立足國家戰(zhàn)略需求 創(chuàng)新金屬復(fù)合材料——記濰坊科技學(xué)院新材料研究院院長李強
來源：濰坊新聞網(wǎng) 發(fā)布時間：2023-09-04 11:38:47
濰坊日報社融媒體中心訊 當(dāng)今時代，人類科技水平迅猛發(fā)展，材料更新?lián)Q代的步伐也逐漸加快。在這其中，利用復(fù)合技術(shù)或多種、化學(xué)、力學(xué)性能不同的金屬在界面上實現(xiàn)冶金結(jié)合而形成的金屬復(fù)合材料，以其極大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強度、斷裂韌性、沖擊韌性、耐磨損性、電性能、磁性能等諸多性能，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶、冶金、礦山、機械制造、電力、水利、交通、環(huán)保、壓力容器制造、食品、釀造、制藥等各種工業(yè)領(lǐng)域。
濰坊科技學(xué)院新材料研究院院長李強教授，是長期致力于金屬復(fù)合材料領(lǐng)域的知名專家，他的主要研究方向是：凝固理論、節(jié)能輕量化設(shè)計、金屬基復(fù)合材料設(shè)計與開發(fā)、金屬表面工程技術(shù)與設(shè)備開發(fā)、材料仿真設(shè)計與優(yōu)化。從業(yè)多年來，李強經(jīng)過不斷創(chuàng)新科研技術(shù)，研發(fā)出多種性能優(yōu)異的金屬復(fù)合材料，同時并積極推動成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟效益，為我國金屬復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略做出了重大貢獻。
專攻材料設(shè)計創(chuàng)新科研結(jié)碩果
我國于1981年啟動金屬基復(fù)合材料研究，經(jīng)歷艱難的起步階段和初期工程驗證階段，進入新世紀(jì)以來，逐漸步入了普及與快速發(fā)展階段，顯著提升了重大裝備的精度和效能，也為裝備換代和技術(shù)升級提供了堅實保障。
李強于2004年獲得中國科學(xué)院金屬研究所材料加工工程博士學(xué)位，并自2004年起于沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院任教；2008至2010年期間于北京有色金屬研究總院材料科學(xué)與工程博士后流動站從事研究工作；2012年到2017五年時間，遠赴澳大利亞南昆士蘭大學(xué)先進纖維材料國家工程中心從事研究工作；2018回國后，先后至今擔(dān)任濰坊科技學(xué)院機電信息學(xué)部主任、新材料研究院院長。
隨著新一代裝備技術(shù)的提升，對基礎(chǔ)材料的性能要求愈來愈加苛刻。傳統(tǒng)金屬材料已不能滿足要求，金屬基復(fù)合材料成為了不可替代的戰(zhàn)略性新材料，其應(yīng)用廣度、發(fā)展速度和生產(chǎn)規(guī)模已成為衡量一個國家材料科技水平的重要標(biāo)志之一。
早在2004年時，李強就承擔(dān)了東北振興老工業(yè)基地項目“裝備制造業(yè)熱加工產(chǎn)品的可視化信息關(guān)鍵技術(shù)的子課題——合金凝固組織演變”，隨后又于2005年承擔(dān)了遼寧省教育廳項目“三元合金凝固組織演變”?；谶@兩個項目，2006年，李強在國際首次發(fā)表了基于溶質(zhì)擴散的多組元合金凝固組織與顯微偏析演變模型，該模型無需相圖計算軟件便可直接進行計算微觀組織演變、不同組元偏析和枝晶尖端半徑等信息，該模型直接擺脫了多組元合金凝固組織演變和顯微偏析完全依賴進口相圖軟件，對以往依賴計算相圖來計算組織演變的研究人員而言具有極其重要的意義。該項成果已申請了國家發(fā)明專利（ZL200810012487.x），并在國內(nèi)多個企業(yè)實施，形成了具有特殊性能和結(jié)構(gòu)高端關(guān)鍵鋁合金鑄件的生產(chǎn)能力，滿足了我國高端裝備制造業(yè)對此類鑄件的需求，為我國相關(guān)高端裝備制造業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐，該成果于2012年獲得了中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎。
2012年在澳大利亞南昆士蘭大學(xué)期間，李強利用傳熱學(xué)原理，建立了一個串并聯(lián)混合的傳熱模型，通過該傳熱模型，成功開發(fā)了一個孔隙率與導(dǎo)熱率的理論關(guān)系模型，采用該導(dǎo)熱率預(yù)測模型計算的導(dǎo)熱率與實驗測定的導(dǎo)熱率偏差小于6%，成為國際首個高精度預(yù)測泡沫混凝土導(dǎo)熱率模型，該成果已在國際刊物JournalofSustainableCement-BasedMaterials發(fā)表。
