中國夢的核心是工業現代化，先（xiān）進製造業是工業現（xiàn）代化的支柱，高端機（jī）械裝備製造是強國的（de）標誌，直接關係國（guó）民經濟繁榮、國家安全建設和科技創新戰略。第（dì）四次工業革命（mìng）號角的吹響讓中國製造業迎（yíng）來了難得的發展機（jī）遇，也麵臨著前所未有的嚴峻挑戰。不可否（fǒu）認，我國機械製造業取得了令（lìng）人矚目的成就，但（dàn）與世界先進水平相比（bǐ），仍存在較大差距，“大而不強”是（shì）目前不爭的事實。如何提（tí）升我國（guó）機械製造業的核心競爭（zhēng）力，邁向全球價值鏈的高端？如何加快我（wǒ）國由製（zhì）造大國向製造強國轉變的步伐？麵（miàn）對機械製造業的轉型升級，材料和製造技術將（jiāng）何處何從？

 

　11月2日，在（zài）中國工程院化工、冶金與材料工程第十一屆學術會（huì）議期間，帶著這一係列的疑問（wèn），記者有幸采訪到了抗疲勞製造締造者、金屬材料科學家、中國航發北京航空材料研究院研究員、中國工程院院士趙振（zhèn）業。趙院士憂國憂民、語風犀利率真令記者肅然起（qǐ）敬（jìng）。整個采訪過程嚴肅而祥和，記者被這位79歲科（kē）學家濃烈的愛國熱忱（chén）和堅毅（yì）的科研精神所深深地感（gǎn）染！

 

 

 

趙振業出（chū）生在中華文明的發祥地之一河（hé）南省原陽縣，求學於西北工（gōng）業大學金屬學及熱處理專業，學成後北上京（jīng）城，在西山腳下（xià）的中國（guó）航空（kōng）發動機集團北京航（háng）空材料研（yán）究院（以下簡稱“航材院（yuàn）”）幾（jǐ）十年如一（yī）日從事航（háng）空超高強度（dù）鋼應用基礎理論、合金設計和工程應用研究，並成為國內外知名的金屬材料科學家。

 

1961年，23歲（suì）的趙（zhào）振業（yè）畢業（yè）後被分配到（dào）航材院。他回憶說（shuō），很慶幸一接觸工作便投入了我國第一個12%Cr鋼的研究。跟著老一輩研（yán）究人員學步，而且（qiě）一學就是十多年。作（zuò）為一個主要參（cān）研者，看到親自（zì）創造的綜合性能優於（yú）國外同類合金的新鋼種，並先後在（zài）三個航空發動機上壓氣機（jī）轉子葉片、輪（lún）盤應用並取得成成功，他感到自豪！回味在那場“文化大革命”中日夜兼（jiān）程走完的從合（hé）金設計、實驗研究、工業試製到發動機工程應用技術研究、構件製造、演示（shì）與生產全過程，從中學到的知（zhī）識，積累（lèi）的經驗（yàn），培養的勤學習慣和研究創新啟蒙，他認為不僅很值得，而且是終生受益！

 

1975年起，他受命主持研究航空中溫超高（gāo）強度鋼（gāng），步入新的研究領域（yù），開始獨立研究。當時除了美（měi）國把（bǎ）熱作模具鋼H11用作飛機構件（jiàn）外，世界上還沒有一個真正的航空中（zhōng）溫超高強度鋼。他從研究二次硬化和強韌化（huà）基本理論出發，在相變、熱處理（lǐ）、力學性能、工藝性能等係統探索基礎上（shàng），研究成功38Cr２Mo２VA中溫超高（gāo）強度鋼（gāng）。由（yóu）於巧妙地利用了Mo元素的強二次硬化效應，少量Cr元素與Mo配伍能壓低Mo的硬化峰值，減少其對基體韌性的傷害（hài）程度，調整鋼的韌性；少量（liàng）Cr還可以提（tí）高Mo硬化峰前的硬度，調整鋼的回火曲線，拓寬回火溫度範圍等特性，不僅達到了超高強度、綜合力學性能良好（hǎo）、耐溫高達500℃，而且，合金元素總添加量不足5%，從而將中溫超高強度鋼由中合金體係降為低合（hé）金體係。新鋼種的研究成功，解決了飛機後機身超溫超重的選材問題，還曆練了（le）他自主創新的能力和智慧，並獲得國（guó）家發明三等獎。 

