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    经济日报多媒体数字

      发布时间:2018-03-14 01:37

      徐滨士,生于1931年3月12日,中国工程院院士,我国设备维修、表面工程和再制造工程学科的倡导者和开拓者之一。

      他在电刷镀、热喷涂技术理论研究及推广,新材料的研究开发以及表面工程和再制造工程学科建设方面,都取得了令人瞩目的成就。他带领课题组先后8次获得国家科技发明奖、科技进步奖等重要奖励,获得国家发明专利15项,出版专著20部,发表学术论文800多篇。

      78岁的徐滨士做了半个多世纪的“表面”文章,只是他的“表面”文章并非有形式无实质内涵,而是一个个关于修复物体表面磨损与腐蚀的创新技术及理论:

      他创造性地研制了电刷镀设备及各种镀液,突破了飞机、舰船等重大型装备不需解体就能现场修复的技术难关,连续在国家3个“五年计划”中被列为重点推广新技术项目,创造价值达30多亿元。

      他首次在国内将等离子喷涂技术用于重载车辆薄壁磨损零件的修复,不仅解决了多种薄壁零件不能修复的重大难题,而且还使修复的零件耐磨性比新品提高1.4至8.3倍,寿命延长1至2倍,修复成本却只有购买新件的1/10。

      他开发的防腐、耐磨电弧喷涂技术,攻克了大型船舶及水电工程钢结构表面易腐蚀的难题,使其防腐寿命由原来的5年提高到了15年。

      徐滨士的事业是从上世纪50年代中期维修坦克开始的。当时,苏联专家传授的方法主要是换件法。徐滨士看着成筐成堆被换下的零件只能弃之不用,觉得是很大的浪费,于是他开始尝试对这些破损失效零件进行修复。有些努力成功了,但薄壁零件却很难修复,原因是这种零件一焊接就会变形。难题令徐滨士寝食不安。

      有一天,徐滨士从国外杂志上看到了一则几百字的振动电弧堆焊能够修复薄壁零件的信息。他如获至宝,立即和助手按照杂志上介绍的简单原理摸索着干起来,经过100多个日日夜夜的试验和无数次的失败,终于研制成功了国内第一台振动电弧堆焊设备,突破了薄壁零件不能修复的禁区。

      用振动电弧堆焊技术修复的零件质量只能接近新品,能不能修得更好呢?徐滨士不满足已取得的成绩,要继续寻求新的突破。

      一次偶然的参观让徐滨士找到了灵感。那次他利用假期到哈尔滨锅炉厂参观,看到锅炉厂用等离子堆焊技术制造高压阀门来提高零件的耐磨性时,他灵感突发:“何不将等离子喷涂技术用于坦克零件维修呢?”说干就干,带领团队,历经数十次失败,先后攻克了喷枪、电源、堆焊材料等一系列技术难关。为了优选出喷涂材料的最佳值,他带领课题组一个小数点一个小数点地逼近,而每个小数点背后就是一次推倒重来的过程。试车结果表明,经过等离子喷涂技术处理的68项242个零件,耐磨性比原来提高了1.4至8.3倍,而维修成本只有新购零件的1/8。

      在解决了能修复和修得更好的问题后,徐滨士又开始向快修复的难题进军。一天,他了解到从国外进口的民航客机上,随机都带有一种叫做“电刷镀”的装置,飞机的零件坏了,用这个东西一刷就完成了修复。“这种技术既然能用于飞机零件的快速修复,那么其他机械零件应该也可以用。”徐滨士心想。

      镀液是什么成分?镀笔的构造如何?徐滨士带领课题组一遍遍地调整配方,一次次地试验,经过一年零4个月的苦战,终于掌握了电刷镀技术。这一技术至今仍用于许多大型装备的快速维修上。天津石油化纤厂一台从国外进口的大型设备主轴损伤,停产。外国专家提出必须购买原厂生产的新轴来维修,需要3个月时间和10万美元修理费,仅停产造成的损失就达2700万元。厂长急了,听人介绍,抱着试试看的心态,找到徐滨士求援。没想到,徐滨士带领技术人员采用电刷镀技术,只花了1.3万元,14天就修复了这台大型设备,并使其坚持了长时间的安全运行。

      回望徐滨士维修事业的发展轨迹,从“能修复”到“修得更好”,再到“快修复”,技术的每一次进步似乎都是偶然的巧遇:或者是一本杂志的几百字介绍,或者是一次偶然的观摩。徐滨士让助手们佩服的是,他首先能从纷繁的信息中甄别哪个是对自己有用的;其次是能在没有详细资料,更没有人可以请教的情况下,靠一点一点地摸索,最后开发出具有自主知识产权的技术。

