復(fù)合材料軍轉(zhuǎn)民應(yīng)用。

與軍工產(chǎn)品顯著不同，手機(jī)等電子產(chǎn)品對“輕”和“薄”提出了迫切的需求。如何做輕、做薄？歸根結(jié)底在于所用的材料。這些材料在滿足輕薄需求的同時(shí)，還得具有足夠的強(qiáng)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(fù)合材料更高的技術(shù)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(shè)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(shí)間�！甭櫩≥x說，“但是民用產(chǎn)品不同，尤其是手機(jī)等智能設(shè)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(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，用半年左右的時(shí)間，成功開發(fā)出了手機(jī)電池倉用厚度0.2毫米以下的鋁基復(fù)合材料箔材，為應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

新型鋁基材料箔材開發(fā)出來了，但如何在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)手機(jī)零部件對材料大批量應(yīng)用需求，是聶俊輝面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)。手機(jī)產(chǎn)品具有“上量即海量、海量即質(zhì)量”的特點(diǎn)，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(yán)重的后果。因此，在進(jìn)行前端設(shè)計(jì)的時(shí)候，就必須選擇合適的工藝生產(chǎn)路線，從多方面進(jìn)行質(zhì)量把控，將問題前置。

這個(gè)項(xiàng)目涉及近十個(gè)新的關(guān)鍵技術(shù)，很多都是聶俊輝及其團(tuán)隊(duì)之前從未涉足過的。如何闖過關(guān)鍵技術(shù)的“無人區(qū)”？聶俊輝介紹，要在短時(shí)間內(nèi)開發(fā)一個(gè)從沒開發(fā)過的材料，靠的不光是理論基礎(chǔ)，還需要多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加上敢拼搏、不怕苦的精神。

為了調(diào)動團(tuán)隊(duì)的積極性，聶俊輝凡事親力親為，帶著大家攻克一個(gè)又一個(gè)難題。為了打通產(chǎn)業(yè)鏈、按時(shí)完成任務(wù)，聶俊輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)犧牲了無數(shù)的休息時(shí)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(tuán)隊(duì)講授鋁基復(fù)合材料鍛壓成型

團(tuán)隊(duì)協(xié)作是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。有研復(fù)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(yàn)，而年輕人擁有出色的執(zhí)行能力�！袄贤�志提供理論和技術(shù)的指導(dǎo)，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(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(yīng)用于手機(jī)電池倉和筆記本電腦的風(fēng)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(gè)科研工作者，非常希望自己的價(jià)值有所體現(xiàn)。”聶俊輝說，“當(dāng)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(jiǎng)勵(lì)都能激發(fā)我們的斗志。”

來源：光明網(wǎng)

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