 

起落架是飛機的第一關鍵構件，疲勞性（xìng）能要求很高。長期（qī）以來，起落架壽（shòu）命（mìng）短，故障多，一直是困擾我國飛機（jī）設計發展和安全可靠使用的難題。1983年秋，他（tā）開始主持超高強度鋼300M長壽（shòu）命起落架應用研（yán）究課（kè）題。首（shǒu）先（xiān）結合我國熔煉設備和技術現狀（zhuàng）提出“提純原材料，降（jiàng）低硫含量”、“鐓－拔開坯”技術路線（xiàn）建議，與撫順鋼廠創新提純技術，於（yú）1985年一舉達到美國標準要求和實物水平（píng），開拓了一條自己的冶金技術路線，中國航空超高（gāo）強（qiáng）度鋼開始走上（shàng）了VIM＋VAR雙真（zhēn）空熔煉的高純道路。300M鋼是世界最好的起落架鋼，強度高，韌性（xìng）良好，固有（應力集中係（xì）數Kt＝1）疲勞強度（dù）高，用作起落架可做到體積（jī）小、重量輕、壽（shòu）命（mìng）長、使用（yòng）可靠。但是，其突（tū）出缺點是疲勞（láo）強度對應力（lì）集中敏（mǐn）感和氫脆敏感（gǎn）。如不解決，非但不能滿足起（qǐ）落架要求、充分發揮（huī）其超高強（qiáng）度優越性，還會潛在災難性隱（yǐn）患。為此，提出了發展材（cái）料應用科學與技術思路，從抗疲勞原理出發，設計了（le）長壽命起落（luò）架的總體技術方案。研究並提出一種“無應力集中”抗疲勞概念（niàn），創新了抗疲勞應用技（jì）術體係，即表麵完整性機械加工（gōng）技術體係、表層組織再改造性技術體係、表麵完整複合防護技術體係（xì）、構（gòu）件（jiàn）細（xì）節設（shè）計（jì）技術體係和（分課題負責人為主創新的）10多項先進工藝。這些技術（shù）克服（fú）了300M鋼的兩（liǎng）項弱點，回複（fù）了（le）因應力集中喪失的疲勞強度（dù），抑製和防（fáng）止了氫脆。用國產300M鋼製造起落（luò）架的疲勞壽命一（yī）舉達到5000小時未失效，增加載荷30％再繼續試驗至6000小時仍未失效。這一結果遠遠超過了課題規定3000小時指標，也超過了國外同類起落架5000小時最高（gāo）規定壽命指標。如今，起落架已廣泛應（yīng）用於多（duō）種飛機，使用至今無任何故障。長（zhǎng）壽命起落架研究成功開（kāi）拓了一條材料（liào）應用（yòng）研（yán）究道路，又增添了超越國外（wài）先進水平的經曆和能（néng）力。該研究獲得國家（jiā）科技（jì）進步一等獎。

 

