中國(guó)夢(mèng)的核心是工業(yè)現(xiàn)代化，先進(jìn)制造業(yè)是工業(yè)現(xiàn)代化的支柱，高端機(jī)械裝備制造是強(qiáng)國(guó)的標(biāo)志，直接關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)繁榮、國(guó)家安全建設(shè)和科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。第四次工業(yè)革命號(hào)角的吹響讓中國(guó)制造業(yè)迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。不可否認(rèn)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)取得了令人矚目的成就，但與世界先進(jìn)水平相比，仍存在較大差距，“大而不強(qiáng)”是目前不爭(zhēng)的事實(shí)。如何提升我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，邁向全球價(jià)值鏈的高端？如何加快我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的步伐？面對(duì)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，材料和制造技術(shù)將何處何從？

    11月2日，在中國(guó)工程院化工、冶金與材料工程第十一屆學(xué)術(shù)會(huì)議期間，帶著這一系列的疑問(wèn)，記者有幸采訪到了抗疲勞制造締造者、金屬材料科學(xué)家、中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院研究員、中國(guó)工程院院士趙振業(yè)。趙院士憂國(guó)憂民、語(yǔ)風(fēng)犀利率真令記者肅然起敬。整個(gè)采訪過(guò)程嚴(yán)肅而祥和，記者被這位79歲科學(xué)家濃烈的愛(ài)國(guó)熱忱和堅(jiān)毅的科研精神所深深地感染！

    趙振業(yè)院士

    潛心科研釀碩果  赤忱丹心報(bào)祖國(guó)

    趙振業(yè)出生在中華文明的發(fā)祥地之一河南省原陽(yáng)縣，求學(xué)于西北工業(yè)大學(xué)金屬學(xué)及熱處理專業(yè)，學(xué)成后北上京城，在西山腳下的中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)北京航空材料研究院（以下簡(jiǎn)稱“航材院”）幾十年如一日從事航空超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用研究，并成為國(guó)內(nèi)外知名的金屬材料科學(xué)家。

    1961年，23歲的趙振業(yè)畢業(yè)后被分配到航材院。他回憶說(shuō)，很慶幸一接觸工作便投入了我國(guó)第一個(gè)12%Cr鋼的研究。跟著老一輩研究人員學(xué)步，而且一學(xué)就是十多年。作為一個(gè)主要參研者，看到親自創(chuàng)造的綜合性能優(yōu)于國(guó)外同類合金的新鋼種，并先后在三個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、輪盤應(yīng)用并取得成成功，他感到自豪！回味在那場(chǎng)“文化大革命”中日夜兼程走完的從合金設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、工業(yè)試制到發(fā)動(dòng)機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)研究、構(gòu)件制造、演示與生產(chǎn)全過(guò)程，從中學(xué)到的知識(shí)，積累的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)的勤學(xué)習(xí)慣和研究創(chuàng)新啟蒙，他認(rèn)為不僅很值得，而且是終生受益！

    1975年起，他受命主持研究航空中溫超高強(qiáng)度鋼，步入新的研究領(lǐng)域，開(kāi)始獨(dú)立研究。當(dāng)時(shí)除了美國(guó)把熱作模具鋼H11用作飛機(jī)構(gòu)件外，世界上還沒(méi)有一個(gè)真正的航空中溫超高強(qiáng)度鋼。他從研究二次硬化和強(qiáng)韌化基本理論出發(fā)，在相變、熱處理、力學(xué)性能、工藝性能等系統(tǒng)探索基礎(chǔ)上，研究成功38Cr2Mo2VA中溫超高強(qiáng)度鋼。由于巧妙地利用了Mo元素的強(qiáng)二次硬化效應(yīng)，少量Cr元素與Mo配伍能壓低Mo的硬化峰值，減少其對(duì)基體韌性的傷害程度，調(diào)整鋼的韌性；少量Cr還可以提高M(jìn)o硬化峰前的硬度，調(diào)整鋼的回火曲線，拓寬回火溫度范圍等特性，不僅達(dá)到了超高強(qiáng)度、綜合力學(xué)性能良好、耐溫高達(dá)500℃，而且，合金元素總添加量不足5%，從而將中溫超高強(qiáng)度鋼由中合金體系降為低合金體系。新鋼種的研究成功，解決了飛機(jī)后機(jī)身超溫超重的選材問(wèn)題，還歷練了他自主創(chuàng)新的能力和智慧，并獲得國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)。

