：在先進(jìn)鋁合金的設(shè)計(jì)及先進(jìn)工藝技術(shù)等的研究方面，您的團(tuán)隊(duì)近幾年來主要有哪些創(chuàng)新性成果？

莊林忠：2010年，北京科技大學(xué)籌建了“先進(jìn)材料工程技術(shù)基礎(chǔ)研究中心”，主要從事先進(jìn)工業(yè)鋁合金材料和工藝的研究與開發(fā)。近幾年主要研究內(nèi)容包括：

（1）先進(jìn)鋁合金的設(shè)計(jì)新概念及應(yīng)用研究。國際合金傳統(tǒng)的分類，是根據(jù)鋁合金中含有的主要金屬元素的不同進(jìn)行分類的，可分為9個(gè)系列，即1000系列至9000系列，如航空航天用鋁合金主要包括2000系列（Al-Cu-Mg系）和7000系列（Al-Zn-Mg-Cu系）鋁合金。我們的研究亮點(diǎn)在于打破傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)理念，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，突破傳統(tǒng)合金的分類界限，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高性能系列鋁合金。

合金的設(shè)計(jì)比較靈活，可任意添加金屬元素的種類和含量，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可計(jì)算所加元素的種類和含量是否合理，在較短時(shí)間內(nèi)測(cè)試合金的設(shè)計(jì)是否達(dá)到預(yù)期的性能。既有利于提高合金的設(shè)計(jì)效率，又有助于提高合金的綜合性能。

首先是航空用先進(jìn)鋁合金的研究：2xxx/7xxx系合金設(shè)計(jì)新概念。在此方面主要的研究方向?yàn)椋涸?xxx/7xxx系列合金中引入Ge/Si/Mg等元素；充分利用復(fù)相競(jìng)爭形核機(jī)理；利用復(fù)相強(qiáng)化提高強(qiáng)度，改善析出形狀/分布提高斷裂韌性；應(yīng)用于航空板材、工程板材、模具板材等新材料的開發(fā)。其次，是汽車用6xxx系鋁合金的多相協(xié)同強(qiáng)化研究。主要包括：6xxx系列合金中添加Zn等合金元素；多相競(jìng)爭形核機(jī)理加速烤漆析出硬化；多相共存，顯著提高強(qiáng)度，改善綜合性能；應(yīng)用于新型汽車板材等新材料的開發(fā)。再就是船舶板及裝甲板用新型5xxx系鋁合金研究。具體研究為：5xxx系列合金中引入Zn/Cu；降低合金中有效含Mg量及晶界析出分布改善抗晶界應(yīng)力腐蝕能力；5xxx系列合金中引入高Zn：轉(zhuǎn)變非析出強(qiáng)化型合金為固溶強(qiáng)化/析出強(qiáng)化兼容的新合金；應(yīng)用于船板、裝甲板及坦克底板等新材料開發(fā)。

（2）鋁合金用新型工藝基礎(chǔ)研究。在新型工藝基礎(chǔ)方面，主要涉及以下幾方面：高強(qiáng)度大規(guī)格7xxx系鋁合金鑄造工藝數(shù)值模擬；基于應(yīng)變誘導(dǎo)析出細(xì)化鋁合金組織的原理與新工藝研究；新型超低溫變形工藝及機(jī)理研究；新型異步軋制工藝開發(fā)及變形控制機(jī)理研究。

：您多年來在國外學(xué)習(xí)和從事科研工作，從多年的經(jīng)歷看，在您所研究的領(lǐng)域，國外在哪些方面領(lǐng)先于國內(nèi)，國內(nèi)還需要做出哪些努力？

莊林忠：（1）鋁合金的基礎(chǔ)理論研究方面。國內(nèi)在這方面的研究較少，如合金的強(qiáng)化機(jī)理、熱處理理論、位錯(cuò)理論等，研究較少且不夠深入，沒有形成完整的理論體系，而國外已建立了雄厚的鋁合金理論基礎(chǔ)。

（2）科研的管理方面。國外在做科研之前，首先從戰(zhàn)略層面進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，制定企業(yè)技術(shù)路線圖，建立數(shù)據(jù)庫；每隔一兩年會(huì)組織相關(guān)人員對(duì)技術(shù)路線圖進(jìn)行重新評(píng)估并對(duì)技術(shù)路線圖進(jìn)行必要調(diào)整，目前國內(nèi)很難做到這一點(diǎn)。國內(nèi)的企業(yè)在做科研前很少有詳細(xì)的規(guī)劃，科研沒有延續(xù)性，研究目標(biāo)和研究內(nèi)容隨著人員的不同而隨時(shí)改變。