我國是一個海洋大國，飛機需要在極端海洋氣候環境中服役，他摒棄了國外的超高強度鋼發展道路和認識，堅持研究發展超高強度不鏽鋼（gāng），解決腐蝕問題，提高全壽命期（qī）經濟可承受性發展方向。經（jīng）過幾年強韌化機理探索，初步獲得三個新機理：超細馬氏體（tǐ）板條、超細沉澱相M２C、Fe２Mo和逆轉變奧氏體。優選（xuǎn）了一個（gè）合金成分體係：Fe－13Cr－12Co－Mo－Me。在實驗室采用VIM＋VAR雙真空高純（chún）熔煉和控（kòng）製相變（biàn）熱處理（lǐ）後，抗拉強度接近（jìn）1900MPa，斷裂韌性（KⅠc ）達到110MPam1/2 ，率（lǜ）先（xiān）把不鏽鋼提升到了超高強度高韌性。與此同時，還設計了一種表層硬化型不鏽齒輪軸承鋼Fe－14Cr－12Co－Mo－Nb－Me，力學性能達到σb ～1850MPa，KⅠc ～110MPam 1/2，探索研究的表層（céng）超硬－韌化（huà）方法可使鋼的表（biǎo）麵硬度達到HRC70以上，500℃下的硬度保持在HRC63，率先把齒輪軸承鋼也提升到了超高強度、高韌性，獲得國家發明專利。

 

經曆50多年研究，他的科研成果構築了我（wǒ）國航空超高強度鋼（gāng）體係（xì）架構：低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼和不鏽鋼，發表了數十篇學術論文和“合金鋼設計”專著，培養（yǎng）博士生，被譽為“超高強度（dù）鋼之父”。集多項航空超高強度鋼研究創新、工程應用成（chéng）功、達到和超過國外先進水平，他提（tí）出了材料科學與工程“兩（liǎng）個全過程”概念，即“材料研製全過程”和“材料應用研究全過程”。將材料科學與工程從“四要素”時代領入了“兩個全過程”新時代（dài），新時代的特征是（shì）材料（liào）兼具極限性能和極限服役性能。當記者問到（dào）中（zhōng）國先進材料（liào）的發（fā）展方向時他堅定地強調了一個字：“純”！

 

如今79歲（suì）高齡他仍堅（jiān）守在科研一線，滿（mǎn）懷信心地在和年輕同伴們研究創（chuàng）新（xīn）先進（jìn）材料，為我們（men）偉大（dà）祖國的材料事（shì）業繼續奉獻著光（guāng）和熱！用趙院士自己的話說：“我隻是眾多科研工作者中的一員，我在（zài）做我應該做的事情。我（wǒ）們偉大的祖國（guó）走向富強、繁榮，趕（gǎn）超發達國家是我畢生的願望（wàng）！”

 

堅持自主創新路   成就製造（zào）強國夢

 

習近平總書記說過：“實現中華民族偉大複興的中國夢，就是要實現國家富強、民（mín）族（zú）振興、人民幸福”。

 

中國（guó）夢的核心是工業現代化，先進機械製造（zào）業（yè）是工業化的支柱，高端機械裝備（bèi）製造是強國的主要標（biāo）誌，機械製造直接關係國民經濟繁榮、國家安全建設和科（kē）技創新戰略發展。趙院士創新了抗疲勞製造——新一代先進製造技（jì）術。

 

趙院士說，經曆60年發展、特別是改革開放30多（duō）年（nián）發展中國（guó）已經成為一個機械（xiè）製造大（dà）國和世界第二大經濟體，正在向機（jī）械（xiè）製造（zào）強國邁進，這是一（yī）個曆史性轉變。當前遇到的最大困惑和難題是機械製造升級轉型，問題未得解決不僅遲滯轉變進程（chéng），導致了國民經濟（jì）下滑，而且這一趨勢還會繼續。國民經濟生產力構成（chéng）中製造占60%以上，社會財富的60%由機械製造（zào）創造，而（ér）中國僅占20 %左右，空間和潛力（lì）很大，解決了機械製造升級轉型問題經濟不但不再下行，反（fǎn）而（ér）會走（zǒu）上發展快車道。所以，舉國上下在探索一條機械製造強國之道。道路是什麽，該如何走，趙院士提出了自己的見（jiàn）解：抗疲（pí）勞製造是必由之路。

 