    起落架是飛機(jī)的第一關(guān)鍵構(gòu)件，疲勞性能要求很高。長(zhǎng)期以來(lái)，起落架壽命短，故障多，一直是困擾我國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展和安全可靠使用的難題。1983年秋，他開(kāi)始主持超高強(qiáng)度鋼300M長(zhǎng)壽命起落架應(yīng)用研究課題。首先結(jié)合我國(guó)熔煉設(shè)備和技術(shù)現(xiàn)狀提出“提純?cè)牧?，降低硫含?rdquo;、“鐓－拔開(kāi)坯”技術(shù)路線建議，與撫順?shù)搹S創(chuàng)新提純技術(shù)，于1985年一舉達(dá)到美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)物水平，開(kāi)拓了一條自己的冶金技術(shù)路線，中國(guó)航空超高強(qiáng)度鋼開(kāi)始走上了VIM＋VAR雙真空熔煉的高純道路。300M鋼是世界最好的起落架鋼，強(qiáng)度高，韌性良好，固有（應(yīng)力集中系數(shù)Kt＝1）疲勞強(qiáng)度高，用作起落架可做到體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、使用可靠。但是，其突出缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力集中敏感和氫脆敏感。如不解決，非但不能滿足起落架要求、充分發(fā)揮其超高強(qiáng)度優(yōu)越性，還會(huì)潛在災(zāi)難性隱患。為此，提出了發(fā)展材料應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)思路，從抗疲勞原理出發(fā)，設(shè)計(jì)了長(zhǎng)壽命起落架的總體技術(shù)方案。研究并提出一種“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念，創(chuàng)新了抗疲勞應(yīng)用技術(shù)體系，即表面完整性機(jī)械加工技術(shù)體系、表層組織再改造性技術(shù)體系、表面完整復(fù)合防護(hù)技術(shù)體系、構(gòu)件細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)體系和（分課題負(fù)責(zé)人為主創(chuàng)新的）10多項(xiàng)先進(jìn)工藝。這些技術(shù)克服了300M鋼的兩項(xiàng)弱點(diǎn)，回復(fù)了因應(yīng)力集中喪失的疲勞強(qiáng)度，抑制和防止了氫脆。用國(guó)產(chǎn)300M鋼制造起落架的疲勞壽命一舉達(dá)到5000小時(shí)未失效，增加載荷30％再繼續(xù)試驗(yàn)至6000小時(shí)仍未失效。這一結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了課題規(guī)定3000小時(shí)指標(biāo)，也超過(guò)了國(guó)外同類起落架5000小時(shí)最高規(guī)定壽命指標(biāo)。如今，起落架已廣泛應(yīng)用于多種飛機(jī)，使用至今無(wú)任何故障。長(zhǎng)壽命起落架研究成功開(kāi)拓了一條材料應(yīng)用研究道路，又增添了超越國(guó)外先進(jìn)水平的經(jīng)歷和能力。該研究獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

    我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，飛機(jī)需要在極端海洋氣候環(huán)境中服役，他摒棄了國(guó)外的超高強(qiáng)度鋼發(fā)展道路和認(rèn)識(shí)，堅(jiān)持研究發(fā)展超高強(qiáng)度不銹鋼，解決腐蝕問(wèn)題，提高全壽命期經(jīng)濟(jì)可承受性發(fā)展方向。經(jīng)過(guò)幾年強(qiáng)韌化機(jī)理探索，初步獲得三個(gè)新機(jī)理：超細(xì)馬氏體板條、超細(xì)沉淀相M２C、Fe2Mo和逆轉(zhuǎn)變奧氏體。優(yōu)選了一個(gè)合金成分體系：Fe－13Cr－12Co－Mo－Me。在實(shí)驗(yàn)室采用VIM＋VAR雙真空高純?nèi)蹮捄涂刂葡嘧儫崽幚砗?，抗拉?qiáng)度接近1900MPa，斷裂韌性（KIC）達(dá)到110MPam1/2 ，率先把不銹鋼提升到了超高強(qiáng)度高韌性。與此同時(shí)，還設(shè)計(jì)了一種表層硬化型不銹齒輪軸承鋼Fe－14Cr－12Co－Mo－Nb－Me，力學(xué)性能達(dá)到σb ～1850MPa，KIC～110MPam 1/2，探索研究的表層超硬－韌化方法可使鋼的表面硬度達(dá)到HRC70以上，500℃下的硬度保持在HRC63，率先把齒輪軸承鋼也提升到了超高強(qiáng)度、高韌性，獲得國(guó)家發(fā)明專利。

    經(jīng)歷50多年研究，他的科研成果構(gòu)筑了我國(guó)航空超高強(qiáng)度鋼體系架構(gòu)：低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼和不銹鋼，發(fā)表了數(shù)十篇學(xué)術(shù)論文和“合金鋼設(shè)計(jì)”專著，培養(yǎng)博士生，被譽(yù)為“超高強(qiáng)度鋼之父”。集多項(xiàng)航空超高強(qiáng)度鋼研究創(chuàng)新、工程應(yīng)用成功、達(dá)到和超過(guò)國(guó)外先進(jìn)水平，他提出了材料科學(xué)與工程“兩個(gè)全過(guò)程”概念，即“材料研制全過(guò)程”和“材料應(yīng)用研究全過(guò)程”。將材料科學(xué)與工程從“四要素”時(shí)代領(lǐng)入了“兩個(gè)全過(guò)程”新時(shí)代，新時(shí)代的特征是材料兼具極限性能和極限服役性能。當(dāng)記者問(wèn)到中國(guó)先進(jìn)材料的發(fā)展方向時(shí)他堅(jiān)定地強(qiáng)調(diào)了一個(gè)字：“純”！