（3）新合金研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)方面。國外企業(yè)很重視技術(shù)研發(fā)，每年都會(huì)投資幾百萬進(jìn)行新合金的開發(fā)，除不斷開發(fā)新合金、改良舊合金外，對(duì)每種合金根據(jù)用途和品種不同，制定相應(yīng)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。而國內(nèi)企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)過程，過度關(guān)注產(chǎn)品的產(chǎn)出結(jié)果，不注重研發(fā)過程，在新合金開發(fā)方面還處于仿制階段。

（4）生產(chǎn)設(shè)備方面。我國的生產(chǎn)設(shè)備與國外比存在兩極分化現(xiàn)象，有些設(shè)備相當(dāng)于國外20世紀(jì)70～80年代水平，加工過程中材料綜合利用率低，能耗、物耗高，成本高，效益差；有些企業(yè)的設(shè)備是世界一流的進(jìn)口設(shè)備，但卻沒有充分利用，多年來平均設(shè)備利用率較低（50%～60%），這就導(dǎo)致企業(yè)的成本高，折舊費(fèi)高。

：我國先進(jìn)材料的制備和生產(chǎn)水平正在逐步提高，但與國外先進(jìn)材料比還有一定差距，特別是在航空航天領(lǐng)域，高端鋁材還是我們的短板，在高端鋁材研發(fā)中仍處于跟蹤仿制階段。針對(duì)這些差距，國內(nèi)需要在哪些方面進(jìn)行突破？

莊林忠：中國鋁加工業(yè)經(jīng)過60多年的發(fā)展，已成為國際公認(rèn)的鋁材生產(chǎn)大國。目前，無論是鋁合金熔煉設(shè)備、軋制設(shè)備還是鋁合金擠壓設(shè)備以及精整設(shè)備，現(xiàn)代化的一流鋁加工設(shè)備之?dāng)?shù)量對(duì)全球各國而言應(yīng)該是最多的，但由于研發(fā)資金投入少、基礎(chǔ)研究薄弱，現(xiàn)代化一流設(shè)備只能大量生產(chǎn)性能不高的鋁材，像航空航天工業(yè)所用的高端鋁材仍是我們的短板。所以，我國要縮小與國外鋁業(yè)的差距，逐步實(shí)現(xiàn)高端鋁材的自主研發(fā)和生產(chǎn)，滿足國內(nèi)在航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茕X合金的重大需求，具體可從以下幾個(gè)方面著手：

一是可從戰(zhàn)略層面引導(dǎo)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，但要少干預(yù)，應(yīng)該充分發(fā)揮企業(yè)的自主性，實(shí)現(xiàn)真正基于技術(shù)本身及市場(chǎng)需求的研發(fā)；二是增加科研投入，增強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，實(shí)現(xiàn)鋁合金研究的技術(shù)儲(chǔ)備，使科研具有延續(xù)性和可繼承性，逐步增強(qiáng)國內(nèi)的研究實(shí)力和水平；三是高性能合金的開發(fā)和發(fā)展主要應(yīng)圍繞提高材料的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐蝕性以及疲勞性能等綜合性能來開展研究，其新型合金可通過調(diào)整合金成分、采用新的加工和制造技術(shù)等途徑進(jìn)行開發(fā)；四是新鋁合金的研發(fā)不僅考慮其合金成分，而應(yīng)該將合金成分、加工工藝及其應(yīng)用3者結(jié)合起來，從根本上提高合金的綜合性能；五是新型鋁合金的研制要實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，實(shí)施以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為基點(diǎn)的原創(chuàng)性研發(fā)工作。

莊林忠：全面提高鋁合金的綜合性能仍將是今后一個(gè)時(shí)期國內(nèi)外科研重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是我們關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。我們的重點(diǎn)研究方向包括：一是突破傳統(tǒng)鋁合金的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合專利數(shù)據(jù)庫和相圖計(jì)算創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)開發(fā)新型合金，顯著提高合金的綜合性能；二是應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助模擬指導(dǎo)工藝優(yōu)化。在新工藝探索研究方面，開發(fā)超低溫變形工藝、形變誘導(dǎo)變形工藝等，提高合金的加工性能和綜合使用性能；三是注重產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為基點(diǎn)的原創(chuàng)性研究，更好地滿足國家對(duì)新材料的重大需求。