他解釋說，高端（duān）機械裝備製造是（shì）高科技傳承，產業鏈和價值鏈（liàn）的高端，改變中國引（yǐn）進（jìn）仿製、競爭弱勢的根本出（chū）路。高端機械（xiè）裝備製造是一個複（fù）雜的體係（xì），如構件、部（bù）件到（dào）整機的機械結（jié）構體係以保證功能（néng），功能、性能與全壽期的成本統一（yī）的經濟可承受性（xìng）體係以保證生存（cún）等。同時保障這些體係的是長壽命、高可靠，其體現者是關鍵構件。所謂關（guān）鍵構件包括轉動構件、傳（chuán）動構件、主（zhǔ）承力構件，它們都在動態下（xià）服役（yì），主要失效模式是疲勞。大量機械裝備提前失（shī）效（xiào）、失事造成災難性後果，並非結構存在什麽（me）問題，而是由（yóu）於關（guān）鍵（jiàn）構件疲（pí）勞失效。據報，飛機空中解體、火車出軌、塔吊突（tū）然倒塌、兒童遊樂車突然倒塌居然都是因為對接（jiē）螺栓疲勞失效。一個不起眼的關（guān）鍵構件失效不僅嚴重（chóng）威脅機械裝備服役安全、釀成災難性後果，而且導致機械裝備的功能、經（jīng）濟（jì）可承受性乃至信譽都蕩然無存。可見（jiàn），沒有關鍵構件高端（duān）機械裝備（bèi）製（zhì）造無疑於無米之炊（chuī）！中國製造的關鍵構件存在（zài）壽命短、可靠性差、結構重等三大問題，當然無法升級轉型（xíng）到高端（duān）機械裝備製造。關鍵構件（jiàn）是設計、材料、製造三位一體技術集成。所（suǒ）以，關鍵構件必須建立（lì）三個技術體係：設（shè）計技術體係、材料技（jì）術體（tǐ）係、製造技術體係。其中，設計技術體係主司結構（gòu），材料技術（shù）體係主司強度（dù），製造技術體係主司壽命。設（shè）計、材料、製造三個技術各自獨立、互不孕育，而（ér）融合一體、不可分割，同等重要、不可偏廢方能製造出關鍵構件（jiàn）。但是，長期以來製造不僅沒有作為核心技術發展，反而被（bèi）邊緣化了。關鍵構件（jiàn）和高端機械裝備是製造出來的，沒有先（xiān）進製造技術無異於紙上談兵。中（zhōng）國（guó）沒有先進製造（zào）技術，當然無法製造出關鍵構件高端機械裝備。製造技術、關鍵（jiàn）構件、高端機械（xiè）裝備製造一脈相承。他講了一個小故事（shì），早在1950年美國發展民航客機用渦輪噴氣發動機擬（nǐ）定壽命30000小時（shí），但被擱（gē）淺了，原因是主軸承達不到壽命要（yào）求。於是，從選材開始、冶金、製造、試驗一路研究，到1960年主軸承壽命達到了30000小時，發動機投入生產、服（fú）役。1983年（nián）中國研製的一種發動機擬定壽命200小（xiǎo）時，也（yě）是因為主軸承達不到（dào）壽（shòu）命要求被擱淺。不過，解決辦法是有什麽用什（shí）麽。接著研究新型發動機時還是主軸承達不到壽命要求（qiú），還是有什麽用（yòng）什麽，應付湊合。如今，主軸承製約了發動機和高端機械（xiè）裝備製造。所以，在科學技術發展中沒有（yǒu）捷徑，該做（zuò）的事（shì）一定要做。今天偷個懶，明天（tiān）要花更大功夫補償，甚至貽誤大事。

 