    如今79歲高齡他仍堅(jiān)守在科研一線，滿懷信心地在和年輕同伴們研究創(chuàng)新先進(jìn)材料，為我們偉大祖國(guó)的材料事業(yè)繼續(xù)奉獻(xiàn)著光和熱！用趙院士自己的話說(shuō)：“我只是眾多科研工作者中的一員，我在做我應(yīng)該做的事情。我們偉大的祖國(guó)走向富強(qiáng)、繁榮，趕超發(fā)達(dá)國(guó)家是我畢生的愿望！”

    堅(jiān)持自主創(chuàng)新路   成就制造強(qiáng)國(guó)夢(mèng)

    習(xí)近平總書記說(shuō)過(guò)：“實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)，就是要實(shí)現(xiàn)國(guó)家富強(qiáng)、民族振興、人民幸福”。

    中國(guó)夢(mèng)的核心是工業(yè)現(xiàn)代化，先進(jìn)機(jī)械制造業(yè)是工業(yè)化的支柱，高端機(jī)械裝備制造是強(qiáng)國(guó)的主要標(biāo)志，機(jī)械制造直接關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)繁榮、國(guó)家安全建設(shè)和科技創(chuàng)新戰(zhàn)略發(fā)展。趙院士創(chuàng)新了抗疲勞制造——新一代先進(jìn)制造技術(shù)。

    趙院士說(shuō)，經(jīng)歷60年發(fā)展、特別是改革開(kāi)放30多年發(fā)展中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)機(jī)械制造大國(guó)和世界第二大經(jīng)濟(jì)體，正在向機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，這是一個(gè)歷史性轉(zhuǎn)變。當(dāng)前遇到的最大困惑和難題是機(jī)械制造升級(jí)轉(zhuǎn)型，問(wèn)題未得解決不僅遲滯轉(zhuǎn)變進(jìn)程，導(dǎo)致了國(guó)民經(jīng)濟(jì)下滑，而且這一趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力構(gòu)成中制造占60%以上，社會(huì)財(cái)富的60%由機(jī)械制造創(chuàng)造，而中國(guó)僅占20 %左右，空間和潛力很大，解決了機(jī)械制造升級(jí)轉(zhuǎn)型問(wèn)題經(jīng)濟(jì)不但不再下行，反而會(huì)走上發(fā)展快車道。所以，舉國(guó)上下在探索一條機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)之道。道路是什么，該如何走，趙院士提出了自己的見(jiàn)解：抗疲勞制造是必由之路。

