中南材子鳴響粉冶樂章——記中南大學粉末冶金研究院摩擦材料研究所所長姚萍屏

本刊記者 馬 兵

提到中南大學，就不得不提它的王牌專業粉末冶金，中南大學的粉末冶金專業由中國工程院院士黃培云先生創建，是國內第一個粉末冶金學科，并在中國工程院院士、中南大學前校長黃伯云先生的帶領下，研制出我國“兩彈一星”、航空和高鐵等一系列重大工程所需大量關鍵材料，為我國國防和經濟建設做出了突出貢獻。姚萍屏教授就是中南大學粉末冶金學科一位年輕的科研人員。

姚萍屏，教授，1969年出生于湖南雙峰，1988年在原中南工業大學材料科學與工程系開始大學本科生活，并到該校粉末冶金研究所從事研究生學習和助研、副教授再到現在的教授工作，秉承中大“敬業、勤奮、求實、創新”的精神，始終耕耘在高性能粉末冶金摩擦學材料領域，先后承擔并完成了國家國防攻關、國家863高技術、國家自然科學基金、國家科技部創新基金、民航總局PMA項目、國家鐵道部引進消化吸收再創新項目、湖南省杰出青年基金和湖南省科委等20余項課題的科研任務，將粉末冶金摩擦學材料推廣應用從深海、陸地、天空直至空間，構建了粉末冶金摩擦學材料的全空間應用材料體系。這期間，他還在國內外刊物發表了與摩擦學材料領域相關的研究論文50余篇，獲國家授權專利8項，申請專利5項，部級鑒定項目5項。獲湖南省科技進步一等獎1項，三等獎1項，有色科技進步獎三等獎1項。目前兼任湖南省摩擦學會理事長、全國青年摩擦學青年工作委員會副主任委員、中國機械工程學會高級會員、中國機械工程學會摩擦學分會常務理事、中國機械工程學會粉末冶金分會理事、中國機械工程學會摩擦耐磨減摩材料與技術專業委員會副主任委員、湖南省機械工程學會常務理事等學術職務。

勇于創新研制航空摩擦材料

自1992年參加工作以來，姚萍屏教授一直從事粉末冶金航空制動摩擦材料的研制和開發工作。針對粉末冶金航空制動摩擦材料高能制動性能穩定性不足和重載耐磨性能差的技術問題，通過對摩擦表面成膜機理、失效機制及制備工藝的深入研究，開發了陶瓷顆粒組合增摩技術、基體微合金化增強技術、金屬陶瓷和基板梯度復合技術以及高性能特種粉末冶金摩擦材料制備技術等，主持完成了中國民航總局項目“新一代大型波音737飛機高性能長壽命國產粉末冶金剎車副的研制”，獲得中國民航總局頒發的6項產品零部件制造人批準書。

國產粉末冶金剎車副研制成功后經推廣使用，不僅保證了國內航空運輸的正常進行需求，同時，由于國產剎車副價格較進口件低，同時供貨周期由原來的預付款半年后提供改為3天內供貨，大大降低了航空公司的資金積壓、庫房占用和配件供應周期，根據航空公司估計，僅采用國產剎車副，每架飛機可節約直接成本為55.5萬元，因此，僅在中國大陸應用國產剎車副，將為航空公司年節約直接成本2.6529億元。項目已在湖南博云新材料股份有限公司獲得產業化推廣，累計實現產值達2.1億元，產品使用效果良好，經濟效益和社會效益顯著，成為博云新材這一上市公司的拳頭產品之一。

喜出成果攻關鐵路摩擦材料

沒有制動就沒有高速。針對國家高速鐵路的不斷提速要求，姚萍屏教授先后主持了國家863項目“高速列車用制動盤和閘片材料及其制備技術的研究”和鐵道部引進消化吸收再創新項目“高速動車組摩擦材料國產化的研制”，根據高速列車車輪與鋼軌粘著促轉的系統特點和高速列車制動動能大、制動壓力高的技術特點，采用不同顆度粉末配比，通過開展基體的選擇、新型摩擦組元及潤滑組元的探索以及摩擦組元和潤滑組元對基體綜合性能的影響等方面的研究，獲得了綜合新型銅基體、自主開發了專有摩擦組元和潤滑組元，開發了非金屬組元強化技術和梯度燒結工藝。所獲得的高速動車組閘片摩擦材料的研究成果獲得產業化推廣。

