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两院风采

祖国终将选择那些忠诚于祖国的人,祖国终将记住那些奉献于祖国的人 ——高温结构材料与涂层团队


2021年12月13日 14:20        点击:[]

祖国终将选择那些忠诚于祖国的人
祖国终将记住那些奉献于祖国的人

——高温结构材料与涂层团队

航空发动机研究院高温结构材料与涂层团队拥有中国工程院院士2名,教授4名、副教授和讲师6名、博士硕士研究生70余名。团队在国家自然科学基金等项目的支持下,研制出新型Ni3Al金属间化合物基单晶合金,以及具有复杂气冷结构的单晶叶片,同时在热障涂层材料结构设计、制备技术以及性能表征等方面取得了突破性进展,研制的热障涂层材料和技术在我国十余种型号航空发动机和地面燃机涡轮叶片上获得应用,团队目前获授权发明专利80余项,发表SCI论文270余篇,获得2016年度国家技术发明一等奖在内的国家和省部级奖励7项。


投身国防,拳拳之心

高温结构材料与涂层团队拥有两名中国工程院院士,徐惠彬院士和宫声凯院士,他们于80年代分别到德国、日本留学,学成后放弃了国外的工作机会,于90年代回到祖国,来到北航共同建立了高温结构材料与涂层团队。如果选择留在国外,他们在当时会获得几十倍,甚至上百倍于国内的薪水,但是他们毅然选择了回到祖国,这充分地体现了他们报效祖国的坚定信念。拳拳爱国心,殷殷报国志,在谈到当初回国时的想法,宫声凯曾说:“我是一名中国人,为国奉献是最正常的事”,“虽然说科学是无国界的,但我认为,科学家是有国界的,中国人就要为自己的国家做出一点贡献。”


90年代初的中国,科学技术方面远远不如今天,尤其是在高端装备领域,与当时西方发达国家的差距巨大。航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,作为飞机的心脏,为飞机的飞行提供动力。为了提高发动机的推力,提高涡轮前进口温度是重要途径之一,将低热导率的陶瓷材料涂覆于高压涡轮叶片的表面所形成的热障涂层,可以有效地降低叶片表面的温度,从而实现提高涡轮前进口温度的目标。但是西方国家一直以来垄断这项技术,并对国内采取严格的技术封锁。


在十分艰难的条件下,高温结构材料与涂层团队针对我国航空发动机发展对叶片热障涂层的迫切需求,在“不想受制于人”的指导思想下,终致力于涂层材料技术与装备一体化研究,不断进行自主创新,自己购买设备、研发先进性技术、开展实际应用,终于填补了我国在此领域的众多“空白”,成功研制生产了具有我国自主知识产权的涂层制备关键设备,极大地保障了航空发动机叶片的长寿命和高可靠性。目前,多项研究成果已经在我国高性能航空发动机上获得批产应用,其中新一代超高温热障涂层在国际上率先实现了在先进航空发动机关键部件的试用。


持之以恒,铸航发心

高温结构材料与涂层团队自成立以来,筚路蓝缕,披荆斩棘,几十年如一日地坚持奋斗,克服重重困难,终于在热障涂层领域取得了重大突破,为我国航空发动机事业做出重要贡献。徐惠彬院士曾经讲过一个研发涂层的故事,生动地诠释了团队持之以恒的精神。“还有一点也是挺有意思的,热障涂层如果做不好,从那个炉子里拿出来,陶瓷片都崩掉了,或者在炉子里热循环,看烧多少个小时能掉,几个小时全掉了,很悲惨。我们做长时间的热循环,就是放炉子里一个小时后拿出来一次冷却,再放进去,我们最多做了多少呢?一万次!或者叫一万个小时的热循环,一个小时一次。一万个小时大家知道是多长时间吗? 一年多,不休息,炉子不能休息,人得看着三班倒。一天24小时乘以365,是8000多小时。所以我们做一次实验要做一万小时,一年多的时间,冬天还挺好,夏天的时候咱北京也够热的。我们的小实验室就在四号楼的后面,一个小平房,在那里搭了一个炉子。夏天真是热,但是我们也高兴,只要叶片涂层不掉,我们觉得很自豪,把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测做完以后,能达到一万小时,我们特别开心。


我们解决了什么?我们最重要的是,解决了我们中国的航空发动机叶片。过去上飞机的时候,我们简称叫赤膊上阵,因为只能靠合金本身的耐温能力和冷却来降温,没有衣服穿,只能赤膊上阵。国外发动机都是穿着衣服的,我们团队为中国航空发动机解决了第一代热障涂层问题,使得我们的发动机的叶片穿上了中国人自己做的衣服。”