    他解釋說(shuō)，高端機(jī)械裝備制造是高科技傳承，產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的高端，改變中國(guó)引進(jìn)仿制、競(jìng)爭(zhēng)弱勢(shì)的根本出路。高端機(jī)械裝備制造是一個(gè)復(fù)雜的體系，如構(gòu)件、部件到整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)體系以保證功能，功能、性能與全壽期的成本統(tǒng)一的經(jīng)濟(jì)可承受性體系以保證生存等。同時(shí)保障這些體系的是長(zhǎng)壽命、高可靠，其體現(xiàn)者是關(guān)鍵構(gòu)件。所謂關(guān)鍵構(gòu)件包括轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件、傳動(dòng)構(gòu)件、主承力構(gòu)件，它們都在動(dòng)態(tài)下服役，主要失效模式是疲勞。大量機(jī)械裝備提前失效、失事造成災(zāi)難性后果，并非結(jié)構(gòu)存在什么問(wèn)題，而是由于關(guān)鍵構(gòu)件疲勞失效。據(jù)報(bào)，飛機(jī)空中解體、火車出軌、塔吊突然倒塌、兒童游樂(lè)車突然倒塌居然都是因?yàn)閷?duì)接螺栓疲勞失效。一個(gè)不起眼的關(guān)鍵構(gòu)件失效不僅嚴(yán)重威脅機(jī)械裝備服役安全、釀成災(zāi)難性后果，而且導(dǎo)致機(jī)械裝備的功能、經(jīng)濟(jì)可承受性乃至信譽(yù)都蕩然無(wú)存?？梢?jiàn)，沒(méi)有關(guān)鍵構(gòu)件高端機(jī)械裝備制造無(wú)疑于無(wú)米之炊！中國(guó)制造的關(guān)鍵構(gòu)件存在壽命短、可靠性差、結(jié)構(gòu)重等三大問(wèn)題，當(dāng)然無(wú)法升級(jí)轉(zhuǎn)型到高端機(jī)械裝備制造。關(guān)鍵構(gòu)件是設(shè)計(jì)、材料、制造三位一體技術(shù)集成。所以，關(guān)鍵構(gòu)件必須建立三個(gè)技術(shù)體系：設(shè)計(jì)技術(shù)體系、材料技術(shù)體系、制造技術(shù)體系。其中，設(shè)計(jì)技術(shù)體系主司結(jié)構(gòu)，材料技術(shù)體系主司強(qiáng)度，制造技術(shù)體系主司壽命。設(shè)計(jì)、材料、制造三個(gè)技術(shù)各自獨(dú)立、互不孕育，而融合一體、不可分割，同等重要、不可偏廢方能制造出關(guān)鍵構(gòu)件。但是，長(zhǎng)期以來(lái)制造不僅沒(méi)有作為核心技術(shù)發(fā)展，反而被邊緣化了。關(guān)鍵構(gòu)件和高端機(jī)械裝備是制造出來(lái)的，沒(méi)有先進(jìn)制造技術(shù)無(wú)異于紙上談兵。中國(guó)沒(méi)有先進(jìn)制造技術(shù)，當(dāng)然無(wú)法制造出關(guān)鍵構(gòu)件高端機(jī)械裝備。制造技術(shù)、關(guān)鍵構(gòu)件、高端機(jī)械裝備制造一脈相承。他講了一個(gè)小故事，早在1950年美國(guó)發(fā)展民航客機(jī)用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)擬定壽命30000小時(shí)，但被擱淺了，原因是主軸承達(dá)不到壽命要求。于是，從選材開(kāi)始、冶金、制造、試驗(yàn)一路研究，到1960年主軸承壽命達(dá)到了30000小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)投入生產(chǎn)、服役。1983年中國(guó)研制的一種發(fā)動(dòng)機(jī)擬定壽命200小時(shí)，也是因?yàn)橹鬏S承達(dá)不到壽命要求被擱淺。不過(guò)，解決辦法是有什么用什么。接著研究新型發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)還是主軸承達(dá)不到壽命要求，還是有什么用什么，應(yīng)付湊合。如今，主軸承制約了發(fā)動(dòng)機(jī)和高端機(jī)械裝備制造。所以，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中沒(méi)有捷徑，該做的事一定要做。今天偷個(gè)懶，明天要花更大功夫補(bǔ)償，甚至貽誤大事。

    趙院士說(shuō)，縱觀世界機(jī)械制造技術(shù)已發(fā)展三代：“成形”制造、表面完整性制造、抗疲勞制造。所謂“成形”制造就是中國(guó)普遍采用的按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定要求制造構(gòu)件的技術(shù)，基本特征是制造與壽命無(wú)關(guān)。“成形”制造帶來(lái)兩大問(wèn)題：一是導(dǎo)致高強(qiáng)度材料不敷應(yīng)用，即誘發(fā)疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感，當(dāng)應(yīng)力集中系數(shù)Kt=3時(shí)疲勞強(qiáng)度降低約50%，Kt=5時(shí)降低約80%，高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、齒輪軸承鋼等均如此；二是關(guān)鍵構(gòu)件提前疲勞失效，即“成形”制造留下的切削刀痕不連續(xù)造成了很高的應(yīng)力集中，該處成為疲勞源，導(dǎo)致構(gòu)件提前疲勞失效，高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、齒輪軸承鋼構(gòu)件也均如此，并成為“兩大問(wèn)題”的原因，亟待淘汰。

    50年前全世界都和中國(guó)現(xiàn)狀一樣，而美國(guó)于1948年到1970年花了20多年時(shí)間研究成功表面完整性制造。所謂表面完整性制造是控制表面完整性、以疲勞為判據(jù)和提高疲勞強(qiáng)度的制造技術(shù)，理論基礎(chǔ)是疲勞，關(guān)鍵心技術(shù)是切削和表面強(qiáng)化，高強(qiáng)度材料和構(gòu)件疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感得到改善。對(duì)“成形”制造的最大進(jìn)步在于表面完整性制造與壽命相關(guān)，并取得三大效果：關(guān)鍵構(gòu)件長(zhǎng)壽命、高可靠、結(jié)構(gòu)減重，美國(guó)戰(zhàn)機(jī)F15、F16壽命達(dá)到5000飛行小時(shí)世界最高水平，西方發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用進(jìn)而壟斷了高端機(jī)械裝備制造至今已半個(gè)世紀(jì)，走出了一條機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)道路。這就是西方發(fā)達(dá)國(guó)家制造的關(guān)鍵構(gòu)件和裝備壽命更長(zhǎng)，可靠性更高的原因。但是，表面完整性制造認(rèn)識(shí)局限、效果有限，應(yīng)予跨越。