趙院（yuàn）士說，縱觀世界機械製造（zào）技術已發展三代：“成形”製造、表麵完整性製造、抗疲勞製造。所謂“成形”製造就是中國普遍（biàn）采用的按照設計圖紙（zhǐ）規定要求製造構件的技術，基本（běn）特征是製造與壽命無（wú）關。“成形”製（zhì）造帶來（lái）兩大問題：一是導（dǎo）致高強度材料不敷應（yīng）用，即誘發疲勞強（qiáng）度應力集中敏感，當應力集中係數Kt=3時（shí）疲勞強度降低約50%，Kt=5時降低（dī）約80%，高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、齒輪軸承鋼等均如此；二是（shì）關（guān）鍵構件提前疲勞失效，即“成形”製造留下的切削刀痕不連續造成了很高的應力集中，該處成為疲勞源，導（dǎo）致構（gòu）件提前疲勞失效，高強（qiáng）度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、齒輪（lún）軸承鋼構件也均如此，並成為“兩大問題”的原（yuán）因，亟待淘汰。

 

50年前全世界都和中國現狀（zhuàng）一樣，而美國於1948年到1970年花了（le）20多年時間研究成功表麵完整性製造。所謂表麵完整性製（zhì）造是控製表麵（miàn）完整性、以疲勞為判據和提高疲勞強度的（de）製造技術，理論基礎是疲（pí）勞，關鍵心技術是切（qiē）削和表麵（miàn）強化，高強度材料和構（gòu）件疲勞強度（dù）應力集中敏感得到（dào）改善。對“成形”製造的最大進步在（zài）於表麵完整性製（zhì）造與壽命相關，並取得三大效果：關鍵構件長壽命、高可靠、結構減重，美國戰機F15、F16壽命達到5000飛行（háng）小時世界最高水（shuǐ）平，西方發達國家普遍采用進（jìn）而壟斷了高端機械裝備製造至今已半個世紀，走出了一條機械製造強國（guó）道路。這就是西方（fāng）發（fā）達國家製造的關鍵構件和裝備壽命更長，可靠性更高的原（yuán）因。但是，表麵完整性製造認識局限、效果有限，應予跨越。

 

趙院士和他的團隊花了（le）30年時間研究創（chuàng）新一（yī）種抗疲勞製造。提出了新（xīn）概念：抗疲勞製造是控製表麵完整性（xìng）和表麵變質層（céng）、以疲勞（láo）為判據（jù）和達到極（jí）限疲勞強度的（de）製造技術；提出了新（xīn）理論：“無應力集中”抗疲勞概念；建立了關鍵技術體係：抗疲勞製造關鍵技術體係、極限（xiàn）壽命設計（jì）技術體係、極限性能材料體係等，形成了第三代機械製造技術。用以製造（zào）的超高強（qiáng）度鋼（gāng）、齒輪（lún）軸承鋼、耐（nài）溫（wēn）高強度（dù）鈦合金、高溫（wēn）合金疲勞壽命均提高100倍以上（shàng）；製造的飛機起落架疲勞壽（shòu）命達（dá）到和超過美國F15、F16戰機（jī） 5000飛行小時世界最高規定壽命，多種飛機使用，從（cóng）1991年服役至今無一故障；製造的主軸承滾珠接觸疲勞壽命達到（dào）400萬小時，對比試驗超過（guò）世界領先水平的同（tóng）一軸承滾珠一個數量級。抗疲勞製造顛覆了（le）材（cái）料，推動先進材料跨入“兩（liǎng）個全過程”新時代，走上極限性能和高純淨度發展道路；顛覆了設計（jì）技術，亟待創新理論和方法，走上極限壽命、極限可靠性（xìng）、極限減（jiǎn）重設計。抗疲勞（láo）製造建立了機（jī）械製造新理念：從“成形”製造的精（jīng）密、高效、表麵完整（zhěng）性製造的精密、長壽命、高效到抗（kàng）疲勞製造的精密、極限壽命、高效（xiào）；關鍵構件的壽命從“成形”製造的（設定（dìng）數量級為1）表麵（miàn）完整性製造的10提高到抗疲勞製造的100；抗疲（pí）勞製造改變了疲勞失效模式並與製造無關，因而製造的關鍵構件達到了極限壽命、極限可靠性、極限減重。風水輪流轉，遂後大家將看到的是中國製造的關（guān）鍵構件（jiàn）和裝備（bèi）比西方（fāng）發達國家製造的壽命更長，可靠性更高！

