張士宏：工匠品質，與時俱進，發力中國金屬材料研究領域

文/邢懷宇·FM記者

張士宏：工匠品質，與時俱進，發力中國金屬材料研究領域

文/邢懷宇·FM記者

中國科學院金屬研究所從1951年籌建于北京到1953年正式建于沈陽；從1957年堅持國家任務與基礎研究并重到1970年開始短時期隸屬冶金部；從1978年回歸科學院到1982年以金屬研究所和長春應用化學研究所的有關研究室為基礎成立中國科學院金屬腐蝕與防護研究所；從1985年以來先后建立固體原子像、材料疲勞與斷裂、快速凝固非平衡合金和金屬腐蝕與防護國家重點實驗室到1995年以來先后建立高性能均質合金國家工程研究中心和國家金屬腐蝕控制工程技術研究中心；從1999年成立新的“中國科學院金屬研究所”到2001年成立沈陽材料科學國家實驗室；再到2011年進入中國科學院“創新2020”。這一路前行，已經走過60多年的路程，可謂歷史悠久，科研實力雄厚。為了更深一步了解中國科學院金屬研究所的科研情況，近日，本刊記者采訪了中國科學院金屬研究所教授張士宏先生，在交流過程中深刻感受到張教授的工匠精神和與時俱進品質。并就中國科學院金屬研究所科研成果、個人學術生涯、人才管理、3D打印技術及最新的AI技術等進行了深入交流與探討，進行了一次頭腦風暴。

張士宏教授

FM：請詳細介紹一下您的學術生涯情況？

張士宏：本人1981年開始在哈工大塑性加工專業學習，1991年獲得哈工大工學博士學位。后來在哈工大力學做博士后研究，在材料學院任副教授和教授。1995～1998年先后在丹麥Danfoss公司和奧爾堡大學工作。回國后入選1998年度中科院“百人計劃”項目并于1999年8月開始到位工作。在金屬所的主要研究方向是塑性加工先進技術研究，主要為金屬管板加工制備成形技術做研究，包括復雜形狀及低塑性管材與板材脈動沖擊液壓成形技術、精密管材加工制備與成形技術、精密銅管鑄軋加工技術等方向。獲得的主要成果包括：

⑴2001年起與河南金龍精密銅管集團長期合作完成精密銅管鑄軋技術，實現連鑄、行星軋制、連續拉拔、滾珠旋壓、退火全過程的科學化、產業化，解決了銅管鑄軋加工中的一系列關鍵技術。開發ACR新型銅管、電子熱管、廢雜銅直接鑄軋銅管等實現大批量產業化，技術達到國際領先水平，2015年獲得國家科技進步獎。

⑵研制精密高溫合金、不銹鋼、鈦合金管材制備加工技術，應用于航空航天工程領域。

⑶提出并開發鎂合金溫熱成形技術，實現高溫合金鈦合金熱加工過程組織預測與工藝優化。

研發管材展示

FM：您在多年的科學研究生涯中遇到過怎樣的困惑？又是如何走出困惑的？

張士宏：在20多年的科研生涯中，進入金屬所以前主要是學習鍛煉、做助手的準備階段。期間雖然獨立申請并完成了一些科研項目、發表了一些不錯的學術論文，但還不是一個嚴格意義上的PI或學術帶頭人，科研選題和工作環境都是在導師和領導的合作、支持下完成的。

進入金屬所以后，雖然獲得了科研啟動費及短期研究課題（精密管材加工制備），但面臨確定長遠科研發展方向和建立團隊，獲取“賴以生存”的科研項目和經費的問題。進入金屬所初期，原壓力加工室已經解散，老一輩研究員基本退休，沒有團隊，沒有實驗室，沒有設備，沒有確定的研究方向。同時個人也缺少帶團隊、申請大項目及企業合作經驗。當時主要采取幾個方法進行突破：一是入職前圍繞新的崗位和課題方向在國內外廣泛調研，走訪了國內與管材加工應用相關的特鋼、鈦合金、高溫合金、管材生產、應用企業、科研單位和專家，以及日本、法國、德國的相關企業和高校，做到了對科研和生產應用的全面了解，確定主要技術攻關創新方向和學術研究方向。二是通過招收和合作培養博士生、碩士生、招收博士后、高訪學者，以及返聘離退休科研人員、與相鄰高校同專業老師合作，很快建立起獨立的團隊。后來通過博士生留所招收博士后、招聘實驗師等方法，隊伍不斷壯大發展、更新，經過大約十年形成了穩定的團隊。經過后續發展，目前團隊已經很壯大成熟了。