    趙院士和他的團(tuán)隊(duì)花了30年時(shí)間研究創(chuàng)新一種抗疲勞制造。提出了新概念：抗疲勞制造是控制表面完整性和表面變質(zhì)層、以疲勞為判據(jù)和達(dá)到極限疲勞強(qiáng)度的制造技術(shù)；提出了新理論：“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念；建立了關(guān)鍵技術(shù)體系：抗疲勞制造關(guān)鍵技術(shù)體系、極限壽命設(shè)計(jì)技術(shù)體系、極限性能材料體系等，形成了第三代機(jī)械制造技術(shù)。用以制造的超高強(qiáng)度鋼、齒輪軸承鋼、耐溫高強(qiáng)度鈦合金、高溫合金疲勞壽命均提高100倍以上；制造的飛機(jī)起落架疲勞壽命達(dá)到和超過(guò)美國(guó)F15、F16戰(zhàn)機(jī) 5000飛行小時(shí)世界最高規(guī)定壽命，多種飛機(jī)使用，從1991年服役至今無(wú)一故障；制造的主軸承滾珠接觸疲勞壽命達(dá)到400萬(wàn)小時(shí)，對(duì)比試驗(yàn)超過(guò)世界領(lǐng)先水平的同一軸承滾珠一個(gè)數(shù)量級(jí)?？蛊谥圃祛嵏擦瞬牧希苿?dòng)先進(jìn)材料跨入“兩個(gè)全過(guò)程”新時(shí)代，走上極限性能和高純凈度發(fā)展道路；顛覆了設(shè)計(jì)技術(shù)，亟待創(chuàng)新理論和方法，走上極限壽命、極限可靠性、極限減重設(shè)計(jì)?？蛊谥圃旖⒘藱C(jī)械制造新理念：從“成形”制造的精密、高效、表面完整性制造的精密、長(zhǎng)壽命、高效到抗疲勞制造的精密、極限壽命、高效；關(guān)鍵構(gòu)件的壽命從“成形”制造的（設(shè)定數(shù)量級(jí)為1）表面完整性制造的10提高到抗疲勞制造的100；抗疲勞制造改變了疲勞失效模式并與制造無(wú)關(guān)，因而制造的關(guān)鍵構(gòu)件達(dá)到了極限壽命、極限可靠性、極限減重。風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)，遂后大家將看到的是中國(guó)制造的關(guān)鍵構(gòu)件和裝備比西方發(fā)達(dá)國(guó)家制造的壽命更長(zhǎng)，可靠性更高！

    趙院士呼吁，加速抗疲勞制造研究發(fā)展，建立抗疲勞制造、極限壽命設(shè)計(jì)、極限性能材料新三位一體技術(shù)體系是機(jī)械制造升級(jí)轉(zhuǎn)型的當(dāng)務(wù)之急，是提升國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本道路，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)的根本道路。轉(zhuǎn)變60年養(yǎng)成的習(xí)慣和觀念，從仿制慣性中掙脫出來(lái)，換上創(chuàng)新理念和思維，舉國(guó)上下聚焦抗疲勞制造，落實(shí)措施，一定會(huì)在不長(zhǎng)時(shí)間成就中國(guó)成為一個(gè)達(dá)到和超過(guò)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)鍵構(gòu)件制造強(qiáng)國(guó)和高端機(jī)械裝備制造強(qiáng)國(guó)。表面完整制造曾經(jīng)為西方發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)チ藱C(jī)械制造強(qiáng)國(guó)，抗疲勞制造是中國(guó)的一個(gè)強(qiáng)國(guó)機(jī)遇，關(guān)鍵是應(yīng)抓住機(jī)遇！

    遵守科學(xué)規(guī)律  實(shí)踐中華民族偉大復(fù)興夢(mèng)

    采訪到科研成果如何獲得時(shí)趙院士很有感慨地說(shuō)，他很慶幸自己走上了科學(xué)研究道路，但一輩子有太多辛苦；他忠實(shí)于科學(xué)研究，一輩子奉獻(xiàn)給了創(chuàng)新；他樂(lè)于科學(xué)研究，有諸多成功享受。他說(shuō)，一個(gè)人畢生要做兩件事情“一是認(rèn)識(shí)世界求得生存，一是改造世界求得生存好”。一個(gè)科研工作者要做三件事：認(rèn)識(shí)科學(xué)規(guī)律知道能做什么，遵守科學(xué)規(guī)律并開(kāi)拓創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律知道該做什么并做到更好。所以，在50多年的科研生涯中他從不吝惜勞苦與智慧，主動(dòng)把研究目標(biāo)定在領(lǐng)先國(guó)際水平上，不僅連續(xù)創(chuàng)新成功多項(xiàng)達(dá)到和領(lǐng)先國(guó)際水平的成果，而且發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)科學(xué)規(guī)律，提出了新概念、新理論、新技術(shù)。