      徐滨士坦言,他没什么秘诀,关键是要当有心人,善于借鉴他人的成果和经验,咬定目标,重点放在“超越”二字上,就能较快地接近研究前沿。

      当振动电弧堆焊技术使许许多多的薄壁零件起死回生后,徐滨士又研制成功了万能堆焊机床、水蒸气保护振动电弧堆焊技术等,还开发了两种新的振动头,使修复范围进一步扩大。

      当等离子喷涂技术使徐滨士声名远播时,他又致力于开发适应各种需要的等离子喷涂设备和涂层材料,使等离子喷涂技术应用范围大大增加,不仅可提高被修复设备的耐磨性,还可提高被修复设备的耐腐蚀性、耐高温性、绝缘性等。

      当电刷镀技术使一台台瘫痪的大型装备重新运转起来时,徐滨士继续对电刷镀设备和镀液进行系统研究,开发各种型号的刷镀电源设备2500余台,和中科院上海有机化学研究所共同研究了200多种电刷镀镀液,用于快速修复由不同材料制成的装备表面。

      2004年10月25日,在上海召开的第14届国际热处理与表面工程学术会议暨国际热处理与表面工程联合会第33届常务理事会上,徐滨士当选国际热处理与表面工程联合会会士,并获得最高学术成就奖。

      这可不是一般的会士!他们都是国际热处理与表面工程联合会在全球范围内遴选出来的,每4年选一次,每次1至2人,在徐滨士之前全世界仅5人获得此殊荣。正如证书上所写:“该荣誉是授予国际热处理与表面工程领域内的个人最高学术成就奖,获奖者必须已经对热处理或表面工程的发展做出了杰出而有意义的贡献,并且获得了全球共识。”

      正是因为徐滨士的倡导和参与,我国的“表面工程”学科几乎与国际同步建立,技术的研发也走在了世界前列。

      上世纪80年代初,在大量的维修工作实践中,徐滨士发现装备和零部件的损坏有个共同点,即问题都出在“表面”,腐蚀从表面开始,磨损在表面发生,疲劳损伤由表面向内部延伸……共同点,往往就是理论创新的逻辑起点。他认为,若能把“表面”的实践上升到理论,找出表面维修的本质问题,找出具有规律性的东西,建立起“理论”体系,就可以在理论的指导下,从被动的研究走向主动的研究、从自发的研究走向自觉的研究,取得“多快好省”的成果。

      徐滨士的这一想法得到了中国机械工程学会和同行专家的支持。1987年,他综合集成维修工程、材料工程和机械工程等学科,建立了我国第一个表面工程研究所,全力研究和解决表面工程中的许多基础理论与关键技术问题,并创办了《表面工程》杂志。

      基础理论研究从何下手?徐滨士认为,表面工程的理论研究还是要从“表面”开始,必须从宏观和微观上的有序性,从分子—原子—更深层次的结合原理、机制等方面解释物体表面的失效机理,分析表面物质与母体物质的物质属性、物质结构、相容性等基本因素。很显然,理论研究需要多方面的知识储备,徐滨士一方面自己加强学习,另一方面招收跨学科的研究生,比如材料学、力学、化学、模拟仿真等专业的学生。近几年,他从基础理论研究入手,开展纳米电刷镀等技术研发就取得了事半功倍的效果。

      针对不同的本体材料需要不同的纳米电刷镀液问题,徐滨士带领课题组首先针对电刷镀多相多离子复杂水溶液体系中纳米颗粒分散与悬浮问题进行系统研究,根据静电位阻稳定机制,利用高能机械能和化学添加剂的复合作用,解决了纳米颗粒在盐溶液中分散与悬浮稳定的理论难题。理论问题解决之后,他们很快就制备出了不同体系的20余种纳米电刷镀液。

      这些纳米电刷镀液涂刷到磨损工件表面后形成一层几微米到几毫米的涂层,虽然仅占工件整体厚度的几百分之一到几十分之一,却使工件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等能力,从而延长装备使用寿命。有一架高性能飞机的发动机叶片磨损严重,导致发动机无法正常工作,采用纳米电刷镀技术仅几小时就将叶片修复如新,性能指标达到了新叶片的水平,飞机得以重上蓝天,其修复成本仅为换新费用的百分之一。

      从基础理论上掌握了纳米材料的特性和应用工艺后,徐滨士又将研究成果扩展到纳米自修复机油添加剂的开发中,并且很快就取得了突破。这种自修复纳米添加剂加入到发动机的机油中后,能自动感应发动机的磨损部位,然后自动到达磨损部位,形成固态修复膜,从而在不停机、不解体状况下实现磨损表面的自修复。这种添加剂在青岛交运巴士公司的3辆公交车上进行了15000公里的应用试验,结果表明,可提高发动机输出功率2%至5%,节油3%至6%,降低尾气排放30%至50%。

      不仅仅是纳米电刷镀技术和纳米自修复添加剂技术,近年来,徐滨士先后攻克了废旧零件寿命预测和评估技术、高速电弧喷涂技术和微弧等离子熔覆技术等,成功解决了我国多项装备维修保障难题。他研发的多项技术和设备已出口国外。