團隊初建的三年是迷茫的，長遠方向不明確，沒有大的課題。第三年經過技術攻關所研制的精密管材在航天系統獲得了應用，因而也陸續獲得了新的課題資助。第三年又開始與企業建立了長期合作關系，在與企業合作中，團隊不斷壯大，青年科研人員和博士碩士生快速成長，也獲得了更多科研項目資助。

FM：詳細談一下您在學術生涯過程中印象最深刻的一件事情？

張士宏：在科研工作中本人一直重視學術交流和國際合作。在團隊初創時期，主要參加了幾個行業內的學術會議。2007年參加了在葡萄牙召開的NUMIFORM國際會議，國內只有我一人參加，在會議上幾乎看不到中國影響力。幾位海外華人學者鼓勵我說：“你是中國的代表，中國是大國，你應該主動向組委會表達中方的愿望和要求”。我考慮很有道理，隨后與組委會聯系，他們隨后也表達了希望中國代表參加合作的愿望。2010年，在國內同行和海外華人的支持下，組委會通過了我在中國主辦學術會議的申請，并于沈陽成功組織了NUMIFORM2013國際會議。后來，還組織了IDDRG2015國際會議。國際組織接納了我，成為了中國在這兩個學術組織中唯一的執行委員，中國學者在這些領域擁有了參與權和話語權。

參加IDDRG2015 國際會議

通過這兩個學術平臺我們成功建立了多項國際合作，也成功將一些中國企業推向國際業界交流合作。

FM：在產學研方面貴所所取得的成績及創新點有哪些？

張士宏：在產學研合作方面，我們團隊取得了不錯的成績，積累了不少有價值的經驗。

例如在精密銅管鑄軋加工技術方面，與企業進行了十幾年的密切合作，共同開發了新的生產技術，并使新技術實現科學水平的提升和廣泛的應用，變革了行業技術。

通過與企業合作，掌握了國內外生產前沿技術需求，不斷獲得創新源泉。技術成熟之后，團隊根據企業發展需求，開展了紫雜銅稀土除雜回收再利用及微合金化技術研究，科研成果在更多的企業推廣、合作，已經取得了一些應用。

除此之外，我們開發的精密管材滾珠旋壓技術、鎂合金板材溫熱成形技術、脈動液壓成形技術、沖擊液壓成形技術都得到了廣泛應用。

除了與企業合作獲得技術突破和科研創新之外，在產學研合作方面積累了多方面經驗和體會。首先與有實力和研發愿望需求相關企業建立長期合作關系，不拘于一時和一個項目，更有利于雙方合作了解、取得成果；其次與企業建立共同研發團隊，有時間和機會深入了解企業的技術難點和問題所在。

FM：科學研究過程可能要克服在這一過程中的枯燥感，您認為科研人才最重要的品質是什么？

張士宏；熱愛專業、熱愛科研是從事這個行業的必要條件。將人生定位于貢獻社會、不以錢財名譽為目標、以貢獻社會為光榮使命、體現人生價值是最重要的品質。追求真理，求真求實也是科學家必備品質。把工作中每取得的一點進步，對社會和他人有一些貢獻作為人生的獲得感、成就感，這樣才會開心、快樂，自然就克服了枯燥感。同時也要堅信，老實人長遠是不會吃虧的，對社會有貢獻，終究在你被需要的時候會獲得社會的回報和支持。

“工匠精神”應該是每一個工程領域科研工作者的不斷追求。“不想做將軍的士兵不是一個好士兵”。做一行要愛一行，就是要定位做一個真正的專家和工匠。只有長期認認真真，不斷積累，才能成為真正意義上的工匠，會使你越年長越得到尊重。