    1、科學(xué)技術(shù)“全過(guò)程研究”概念

    集多項(xiàng)研究成功經(jīng)歷提出了一種科學(xué)技術(shù)“全過(guò)程研究”概念。他推崇科學(xué)認(rèn)識(shí)論?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)論指出，人類在認(rèn)識(shí)客觀世界時(shí)需要經(jīng)歷認(rèn)識(shí)、實(shí)踐，再認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐……認(rèn)識(shí)單元的反復(fù)循環(huán)才能獲得相對(duì)真理，只有真理才可用以改造世界。他實(shí)踐科學(xué)認(rèn)識(shí)論，認(rèn)為科學(xué)技術(shù)研究是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的組成部分。把科學(xué)技術(shù)研究作為一個(gè)“全過(guò)程研究”，即認(rèn)識(shí)單元，并分解為四個(gè)要素：應(yīng)用基礎(chǔ)理論、科學(xué)技術(shù)、工程化生產(chǎn)和服役失效反饋，四個(gè)要素反復(fù)循環(huán)才能獲得相對(duì)真知，真知才可用以成就產(chǎn)品和人才。其中，“應(yīng)用基礎(chǔ)理論”直接導(dǎo)向技術(shù)創(chuàng)新，“科學(xué)技術(shù)”是研究創(chuàng)新的主體，“工程化生產(chǎn)”是有價(jià)值的形式，“服役失效反饋”是科學(xué)技術(shù)的可用性；后一個(gè)要素是前一要素的歸宿與判據(jù)，不能導(dǎo)致科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用基礎(chǔ)理論是不適用的理論，不能工程化生產(chǎn)并形成有價(jià)值的形式的科學(xué)技術(shù)是無(wú)用的，不能適應(yīng)服役的產(chǎn)品應(yīng)予拋棄，服役失效反饋是“全過(guò)程研究”或一個(gè)認(rèn)識(shí)單元的終結(jié)。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，“服役失效反饋”理論與“應(yīng)用基礎(chǔ)理論”一致證明“科學(xué)技術(shù)”是真知，認(rèn)識(shí)結(jié)束，不相一致時(shí)“全過(guò)程研究”反復(fù)進(jìn)行直到一致。

    趙院士強(qiáng)調(diào)，研究科學(xué)技術(shù)的目的全在于應(yīng)用，實(shí)踐“全過(guò)程研究”可以獲得可用可靠的科學(xué)技術(shù)。“全過(guò)程研究”是科學(xué)技術(shù)研究的普遍規(guī)律和準(zhǔn)則，務(wù)必遵守這一科學(xué)規(guī)律，實(shí)施這一準(zhǔn)則。因?yàn)橐延刑嗟慕逃?xùn)：很多科學(xué)技術(shù)研究者不知道“全過(guò)程研究”，更少有人實(shí)施“全過(guò)程研究”，以致立了很多研究項(xiàng)目獲得成功的很少，可用可靠的的成果更少；很多研究者辛勞多年卻未做出成果，虛度了年華；不少研究者用非真知教授學(xué)生，流傳了大量的錯(cuò)誤概念，混亂了學(xué)術(shù)環(huán)境，貽誤了一代又一代學(xué)子。

    2、材料科學(xué)與工程“兩個(gè)全過(guò)程”概念

    縱觀千百年人類文明發(fā)展史清晰可見(jiàn)材料的身影，經(jīng)歷了石材、木材、鐵材、復(fù)合材料，材料是人類進(jìn)步的推動(dòng)力。如今，先進(jìn)材料已經(jīng)發(fā)展成為科學(xué)前沿，理論、實(shí)驗(yàn)達(dá)到高水平，具有極限性能特征，極大地推動(dòng)多種學(xué)科發(fā)展，殊不知先進(jìn)材料經(jīng)歷了艱難的發(fā)展歷程。半個(gè)世紀(jì)前材料還處于科學(xué)和工程分立而相互制約的狀態(tài)，直到上個(gè)世紀(jì)70年代美國(guó)才找到了一個(gè)科學(xué)規(guī)律：材料科學(xué)與工程，結(jié)束了混沌狀態(tài)，推動(dòng)了材料大發(fā)展，并成為高等專業(yè)教育的一級(jí)學(xué)科。到了90年代中又找到了一個(gè)新規(guī)律：材料科學(xué)與工程“四要素”，并推動(dòng)材料獲得極限性能。所謂“四要素”指的是成分、組成與結(jié)構(gòu)，合成與加工，性質(zhì)和服役行為，西方發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用“四要素”研究材料，材料科學(xué)與工程進(jìn)入“四要素”時(shí)代，幾年前還發(fā)展了“基因設(shè)計(jì)”。沒(méi)有規(guī)矩不能成方圓。中國(guó)也將材料科學(xué)與工程列為高等專業(yè)教育的一級(jí)學(xué)科，卻未能遵循“四要素”研究材料，甚至知之甚少，導(dǎo)致了與西方發(fā)達(dá)國(guó)家材料的差別和落后狀態(tài)。