 

趙院士（shì）呼籲，加速抗疲勞（láo）製造研（yán）究發展，建立抗疲勞製造、極限壽（shòu）命設計（jì）、極限性能材料新三（sān）位一體技術體係是機械製造升級轉（zhuǎn）型（xíng）的當（dāng）務之急，是提升國民經（jīng）濟發展的（de）根本道路，是實現機械製（zhì）造強國的根本道（dào）路。轉變60年養成的（de）習慣（guàn）和觀念，從仿製慣性（xìng）中掙脫出來，換上創新理念和思維，舉國上下聚焦抗疲勞製造（zào），落實措施，一定會在不（bú）長時間成就中國成為（wéi）一個達到和超過（guò）西方發達國家的關鍵構件製造強國和高端機械裝備（bèi）製造強國。表麵完整製造曾經為西方發（fā）達國（guó）家（jiā）帶去了（le）機械製造強國，抗疲勞製造是中國的一個強國機遇，關鍵是應（yīng）抓住機遇！

 

遵守科學規律  實踐中華民族偉大複興夢

 

采訪到科研成果如何獲得時趙院士很有感慨地說，他很慶（qìng）幸自己走上了科學（xué）研（yán）究道路（lù），但一輩子（zǐ）有太多辛（xīn）苦；他忠實於科學研究，一輩子奉獻給了創（chuàng）新；他樂於科學研究，有諸多（duō）成功（gōng）享受。他說（shuō），一個人畢生要做（zuò）兩（liǎng）件事情（qíng）“一（yī）是認（rèn）識（shí）世界求得生存，一（yī）是改造世界求得生存好”。一個科研（yán）工作者要做三件事：認識科學規律知道能做什麽，遵守科學規律並開拓創新，發（fā）現科學規律知道該做什麽並做到更好。所（suǒ）以，在50多年的科研生涯中他從不吝惜（xī）勞苦（kǔ）與智慧，主動把研（yán）究（jiū）目（mù）標定在領先國際水平上，不僅連續創新成功多（duō）項達（dá）到和領先國際水平的成果，而且發現多項科學規律，提出了新概念、新理論、新技術。

 

1、科學技術“全過程研（yán）究（jiū）”概念

 

集多項研究成功經曆提（tí）出了一種科學技術“全過程研究”概念。他推崇科學認識論。科學認識論指出（chū），人類在認識客觀世界時需要經曆認識、實踐，再認識、再實踐……認識單元的反複循環才能獲得相（xiàng）對真理，隻（zhī）有真（zhēn）理才（cái）可用以改造世界。他實踐科學認識論，認為科學技術研（yán）究是人類認識客觀世（shì）界的組成部分。把科學技術研究作為一個“全過程研究”，即認識單元（yuán），並分解為四個要（yào）素：應用基礎理論、科學技術、工程化生（shēng）產和服役失效反饋，四個要素（sù）反複循環才（cái）能獲得相對真知，真知才可用以成（chéng）就產品和人（rén）才（cái）。其中，“應用基礎理論”直接導向技術創新，“科學技術”是研究創新的主體，“工程化生產”是有價值的形（xíng）式（shì），“服役失效（xiào）反饋”是（shì）科（kē）學技術的可（kě）用性；後（hòu）一（yī）個要素是前一要素的歸（guī）宿與判據，不能導致（zhì）科學技術創新的（de）應用基礎（chǔ）理（lǐ）論是不適用的理論，不能工程化生產並形成有價值的形式的科學技術是無用的，不能適應服役的產品應予拋棄，服役失（shī）效反饋是“全過（guò）程研（yán）究”或一個認識（shí）單元的終結。實踐是（shì）檢驗真理的唯一標準，“服（fú）役失（shī）效反饋”理論與“應用（yòng）基礎理論”一致證明“科學技術”是真知，認識結束，不相一致時“全（quán）過程研究”反複進行直到（dào）一致。