此外，作為國內列車用粉末冶金制動閘片的技術開創者，姚萍屏教授攻克了結構設計、閘瓦材料設計、制備技術及制動閘瓦與輪對匹配設計等一系列科學問題，形成了準高速列車制動閘瓦專有技術，通過技術轉讓，先后培育了浙江樂清粉末冶金廠、新鄉鐵路摩擦材料廠和蘇州華源機車車輛配件有限公司等多家單位進行市場化開發，技術成熟，能迅速投產，目前占有了全國準高速列車粉末冶金制動閘瓦的四分之三市場，形成了“中國鐵路延伸到哪里，中南制動材料技術就出現在哪里”的盛況。

立足國需解決航天關鍵問題

空間對接技術和對接機構是我國航天載人飛行的關鍵技術，也是今后擴展空間應用能力的一個重要手段。姚萍屏教授承擔了國家863項目“空間摩擦副的研制”，作為原創性的高技術應用項目，在姚萍屏教授的帶領下，項目克服了無參照、缺平臺、時間緊、要求高的困難，解決了苛刻空間條件下摩擦副材料摩擦磨損性能的高穩定性，發現并探明了摩擦材料常用二硫化鉬潤滑組元在制造過程中的演變規律和對材料摩擦磨損性能的作用機理，設計并制造了模擬空間條件的摩擦磨損性能檢測裝置，創造性的采用高體積百分比非金屬組元獲得了高穩定性和抗真空粘著的空間摩擦副粉末冶金摩擦材料配方設計。首次采用一套摩擦副實現了兩飛行器對接時制動耗能、可靠傳扭和過載保護，解決了飛行器對接過程中的安全保證問題，發明了一種全功能（制動耗能、穩定傳扭和過載保護功能）空間摩擦副。

作為空間對接結構的兩大關鍵部件，2011年11月3日，采用姚萍屏教授團隊研制的全功能空間摩擦副首次在“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器的完美自動對接中出色完成任務，2012年6月，全功能空間摩擦副再次在在我國載人自動對接和手動對接中表現突出，再一次證明空間對接機構摩擦副具有良好的穩定性和一致性。隨著我國空間事業的發展，在每一次空間對接任務中，全功能空間摩擦副都將發揮其關鍵作用。姚萍屏教授領導的團隊使中南大學已成為世界上除俄羅斯外唯一能提供對接機構摩擦副材料的單位。

添磚加瓦推廣應用風電材料

能源危機促使世界上各國對綠色能源的大投入和深入研究。根據2005年生效的《中華人民共和國可再生能源法》，風能成為我國可再生能源（綠色能源）的重要研究和推廣應用方向。姚萍屏教授主持的國家863項目“大功率風電機組用粉末冶金摩擦材料及制備關鍵技術的研究”，首次總結了大功率風電機組制動摩擦材料“三高（高速、高壓、高力矩）一特殊（風沙微塵環境）”的特殊使用條件研究，并相應的提出了項目研制所必須的測試條件要求，研究成果已為我國大功率風電機組研制用關鍵材料提供了技術和制品支持。

路漫漫，一步步走來，姚萍屏教授領導的團隊使粉末冶金摩擦學材料跨越了從地面走向太空、從基礎理論研究走向產業化的迢迢征程，成就顯著；而如今，在麓山腳下這個并不顯眼的摩擦材料研究所里，姚萍屏教授一如既往，正和粉末冶金研究院的新老教授一起，為祖國摩擦學材料事業的騰飛而辛勤耕耘，繼續創造輝煌。