    研究材料的目的全在于應(yīng)用，用得好才是好材料。趙院士研究發(fā)現(xiàn)具有極限性能的材料并不一定好用，甚至不可應(yīng)用。例如，久負(fù)盛名的低合金超高強(qiáng)度鋼300M具有極限力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb～1960MPa、屈服強(qiáng)度σ0.2～1625MPa、伸長(zhǎng)率δ5～10 %，斷面收縮率ψ～40 % 、斷裂韌性KIC～80 MPam 1/2、疲勞強(qiáng)度σF ～1035MPa，廣泛用做各種飛機(jī)起落架。但是，當(dāng)構(gòu)件表面壓一個(gè)硬度壓痕造成應(yīng)力集中后疲勞強(qiáng)度驟降至245MPa，在海水介質(zhì)中僅為105MPa，因而成為一個(gè)不可應(yīng)用材料。不僅300M鋼，高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、齒輪軸承鋼、高溫合金同樣如此，即疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感，如不解決，服役中潛在災(zāi)難性后果。為此，他提出了材料應(yīng)用研究概念，研究應(yīng)用技術(shù)，并賦予了材料極限服役性能。例如，300M鋼在任何高應(yīng)力集中下疲勞強(qiáng)度均達(dá)到1000MPa以上，真正成為一個(gè)可用可靠材料。不僅300M鋼，高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、齒輪軸承鋼、高溫合金同樣如此，即抑制了疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感。于是，他提出了材料科學(xué)與工程“兩個(gè)全過(guò)程”概念：一個(gè)是“材料研制全過(guò)程”，一個(gè)是“材料應(yīng)用研究全過(guò)程”。“材料研制全過(guò)程”賦予材料極限性能，“材料應(yīng)用研究全過(guò)程” 賦予材料極限應(yīng)用性能，“兩個(gè)全過(guò)程” 賦予材料極限服役性能。材料科學(xué)與工程進(jìn)入了“兩個(gè)全過(guò)程”新時(shí)代。

    3、“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念

    趙院士發(fā)現(xiàn)了高強(qiáng)度材料疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感現(xiàn)象和關(guān)鍵構(gòu)件服役中提前疲勞失效現(xiàn)象，其原因均為高應(yīng)力集中。在“成形”制造中高應(yīng)力集中體現(xiàn)為切削加工刀痕不連續(xù)處，應(yīng)力集中很高，并導(dǎo)致高強(qiáng)度材料不敷應(yīng)用，關(guān)鍵構(gòu)件“三大問(wèn)題”；在表面完整性制造中體現(xiàn)為表面強(qiáng)化留下的凹凸處，應(yīng)力集中較低，材料疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感程度降低，關(guān)鍵構(gòu)件恢復(fù)到長(zhǎng)壽命、高可靠、結(jié)構(gòu)減重。但是，材料疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感現(xiàn)象和關(guān)鍵構(gòu)件服役中提前疲勞失效現(xiàn)象的始作俑者仍然是制造，材料和構(gòu)件的潛力仍未得到充分發(fā)揮，威脅服役安全。為徹底解決材料疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感和關(guān)鍵構(gòu)件服役中提前疲勞失效問(wèn)題，趙院士研究了一種抗疲勞制造技術(shù)，消除了制造帶來(lái)的應(yīng)力集中，疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感現(xiàn)象得以消除，即不同應(yīng)力集中下材料疲勞強(qiáng)度均為無(wú)應(yīng)力集中時(shí)的材料疲勞強(qiáng)度，從而材料潛能得到充分利用；關(guān)鍵構(gòu)件服役中提前疲勞失效現(xiàn)象也得以消除，疲勞失效與制造無(wú)關(guān)，并達(dá)到極限壽命、極限可靠性、極限減重。從而提出了“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念：帶有應(yīng)力集中的構(gòu)件具有無(wú)應(yīng)力集中時(shí)的疲勞強(qiáng)度。其核心是從應(yīng)力集中視角認(rèn)識(shí)疲勞問(wèn)題，從應(yīng)力集中入手解決壽命問(wèn)題。遵照這一理論研究創(chuàng)新了一系列的抗疲勞制造技術(shù)，用以制造的不同應(yīng)力集中高強(qiáng)度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼、齒輪軸承鋼構(gòu)件疲勞強(qiáng)度全都達(dá)到無(wú)應(yīng)力集中時(shí)的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)力集中系數(shù)越高疲勞壽命提高越多，如應(yīng)力集中系數(shù)Kt=4構(gòu)件疲勞壽命提高了100倍、甚至1000倍以上。在“無(wú)應(yīng)力集中”抗疲勞概念指導(dǎo)下機(jī)械制造技術(shù)走上了抗疲勞制造之路，機(jī)械制造進(jìn)入了抗疲勞制造新時(shí)代。抗疲勞制造為中國(guó)升級(jí)轉(zhuǎn)型高端機(jī)械裝備制造提供了保證，為關(guān)鍵構(gòu)件制造強(qiáng)國(guó)和機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)開(kāi)啟了大門。

