深耕镁合金领域30载 丁文江院士把中国镁带向世界

丁文江，中国工程院院士，上海交通大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。历任上海交通大学副校长、上海市科委副主任、上海市科协副主席。

丁文江深耕于镁合金领域30余载，在拥有扎实理论研究的基础上，使得镁材料在航空航天、能源、医疗等各行各业大放异彩。

美国通用汽车37套模芯组成的全镁V6发动机缸体、日立公司实现减重30%的耐热镁合金活塞、波音公司的民机座椅骨架高强镁型材……能够让这些响当当的国际巨头心甘情愿地求助于中国“镁”，丁文江团队厥功至伟。

如今，他的团队在世界镁合金研究上形成了三个第一：发表论文总数第一；发明专利拥有量第一；应用部件开发数及开发能力第一。这个团队迄今已成功完成多项科技成果转化，累计向社会输出技术40多项，直接孵化出了8家高新技术企业。最近3年，新增产值2.8亿元。

当笔者赶到丁文江办公室时，俄亥俄州立大学材料系主任一行人刚刚与丁文江团队完成学术交流。在镁合金领域，丁文江团队无疑在全球处于领跑地位，国外先进的研究机构不断寻求与之合作的机会。

无论什么年代，用知识寻找规律

1969年，16岁的丁文江仅读了一年初中，便随着数以万计的知识青年到距上海迢迢千里外的江西一个偏僻的小山村，在难以想象的贫窭清寒的环境中，开始了6年的务农生活。刚开始的一年里，面对巨大的环境落差，他内心颇为消极沮丧，但随后逐渐调整心态，慢慢地融入了农村生活。

尽管他当时年纪尚小，但朦胧中觉得知识才是第一生产力，无论如何不应该放弃学习。于是，他让家人从上海寄了书本，一天的农活劳作后，晚上便利用闲暇时间秉烛夜读，自学物理、化学等课程。1971年，国家为农村生产队无偿提供化肥，但落后的山村里没有人懂得“化肥”到底是什么，村民们不相信化肥能够增产。知识源于生活又应用于生活，丁文江通过自学化学课程，粗浅地懂得了一些化学知识——村子里无人问津的化肥能够为庄稼提供氮肥。于是他大胆实践，向生产队申请了一块亩产低、相对贫瘠的土地做起了试验。第二年，经他施肥的这块瘠薄地的水稻亩产比当地最沃腴的土地产量高出近40%，这在村子里引起了不小的轰动。在他的带领下，全村1400亩水稻田都开始使用化肥，次年足足增产了50%。

他说：“在任何落后、贫穷、非正常的时代，知识总是有用的。”当时生活条件艰苦，人们买猪肉的时候都喜欢肥肉而不喜欢瘦肉。但农村里的放养猪都很“健美”，身上的瘦肉多肥肉少，因而商业价值不尽如人意。丁文江非常善于思考，结合他所了解的上海郊区养猪方法，帮助江西老乡用醣化饲料养猪，取得了不俗的成效，受到了当地农民的欢迎。

“抢收抢种”时节，丁文江常常要连续种田20多个小时，这是对毅力和决心的巨大考验。“在以后路上遇到任何困难时，我总想着连抢收抢种的苦我都吃过了，还能怕眼前这一点小困难吗？”塞翁失马焉知非福，他虽然失去了6年的校园生活，却在与几近赤贫的农民朝夕相处中塑造了独立的性格、磨砺了坚韧的心性、了解了百态的社会。这些是生活赋予他的奖赏，让他在以后的人生道路上能够更加一往无前。

中国人一点都不比外国人差

丁文江为乡亲们做了很多实事，一直都有很高的声望。22岁时，在老乡们的共同推荐下，他赴上海交通大学学习铸造工艺与装备专业。务农的6年时光里他从未放下书本，再次回到学校更是十分珍惜学习机会，成绩一直名列前茅。

1978年，他考取了文革后的首届研究生，当时的交大78届研究生班产生了许多赫赫有名的人物，他们都为交大乃至国家的蓬勃发展作出了巨大的贡献。研究生期间，他从事的研究方向是轻合金材料，接手的第一个研究课题便是国家重要领域应用的材料和铸造成型，在导师和课题组老师的共同努力下，圆满地完成了任务，并获得了首次国家科技进步奖。

研究生毕业后，他选择留在交大开始科研与教学生活。在一场学术会议中，他的汇报受到了日本三菱轻金属公司总工程师的注意，1984年受邀赴日做高级客座研究员，从事铝基复合材料的开发工作。他在日本工作期间为三菱公司解决了不少技术难题，还提出了颗粒增强铝基复合材料的熔体制备新方法并申请了专利，公司极力挽留他访问研究结束后留在日本工作。“尽管当时的中国与发达国家相去甚远，但是我们中国人一点也不比外国人差，他们都觉得我们的研究很厉害。”所以他婉拒了日方的邀请，毅然回国继续教学与科研工作。

日本的访问经历开拓了他的眼界，他认准了轻合金将是一个重要的研究方向。同时，中国是一个镁资源大国，无论储量还是产量，均占全球的90%以上，且镁在实用金属结构材料中，比重最小（密度为铝的2/3，钢的1/4），所以镁合金材料必然大有用武之地。基于这样的前沿认识，他成为了国内率先倡导和从事镁合金研究的先行者之一。

因势而谋、应势而动、顺势而为

拒绝国外优渥的生活环境和诱人的高薪后，丁文江回到了祖国，这时正值祖国高速发展之时。改革开放以来，无数的机遇与挑战使得个体在中国快速发展的进程中不断成长。而此时的丁文江，在镁合金领域也打拼足足30余年了。