 

趙院士強調，研究科學技（jì）術的目的全在於應用，實踐“全（quán）過（guò）程研究”可以獲得（dé）可用可靠的科學技（jì）術。“全過程研究”是科學技術研究的普遍規律和準則，務必（bì）遵守這一科學規律，實施這一準則。因（yīn）為（wéi）已有太多的教訓：很多科學（xué）技術研究者（zhě）不知（zhī）道“全過程研究”，更（gèng）少有人實施“全過程研（yán）究（jiū）”，以致立了很多研究項目獲得成功的很少，可用可靠的的成果更少；很多研究者辛勞（láo）多（duō）年卻未（wèi）做出成果，虛度了年華；不少（shǎo）研究者用非真（zhēn）知教授（shòu）學生，流傳了大量的錯誤概念，混亂了學術環境，貽誤了一（yī）代又一代學子。 

 

2、材（cái）料科學與（yǔ）工（gōng）程“兩個全過程”概念

 

縱觀千百年人類文明發展（zhǎn）史清晰可見材料的身影，經曆了石材、木材、鐵材、複合（hé）材料，材料是人（rén）類進步的推動力。如今（jīn），先進材料已經發展成為科學前沿，理論、實驗達到高水平，具有極限性能特征，極（jí）大地推動（dòng）多種學科發展，殊不知先進材（cái）料經曆了艱難的發展曆程。半個世紀前材料還處於科學和工程分立而相互製（zhì）約的狀態，直到上個世紀70年代美國才找到了一個科學規律：材料科學與工程，結束了混沌狀態，推動了材料大發展，並成為高等專業（yè）教育的一級學科。到了90年代中又找到了一個新規律：材料科學與工程“四要素”，並推動材料獲得極限性能。所謂“四要素”指的是成分、組成與結構，合成（chéng）與加工，性質和服役（yì）行為，西方發達國家普（pǔ）遍采用“四要素”研究材（cái）料，材料科學與工程進入（rù）“四要素”時代，幾（jǐ）年前還發展了“基因設（shè）計”。沒有規矩不能成方圓。中國也將材料科學與工程列為高等專業教育的一（yī）級學科，卻未能遵循“四要素”研（yán）究材料，甚至（zhì）知之甚少（shǎo），導致了與西方發達國家材料的差別和落後狀態。

 

研究材料的目（mù）的全在於應用，用得好（hǎo）才是好材料（liào）。趙院士研究發現具（jù）有極限性能的材料並不一定好用，甚至不可應用。例如，久負盛名（míng）的低合金超高強度鋼300M具（jù）有極限力學性能：抗拉強度σb～1960MPa、屈服強度σ0.2～1625MPa、伸長率δ5～10 %，斷麵（miàn）收（shōu）縮率（lǜ）ψ～40 % 、斷裂韌（rèn）性KⅠc～80 MPam½、疲勞強度σF ～1035MPa，廣泛用做（zuò）各種飛機起落架。但（dàn）是，當構件表麵壓一個硬（yìng）度壓痕造成應力集中後疲勞強度驟降至245MPa，在海水介質（zhì）中僅為105MPa，因而成為一個不可應用材料（liào）。不（bú）僅300M鋼（gāng），高強度鋁合金、鈦合金、齒輪軸承鋼、高溫合金同（tóng）樣如此，即疲勞強度應（yīng）力（lì）集（jí）中敏感，如不解（jiě）決，服役中潛在災難性後果。為此，他提出了材料應用研究概念（niàn），研究應用技術，並賦予了材（cái）料極限服役性能。例如，300M鋼在任何高（gāo）應（yīng）力（lì）集中下疲（pí）勞強（qiáng）度均達到1000MPa以上，真正成（chéng）為一個（gè）可用可靠材料。不僅300M鋼，高強度鋁合（hé）金（jīn）、鈦合金（jīn）、齒輪軸承鋼（gāng）、高溫合金同樣如此，即抑製了疲勞強度應力集中敏感。於是（shì），他提出（chū）了材料科學與（yǔ）工程“兩個全過程”概念：一個是“材料研製全過程”，一個是“材料（liào）應用研（yán）究（jiū）全過程”。“材料研製全過程”賦予材料極限性能，“材料應用研究全過程” 賦予材料極限應用性（xìng）能，“兩個（gè）全過程” 賦予材料極（jí）限服役性能。材料科學與工程進入了“兩個全過程”新時代。