致力產(chǎn)學(xué)研融合成果轉(zhuǎn)化促發(fā)展
常年潛心專攻材料設(shè)計，李強利用國外尖端的設(shè)備和先進的技術(shù)，深深打牢了科研基礎(chǔ)，并深度融合產(chǎn)學(xué)研，推動科研成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。2015年，他和團隊與遼寧省鞍山市一家醫(yī)療器械公司簽約160萬技術(shù)服務(wù)，致力于制備鎂合金血管支架。針對傳統(tǒng)機械加工制備鎂合金超薄壁管坯方法進行了替代式技術(shù)升級，他首先自制了一臺三輥往復(fù)管軋機，通過三輥往復(fù)軋制和中間退火工藝，成功制備出壁厚0.2mm，長度超過120mm血管支架坯料，為高效制備鎂合金血管支架開辟了一條新的途徑。2019年針對血管支架的特性化需求，他申請并獲批了濰坊市科技局項目“3D打印鎂合金可降解血管支架研究”，在該項目中，他針對可降解血管支架關(guān)鍵的力學(xué)性能和延伸率性能指標(biāo)方面，采用超細粉體3D打印技術(shù)制備，制備后的血管支架晶粒尺寸在5μm，其延伸率可達18.5%，大大超過傳統(tǒng)鎂合金性能，該成果于2020年獲得了中國科技產(chǎn)業(yè)促進會特別貢獻獎。
自2018年回國調(diào)入濰坊科技學(xué)院以來，李強快速組建材料先進制備團隊，逐步形成了輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料、先進儲能、表面工程、高溫合金和工程計算等研究方向。并利用省市課題，先后購置了價值1000余萬元的科研設(shè)備，陸續(xù)申請了省市重點實驗室：2019年獲批濰坊市輕質(zhì)材料先進制備與成型技術(shù)重點實驗室；2021年獲批濰坊市先進動力系統(tǒng)用熱端材料及單晶部件制備重點實驗室；2022年獲批山東省農(nóng)機裝備用材料工程高校特色實驗室。硬性科研條件的提升，大大推動了李強和團隊的研究進展。
2019年，由于二氧化硅基陶瓷型芯容易發(fā)生燒結(jié)變形及高溫蠕變現(xiàn)象，致使陶瓷型芯成品的尺寸穩(wěn)定性及性能穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅度提高因此如何控制二氧化硅基陶瓷型芯形性穩(wěn)定性是生產(chǎn)中急需解決的難題。在此項目中，李強帶領(lǐng)團隊針對陶瓷型芯實際應(yīng)用中存在的問題，開展了型芯制備基礎(chǔ)理論及應(yīng)用研究工作，包括陶瓷粉料成分選擇、成分配比、粉末粒度設(shè)計與級配調(diào)整預(yù)混料制備復(fù)合粉、分散劑調(diào)整粉料均勻性、燒結(jié)強化耦合工藝以及以上多因子對陶瓷型芯尺寸精度與力學(xué)性能及二者穩(wěn)定性的影響關(guān)系等。經(jīng)過團隊攻堅克難、突破創(chuàng)新，相關(guān)工作形成了一系列獨有工藝技術(shù)，制備的陶瓷型芯具有良好的綜合性能：良好的抗冷熱沖擊能力，可滿足從室溫到1500℃以上的瞬時升溫而不斷裂、較高的抗彎強度可抵抗蠟?zāi)３尚瓦^程中蠟液的沖擊、適當(dāng)?shù)臒崤蛎浡适剐托九c氧化鋁模殼匹配良好、良好的化學(xué)脫除性可形成完整的氣冷內(nèi)腔、良好的抗蠕變性可抵抗陶瓷型芯變形等。該成果獲得了2021年中國生產(chǎn)力促進中心創(chuàng)新發(fā)展二等獎。
如今，李強已在JournalofMaterialScienceandTechnology、Compositestructure、《稀有金屬材料與工程》等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文100余篇，其中SCI收錄論文40余篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項，編著著作3部。截至目前，他已主持和參與國家863計劃、973計劃、科技攻關(guān)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家博士后基金、遼寧省教育廳、濰坊市科技局、企業(yè)和大學(xué)研究所等研究課題40余項，科研成果投入實踐應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了大大的推動作用。
初心易得，始終難守；不騖虛聲，不馳空想。李強是一個實實在在做事的科研學(xué)者，他始終服務(wù)于國家需求，未來，他將繼續(xù)勇攀科研高峰，研發(fā)更多創(chuàng)新成果，為材料強國、科技強國做出更大貢獻。
來源：濰坊科技學(xué)院
濰坊日報社全媒體記者：田清春 整理報道
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