    趙院士最后強(qiáng)調(diào)，科學(xué)規(guī)律是創(chuàng)新之源，遵守科學(xué)規(guī)律是創(chuàng)新之本，發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律是創(chuàng)新之魂。尊重科學(xué)是中華民族的傳統(tǒng)美德，傳承并發(fā)揚(yáng)這一美德是中華民族偉大復(fù)興的希望和保證。

    后記：“中國(guó)夢(mèng)、強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”是中國(guó)當(dāng)代每個(gè)仁人志士的理想和奮斗目標(biāo)。堅(jiān)定不移地推進(jìn)中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程是立國(guó)之本和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇，邁向“制造強(qiáng)國(guó)”的關(guān)鍵是發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)、材料技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)，升級(jí)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵構(gòu)件和高端機(jī)械裝備制造。大家行動(dòng)起來(lái)，傳承和發(fā)揚(yáng)老一輩科學(xué)家無(wú)私奉獻(xiàn)和堅(jiān)韌不拔的科研精神，為祖國(guó)的美好明天而努力拼搏吧！

    人物簡(jiǎn)介

    趙振業(yè)，中國(guó)工程院院士，金屬材料科學(xué)家，抗疲勞制造的締造者。1937年生，1961年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)。北京航空材料研究院研究員、博士生導(dǎo)師，中國(guó)航空學(xué)會(huì)材料分會(huì)名譽(yù)主任委員，北京航空航天學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。曾任北京航空材料研究院副總工程師，全國(guó)熱處理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。

    50多年來(lái)一直從事航空超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)專業(yè)研究。主持超高強(qiáng)度鋼300M應(yīng)用研究，研究成功中國(guó)第一個(gè)VIM+VAR高純凈超高強(qiáng)度鋼300M，提出“應(yīng)用研究”概念，建立應(yīng)用技術(shù)體系，用其制造的起落架疲勞壽命達(dá)到6000飛行小時(shí)未失效，達(dá)到并超過(guò)國(guó)外5000飛行小時(shí)最高規(guī)定壽命；主持研制成功國(guó)內(nèi)外第一個(gè)航空中溫超高強(qiáng)度鋼38Cr2Mo2VA ，研制成功中國(guó)第一個(gè)12%Cr鋼GX-8，率先將不銹鋼、不銹鋼齒輪軸承鋼提升到超高強(qiáng)度高韌性水平。研究成果構(gòu)筑了中國(guó)航空超高強(qiáng)度鋼體系架構(gòu)并達(dá)到世界先進(jìn)水平，廣泛應(yīng)用于10多種先進(jìn)型號(hào)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵構(gòu)件至今數(shù)十年無(wú)故障。提出“材料研制”和“材料應(yīng)用研究”“兩個(gè)全過(guò)程”概念，引領(lǐng)材料科學(xué)與工程進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。30多年來(lái)趙振業(yè)研究抗疲勞制造，提出新概念、新理論和關(guān)鍵技術(shù)體系，建立了機(jī)械制造新理念，用以制造的各種高強(qiáng)度合金高應(yīng)力集中構(gòu)件疲勞壽命提高100倍以上，超過(guò)國(guó)外先進(jìn)水平。顛覆了材料，推動(dòng)先進(jìn)材料走上極限性能、高純凈道路；顛覆了設(shè)計(jì)，推動(dòng)理論和方法創(chuàng)新，發(fā)展極限壽命設(shè)計(jì)。將機(jī)械制造領(lǐng)入了以極限壽命、極限可靠性、極限減重為特征的抗疲勞制造新時(shí)代，為中國(guó)升級(jí)轉(zhuǎn)型高端機(jī)械裝備制造提供了核心技術(shù)，為制造強(qiáng)國(guó)開(kāi)啟了大門。曾榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國(guó)家發(fā)明三等獎(jiǎng)等國(guó)家級(jí)科技成果獎(jiǎng)5項(xiàng)，合金發(fā)明專利2項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇，專著《合金鋼設(shè)計(jì)》。

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