 

3、“無（wú）應力集（jí）中”抗疲勞概念

 

趙院士發現了高強度材料疲勞強度應（yīng）力集中（zhōng）敏感現象和關（guān）鍵構件服役中提前疲勞失效現（xiàn）象，其原因均為高應（yīng）力集中。在“成形”製（zhì）造中高應（yīng）力集中體現為切削加工刀痕不連續處（chù），應力集中很高，並導致高強度材（cái）料不敷應用，關鍵構件“三大問題”；在表麵完整性製造中體現為（wéi）表麵強化留下的凹凸處，應力集中（zhōng）較（jiào）低，材料疲勞強度應力集中敏感程度降低，關鍵構（gòu）件恢複到長壽命、高可靠、結構減重。但是，材料疲勞強度應力集中敏感現象和關鍵構件服役中提前疲勞失效現象的始作俑者仍然是製造，材料和構件的潛力仍未得（dé）到充分發揮（huī），威脅服役安（ān）全。為徹底解（jiě）決材料疲勞強度應力集（jí）中敏感和關鍵構件服役中提前疲勞失效問題，趙院士研究了一種（zhǒng）抗疲勞製造技術，消除了製造帶來的應力集中，疲勞強度應力集中（zhōng）敏感現象得以消除，即不同應力集中下材料疲勞強度均為（wéi）無應力集中時的材料疲勞強度，從而材料潛能得到充分利用；關鍵（jiàn）構件服役中提前疲勞失效（xiào）現（xiàn）象也得以消除，疲勞失效與製造無關，並達到極限（xiàn）壽命、極（jí）限可靠性（xìng）、極限減重。從而提出了“無應力集中”抗疲勞概念：帶（dài）有應力集中的構（gòu）件具有無應力集中時的疲勞強度（dù）。其核心是從應（yīng）力集中視（shì）角認識疲勞問題，從應力集中（zhōng）入手（shǒu）解（jiě）決壽命問題。遵照這一理論研究（jiū）創（chuàng）新了一係列的抗疲（pí）勞（láo）製造技（jì）術，用以製造的不同應力集中（zhōng）高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金（jīn）、超高強度鋼、齒（chǐ）輪軸承（chéng）鋼構件疲勞強度（dù）全都達到（dào）無應力集中時的疲勞強度，應力（lì）集中（zhōng）係數越高疲勞壽命提高越多，如應力集中係數Kt=4構件疲勞壽命提高了100倍、甚（shèn）至1000倍（bèi）以上。在“無應力集中”抗疲勞概念指導下機械製造（zào）技術走上了抗（kàng）疲（pí）勞製（zhì）造之路，機械製造（zào）進入了抗疲勞製造新時代。抗疲勞製造（zào）為（wéi）中國升級轉型高端（duān）機械裝備製造提供了保證，為關鍵構件製造強國和機械製造強國開啟了大門。

 

趙院（yuàn）士最後強調，科學規律是創新之源，遵守科學規律是創新之（zhī）本，發現科學規律是創新之魂。尊重科學是中華民族的傳統（tǒng）美德，傳（chuán）承並發揚這一美德（dé）是中華民族（zú）偉大（dà）複興的希望和保證。