“材料就是有用的物质，有用是材料研究的灵魂，材料的研究如果不是瞄准应用，就不能算是在研究材料，所研究的具体问题，必须是来自于产业需求，再回到产业需求中去检验。”丁文江就是以这样的理念，坚持在轻合金的世界里探索。

镁有“易燃烧、易腐蚀、强度低”三大特点，这也是限制我国镁合金技术和产品发展的关键因素。丁文江清楚，想让我国镁合金技术真正发展起来，就必须让“易燃”的镁不再易燃，“软质”的镁不再软质，“不稳定”的镁合金不再“活跃”。于是，丁文江带领他的科研团队在国际上较早地开始了阻燃镁合金的研究，让镁合金燃点从520℃提高至935℃以上，简化了生产工艺、节约了生产成本，更为至关重要地是显着降低了镁合金在熔炼和生产过程中对环境的污染。目前，该技术已应用于电子产品外壳和汽车变速箱等产品批量生产。由于常规的镁合金比较软质，承力比较差，故难以应用到轮毂、缸体、发动机支架等承力要求较高的事物上。但是，丁文江团队采用稀土与锌固溶时效强化和锆细化的方法，创造出了一系列新型高强度的镁合金材料，不仅成功应用于汽车领域，更推广至多种航空航天等领域的关键承力件。

针对镁活性大、易反应、产生大量氧化渣的问题，丁文江团队通过不断研发、探索，发明了大尺寸方孔多级电磁净化方法、多级多介质连续深度净化方法等新的净化方法与装备，解决了熔体中10um以上夹渣和高效去除和稀土元素烧损控制以及熔剂下沉失效等世界性难题，为高品质轻合金制品批量生产提供了坚实的材料保障。

丁文江在交大躬耕40余载，所获硕果累累。2000年，经国家发改委（原国家计委）批准，创建了轻合金精密成型国家工程研究中心，经过十年多的发展，丁文江带领下的这个研究中心已经成为目前我国重要的镁合金材料研发基地和世界范围内最大最先进的镁合金研究团队之一。

这支队伍在科学研究、平台基础设施建设、队伍建设和人才培养、国际合作与交流以及成果产业化等多方面取得了显着成果，尤其是在高性能镁稀土合金材料、金属材料的仿生功能化、镁基可降解生物医用材料、镁基能源材料等方面完成了多项具有国际先进水平的研究成果，在国际一流刊物发表了一批影响力颇高的学术论文，并且为航天航空等重大工程提供了一批关键材料和轻质高强构件。

把中国镁带向世界

“科研一定要做有效的科研，能够有所创新、做出技术原型、做开发这都是有效的科研。而既无原创，也无效果，仅仅是模仿、翻版，这就是完全无效的科研。无效的科研花费大量人力物力，却无法给人以启迪，也不能促进经济发展”，而想要做出“有效的科研”，丁文江说，“沉得住气”是应该具备的首要素质。在一个领域不断进行深入研究、辛勤耕耘，长此以往乐此不疲，如此才能根深叶茂。尤其是工科领域，更应关注国家的需求和民生的发展，把学术研究和生产力发展紧密结合，这样才能有更大的发展空间。

“寓精于料，料要成材，材要成器，器要有用”，这16字凝聚着一位材料人几十年的不懈追求。丁文江正是做到了将基础研究、应用开发、工程化研究和技术转移的有机融合。

丁文江与中科院院士、复旦大学附属中山医院教授葛均对心脏支架的科研合作到目前已有5年。他研发的具有自主知识产权的新一代可控降解的医用镁合金，被业内人士认为会掀起一场“医用金属领域的革命”。据悉，丁文江开发的具有国际前沿水平的人体血管支架和骨内植物器械，已进入临床前的准备状态。在镁基能源材料领域，他研发的镁基储氢材料的储氢容量在目前常见的金属储氢材料中是比较突出的。

丁文江非常喜欢阅读，尤其爱好哲学和历史。他称：“当年我最大的理想就是做一名记者。”在源远流长的华夏文明中，书法、文学、音乐乃至哲学的造诣都会在某个时代达到登峰造极的境界，而正是历史上的这些“巅峰”铸就了无可替代的中华美。“但科学技术是没有顶峰的，它一直随着历史的发展而发展，而我的目标就是让镁合金技术和产品不断向前推进，把中国镁带到世界去。”丁文江笑着对笔者说。

攻克镁的世界性难题

镁的三大“劣根性”：易燃烧、强度低、易腐蚀，过去严重制约了我国镁合金技术和产品的发展。

丁文江科研团队在国际上较早地开展阻燃镁合金的研究，让镁合金燃点从520℃大幅提高至935℃以上。燃点大大提升，使大气中无保护的镁合金熔炼与生产成为可能，目前，该技术已应用于电子产品外壳和汽车变速箱等产品批量生产。

常规镁合金比较软，承力比较差。丁文江提出将中国的优势资源稀土与镁相结合来研制具有中国特色的高性能镁合金，采用Gd、Y等重稀土元素进行合金化并结合固溶强化、时效强化、细晶强化等手段，发明了室温和250℃下抗拉强度都较高的高强度变形镁合金(JDM2)，成为目前世界上工业应用强度最高的镁合金，已成功应用于航空航天等领域的关键承力件。

镁活性大、易反应、产生大量氧化渣的这一世界性难题，在丁文江院士团队几十年不断的研发和探索中，被攻克了!丁文江团队发明了大尺寸方孔多级电磁净化方法、多级多介质连续深度净化方法等新的净化方法与装备，解决了一系列的世界性难题，为高品质轻合金制品批量生产提供了坚实的材料保障。