      上世纪90年代初,海湾战争爆发。徐滨士在关心战事时意外发现,美军轰炸机有的还是1961年生产的,早该退役了,可是这些“老古董”却仍然翱翔在战争的硝烟中。

      奥妙在哪里?徐滨士要刨根究底。原来美国人通过再制造工程对飞机进行了延寿和改造,使其寿命延长,性能提升,得以重上蓝天。徐滨士敏感地意识到,这种让机械装备延长使用寿命的再制造技术肯定是今后制造业的发展方向。

      美国和欧洲的再制造是以换件修理和尺寸修理为主要手段,通过对失效部件的更换和升级,带来装备性能的恢复和提升。徐滨士发现,这种立足制造业的再制造存在明显不足。那些被更换下来的失效部件只有两种处理办法:或者被弃之不用,直接填埋;或者被回收利用,重走一遍熔炼—成型—制造—使用的过程。前者所带来的浪费和对环境的污染是显而易见的,而后者虽然材料回收了,但回收利用过程仍然会带来能源的消耗以及对环境的污染,其影响也不可小视。

      “两种办法带来的后果都是我们这个地球所不能承受的,我们这个地球已非常脆弱!我们应该另辟蹊径,让再制造好上加好,更好地推动人类社会可持续发展。这是一个负责任的科学家应尽的职责。”徐滨士反复对助手们强调。

      徐滨士联想到,既然零件失效往往发生在表面,何不将成熟的表面工程技术融入到再制造中,对零件进行修复。于是,他创造性地赋予再制造工程以鲜明的中国特色:把着眼点放在对废旧零件的高技术修复上,将成熟的表面工程技术以及信息技术、纳米技术、生物工程技术等融入到再制造中,突破“原样修复”的局限,不仅要使老旧装备达到与新品一样的性能,甚至还要超过新品。

      循着这一思路,徐滨士带领他的科研团队开始了试验。在徐滨士的实验室里,一台上世纪六七十年代生产的老旧机床居然变成了数控机床:原来的丝杆传送被替换成滚珠传送;磨损的导轨通用纳米颗粒复合电刷镀技术获得了修复;数控部件被加装上……经测试,经过再制造的机床加工精度大大提高;与性能相当的数控机床相比,再制造成本节约50%以上,还节能60%,节材70%。

      这不就是高级的维修吗?“当然不是。”徐滨士说,再制造和维修完全是两码事。维修是针对某一特定的装备进行的修复,而再制造的最大特点是可以在流水线上实现规模化生产,形成一个新兴的产业。美国再制造产业2005年的销售额就达到1000亿美元,机动车辆维修市场中70%至80%的配件是再制造产品。德国大众销售的再制造发动机与新发动机的比例,更达到9∶1。

      徐滨士意识到,要适应再制造的产业化要求,相关技术必须从手工操作过渡到自动化操作。为此,他带领课题组重点开展自动化再制造表面工程技术的研发。在徐滨士的实验室可以看到:自动化高速电弧喷涂技术用于重载汽车发动机箱体的再制造,其时间由手工操作的1.5小时缩短为20分钟,效率提高4.5倍;自动化纳米颗粒复合电刷镀技术可一次性完成4至6件发动机连杆的电刷镀,并使单件作业时间由60分钟缩短为5分钟,效率提高10倍以上。

      当历史的车轮隆隆驶进新世纪之时,年已古稀的徐滨士仍然忙得不得了。他积极组织或者参与各种社会活动,通过各种渠道呼吁相关部门重视支持再制造产业的发展,建议将再制造列入《中华人民共和国循环经济促进法》,为其发展提供法律保障。

      “我真的很着急。”他说,在技术层面上,我国已成为世界上最重要的再制造中心之一,国外一些著名的再制造公司都到中国来学习,洽谈购买我们的再制造设备。但我国的再制造产业却非常小,与许多发达国家的差距太大了。在我们建设资源节约型环境友好型社会的进程中,再制造真的大有用武之地。

      “在再制造领域,中国是技术大国产业小国,这种局面必须尽快改变!”行事一向低调的徐滨士,只要有机会就发出这样的声音。

      去年,国家发改委批准14家企业作为再制造产业的试点,开展汽车零部件再制造。今年1月生效的《中华人民共和国循环经济促进法》中,再制造条款被明确写入该法第2条、第40条、第56条。

      看到越来越多的中国企业加入到再制造行业,徐滨士有使不完的劲。他要带领科研团队,把信息技术、纳米技术、生物工程技术融入再制造,突破具有自适应、自修复功能的先进材料研究和产业化制备技术;突破先进的智能自修复检测和控制技术,研究出具有自主知识产权的先进再制造和自修复关键技术群。

      “我们要多出成果,快出成果,给中国的再制造产业提供技术支撑,为建设资源节约型环境友好型社会做贡献。”

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