另外，作為工藝研究的研發和創新學者，我們更應該創造條件，減少業界對工匠的需求，用智能制造和工業4.0去取代所有手工生產。

師生間科研交流

FM：90、00后漸漸步入科研崗位，對于他們的管理可能與老一輩科研人才不同，展開分享一下您的管理經驗。

張士宏：90、00后這一代已經開始逐漸進入大學、碩士、博士學習和工作階段，他們是科研活動的新生力量。這一代人大多是獨生子女和家里的寶貝，他們有很多特點，比如聰明活潑，對新生事物有興趣，但缺少獨立生活和工作經驗，以及對專業和科研工作的了解。如果能在中學、大學階段得到前輩學者的引導，他們會積極投入到科研活動中。因此對這一代，首先是培養他們對科研工作的喜愛，對未來科研工作和生活的興趣。其次，安排他們參與到師兄師姐的科研工作中，從做助手做起，給他們一個有討論、學習、交流、實踐的優良環境。最好能安排他們參加一些行業學術、技術會議、技術培訓、企業參觀。在一定基礎上安排企業實習和科研合作，了解科研和生產的關系，了解生產過程及其對研發的需求，培養他們的科研興趣、觀察分析能力和科研工作能力。建設團隊學術環境，經常邀請國內外專家來訪交流；堅持課題組組會(Seminar），給青年人提供交流討論機會，提高演講能力和表達能力，敢于懷疑權威，敢于向名家提問和討論。對他們取得的成績，要及時鼓勵，鼓勵他們發表成果，參加學術會議并宣讀論文，甚至出國參加國際學術會議。另外，給每個青年人安排助理導師或師兄師姐，都會有助于他們的成長。

科研團隊合影

FM：請您談一下目前科研團隊建設的情況，您對新時代科研人才有著怎樣的希冀，對他們有什么寶貴的經驗可以分享？

張士宏：我們目前的團隊結構比較合理，中等規模，有學術帶頭人，有較多具有博士學位的中青年骨干科研人員，他們都具有企業合作經驗和學術研究經驗，可以獨當一面，負責一個方向的科研工作，可以獨立帶領一個項目組完成相關工作，具有企業交流、學術交流、實驗和設計經驗、有一定領導能力。還有若干名具有碩士學位和本科學位和助理科研人員負責具體科研和管理工作，以及少量技師和工程師負責設備運行和維護、實驗培訓、模具工具設計和加工。另外還有十幾名博士生和留學生，少量碩士生。這個團隊應該說是一個精干而有實力和經驗的團隊，有突出的學術研究能力，也有企業合作及服務能力，有大型項目技術攻關和創新能力，有國際合作能力。項目組善于將基礎研究融入應用研究，以基礎研究提升應用技術水平和實現創新，并從應用中提煉科學問題，解決應用中的共性科學問題，進而提出解決辦法并實現技術創新。

我希望每個團隊成員專業基礎扎實、外語水平好、寫作能力強、與他人交流合作能力強。可以不是都突出，但是要有突出的方面。骨干成員要有領導能力，有企業合作經驗，有學術專長。每個人專注于一個研究方向，長期投入，長期發展。在工作中補缺，在工作中成熟。

FM：中國金屬研究領域的現狀，國內科研院所與國外科研院所相比較，我們處在什么樣的位置？我們與他們的理念有怎樣的思維碰撞？

張士宏：應該說，中國在過去幾十年里金屬材料研究方面主要是進行跟蹤和仿制，目前大多數金屬仿制任務基本完成。近年來已經有一些創新金屬材料走到國際前沿。但我們加工技術還很欠缺，工程化能力還嚴重不足，很多材料并不能加工成優質產品，我們需要在加工制造技術方面加大投入，加強該方向人才培養，這個領域將會有一個很大的發展空間和20～30年的快速發展時間段。

