科技功臣丁文江：材料科學家潛心“煉”鎂

上海啟動建設具有全球影響力的科技創新中心近一年，重大原創性科技進步碩果累累。2015年度上海市科學技術獎榜單今天出爐，按照《上海市科學技術獎勵規定》，經過專家初評、復核，共有313項（人）獲得2015年度上海市科學技術獎。其中，兩年一度的科技功臣獎，授予金亞秋院士、丁文江院士。

　　  

　　 人物簡介：丁文江

　　1953年出生，上海交通大學材料科學與工程學院教授，中國工程院院士。現任輕合金精密成型國家工程研究中心主任、中國鎂業協會副會長、中國材料研究會常務理事，長期從事先進鎂合金及加工方面研究，對中國乃至世界鎂合金研究的發展作出了重大貢獻。

　　從種田到讀研，從工廠一線到院士殿堂，從鑄造裝備專業“學徒”到高性能鎂合金締造者……今天當選2015年度“上海市科技功臣”的丁文江用幾十年的人生路，實踐著一位材料科學家自我精誠的“材料精神”——“料要成才，材要成器，器要好用”。

　　努力扶起“中國鎂”

　　中國缺油少氣，卻是十分難得的鎂大國——無論儲量還是產量，均占全球的90%以上。鎂在實用金屬結構材料中，比重最小(密度為鋁的2/3，鋼的1/4)。這一特性，讓它在全球范圍內刮起了強勁的“輕旋風”——電子產品越來越輕巧，飛機汽車輪船越來越先進。不過，中國“鎂”一直不大好用。

　　“材料就是有用的物質，有用是材料研究的靈魂。”身在高校搞科研的丁文江，能跳出書本、論文，從企業生產看科研。上世紀80年代一次訪問日本企業時，他看到鎂合金作為最輕的、資源豐富的結構材料大有用武之地，就在國內率先倡導并從事鎂合金研究。1987年底回國，他參與了上海大眾桑塔納轎車鎂合金變速箱的國產化，努力扶起“中國鎂”。

　　易燃燒、易腐蝕、強度低，丁文江心里清楚，我國鎂合金技術和產品正是受困于鎂的三大“劣根性”。中國鎂合金技術想要“挑大梁”，必須讓“易燃”的鎂不再易燃，“軟質”的鎂不再軟質，“不穩定”的鎂合金不再“活躍”。

　　譜寫“煉”鎂三部曲

　　常規鎂合金的燃點僅520℃，遠低于合金熔點，導致其易燃而生產困難。丁文江帶領科研團隊在國際上較早地開展阻燃鎂合金的研究，讓鎂合金燃點提高至935℃以上。燃點大大提升，大氣中無保護的鎂合金熔煉與生產成為可能，還顯著降低熔煉和生產過程中對環境的污染。目前，該技術已應用于電子產品外殼和汽車變速箱等產品批量生產。

　　常規鎂合金比較軟，承力比較差，在汽車車輪轂、缸體、發動機支架等最需要輕合金的地方，難堪重任。經過反復試驗，丁文江找到兩個“好幫手”：采用稀土與鋅固溶時效強化和鋯細化的方法，創造出一系列新型高強度的鎂合金材料。他們不僅在汽車中堅強耐用，更推廣應用于多種航空航天等領域的關鍵承力件。

　　最終，就連鎂活性大、易反應、產生大量氧化渣的這一世界性難題，也在幾十年不斷研發、探索和發明中，被丁文江團隊“一網打盡”了。隨著中國“鎂”的層層修煉，從手機外殼到飛機框架，再到實現裝備大幅度減重，中國的鎂技術及制品越來越“高大上”。美國通用汽車37套模芯組成的全鎂V6發動機缸體、日立公司實現減重30%的耐熱鎂合金活塞、波音公司的民機座椅骨架高強鎂型材……丁文江團隊的研究，讓許多響當當的國際巨頭，心甘情愿來到鎂大國，求助于中國“鎂”。

　　研發醫用“鎂”支架

　　“寓精于料，料要成材，材要成器，器要好用”。位于交大閔行校區丁文江院士團隊的辦公樓里，這句“材料箴言”凝練著丁文江幾十年的學術理念。在他眼里，材料研究如果不是瞄準應用，就不能算是在研究材料。

　　一次和醫生的閑聊中，丁文江注意到，許多骨折病人或是心臟病患者，肌體康復后，健康卻埋下了一種說不出的“痛”——金屬支架留在體內難以降解，許多人不得不忍受二次痛苦手術取出。而鎂可降解，還是人體所需的有益元素，能不能讓鎂合金替代傳統的醫用金屬支架呢？

　　他帶領團隊基于“生物安全性、力學相容性、降解可控性”的原則，著手研發新一代可控降解的醫用鎂合金，終于開發出具有國際先進水平的骨內植物器械和心血管原型，均在動物體內實驗獲得成功，解決了過去醫用金屬不可降解的煩惱。目前，相關產品正申請人體臨床試驗，列為候選的國家認可鎂基生物材料，有望引發該領域醫療器件的升級換代。

　　在鎂基能源材料領域，丁文江院士團隊發明了氫化鎂水解燃料電池等，大大升級了人們愛玩的無人機，使無人機的飛行時間從一次只能半小時，提升至4到6小時，一口氣可以飛行300公里。