與國外科研院所相比，我們的工程化經驗和能力較強，但我們的基礎研究能力和創新較弱。歐美日企業有強大的研發和工程化能力，而他們的科研院所則主要定位于應用基礎研究和創新、檢測和評估，定位于方法研究和軟件開發，并在材料學和力學基礎研究方面有長期的創新和積累，科研人員基礎好。由于分工的原因，他們并不強于工程化。另外由于企業技術需求減弱，科研需求和技術創新需求都在減少，年輕人越來越少進入工程研究領域。而中國，材料科學與工程領域科研人員快速發展，尤其金屬塑性加工領域，已擁有世界上最大的科研人力隊伍和資源，年輕人還在不斷進入這個領域。越來越多的留學人員回國工作，他們不僅有很強的基礎知識體系，也將國外的先進科研方法和理念帶入國內。

中國材料科研體系在過去30年中得到迅猛發展和壯大。我們已經擁有不少國際領先并有明顯創新的科研成果。在塑性加工領域，北科大的楔橫軋技術、吉林大學的多點成形技術、大連交大的連續擠壓技術、金屬所的銅管鑄軋技術都已經成為國際行業領先的技術。中國的研究生培養也得到了快速發展。我們已擁有世界最多的材料領域碩士博士生隊伍，高校科研院所基本實現了博士化，大多數企業都有以碩士為主的研發團隊，甚至擁有一定數量的博士。我們的博士培養雖然還存在不少問題，但專業水平應該說與國際同行院校沒有明顯差距，主要差距是培養素質不全面，國際性視野不夠，過多關注論文而較少關注學術創新和企業研發的結合。各院校培養標準相差較大。

通過不斷參與國際交流與合作，我們在基礎研究和科研人員知識基礎方面將迅速趕上國際同行，從而會加強創新能力。目前我們與國外同行的合作中，已經具有共同研究和創新能力，主要是我們有較豐富的企業技術需求和工程化經驗，可以做到優勢互補。我堅信未來十年我們完全有能力成為國際同行的重要引領者之一。

FM：當前3D打印研究十分火熱，您認為對金屬研究將有怎樣的沖擊，未來的金屬研究關注點與突破點在哪里？

張士宏：3D打印研究已經成為國際國內研究的一個熱點，這個熱點還會持續十年八年。這個技術在很多領域有發展空間，對于未來定制生產、個性化制造、多材料小批量生產都有空間。3D打印是一種加工制造理念，并不是一個具體技術，不同材料和行業有不同的需求和設備技術，因此空間大、領域寬、應用分散。但金屬加工的基礎制造技術還是鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削加工，只要要求批量、性能和低成本的領域，都離不開這些基礎制造方法，3D打印只能是個補充。金屬加工技術的發展，必須集中于高效率（采用更高效的工藝和設備、實現自動化智能控制）、高性能（組織控制和性能控制、高度一致性）、高精度、低成本、整體化、短流程和輕量化。基礎研究實現性能定量預測和控制，技術上研究實現過程控制。

FM：AI作為新興的熱點研究領域，您對未來AI發展是怎樣一個理解？

張士宏：人工智能與信息化是加速制造業現代化的手段，如同物聯網之于物流。很多工藝過程可以得到全程控制和高效化。這一方面也可以實現一些過去無法實現的工藝，比如管材空間自由彎曲技術。總而言之，這是制造業提高效率的輔助手段，也會創新出一些新工藝新設備。

FM：請您展望一下對未來中國金屬研究領域的憧憬及未來研究方向上關注的角度與計劃。

張士宏：正像如前所述，中國制造業的發展很多在于先進材料的工程化。2049年是我們國家成立一百周年，也是我國實現基本發達國家的目標年，根據國際制造業發展和轉移分工的要求，我國塑性加工業在未來30年將有很大的發展空間和機遇。目前我們設備的噸位和數量已處于國際前列，但工藝和過程控制（AI）是急需解決的瓶頸。材料基礎數據也需要系統研究。

我們團隊將繼續關注板材與管材的新工藝新設備研究發展，例如實現高性能精密管材的材料制備、坯料批量制備、特殊要求管材的加工成形技術創新以及復雜板材的短流程、高成形性技術開發。關注低塑性、新材料的塑性加工技術，例如航空高強鋁合金、鈦合金、鎂合金、高溫合金、記憶合金以及一些非金屬新材料塑性加工技術。另外，我們將關注一些高性能零部件的制造技術發展，例如航空葉片制造技術升級換代及大型和高可靠性鍛件制造過程的滯后變形預測及補償技術。