在团队科研攻关的过程中,这样的故事还有很多,成绩背后凝结着每一位团队成员的心血,团队带头人更是身先士卒,奋战在科研的最前线。宫声凯院士的一天往往是这样安排的,白天要进行教学工作、研究生培养工作和科研工作。白天没有时间出差,就挤夜晚的休息时间。他经常在一天工作结束后,搭乘最晚一班的航班飞往外地工厂,夜里到达后和学生探讨课题研究情况,白天到工厂里与工人们一起做实验,晚上再搭乘最晚一班航班飞回北京。他办公室的灯光几乎总是教学楼里最后熄灭的那几盏之一,这在学院几乎众人皆知。宫声凯团队中两位博士生讲了一个细节,“我刚来到宫老师课题组时,师兄告诉我,‘堵截’宫老师的秘诀就是晚上11点以后来他办公室,他准在。”“每天晚上10点多我准备回宿舍时,经常看到宫老师拿着杯子泡了一大杯浓茶,今天宫老师又不知道要熬到几点了。”正是这样数十年如一日的坚守,宫声凯院士带领其团队为我国航空发动机涡轮叶片热障涂层的研制与生产做出了重要的贡献。


航空发动机研究院材料领域团队PI李树索老师,在授课的同时一直作为课题组骨干,不遗余力地培养研究生科研素养。李老师风趣幽默,带领研究生做课题时,总会时不时给予身心的关怀,令学生们在紧张的科研生活中,沐浴到一丝丝温暖的春风。李老师还承担着课题组工程化应用的担子,和宫声凯老师一起,尽力把课题组研发的合金推广到叶片应用上,始终认为只有把自己的科研成果真正为国家的航空发动机做支撑时,这才是研究工作的最大意义。面对一个世界上最先进的叶片设计方案,研发过程中会遇到种种困难,但从李老师一直坚持钻研,不断解决难题,这也给课题组学生一种遇见困难,永不言弃的精神鼓舞。


教书育人,不忘初心

不忘初心,牢记使命。徐惠彬院士曾在《人民日报》上发表题为《不忘北航人的初心》的文章,诠释北航人的初心。作为新中国成立的第一所航空航天高等学府,北航的初心就是培养空天报国的社会主义事业的建设者和可靠接班人,持续为中华民族伟大复兴培养一流人才,加快建设扎根中国大地的世界一流大学。


为民族复兴培养一流人才,就要把科学研究的优势变成人才培养的优势,把科研的最新成果转化为课堂上鲜活的教材。北航瞄准航空航天领域的国家战略需求和国际学术前沿,持续优化创新人才培养模式。为了实现科研创新与人才培养的双轮驱动,高温结构材料与涂层团队入驻了北航成都创新研究院,从成都科学城天府新经济产业园起步,重点开展航空航天领域的尖端科研创新和人才培养,目前已累计培养近百名研究生。


教学与科研是人才培养的两个关键方面。在科研或教学领域取得丰硕成果的学者大有人在,但是能够平衡两者关系却不容易。宫声凯对此的理解是:“这两者其实并不矛盾,而是相辅相成的。教课是一名教师的天职,尽最大努力教好学生也是对自己的促进,教书的过程中能够培养思维的缜密性、连贯性、逻辑性,一名教不好书的老师一定搞不好科研。”


一位宫声凯的博士生回忆第一次与宫老师见面的场景:“第一次见宫老师,心里稍微有点小紧张,毕竟是那么知名的教授,结果我还未开口,宫老师直接笑着握住了我的手,并且是双手握住的,这让我的心一下子温暖了起来。”


宫声凯一直坚持给本科生上课,并且备课非常认真。有次在办公室备课做ppt,宫声凯跟他的博士生交流时说道:“备课的同时也是我学习的过程,虽然这些概念和知识我都懂,但是如何把它通俗易懂地给本科生讲明白,是我需要继续学习钻研的。”学生们评价宫声凯:“宫老师是我们的恩师,更像是我们的朋友,他对待学生的用心,对我们不遗余力地培养,是我们永远忘不了的恩情”。


忠诚奉献,助民族兴

精心育英杰,心系国与家,航发院高温结构材料与涂层团队始终将团队的命运与祖国的发展紧密结合起来。当今世界处于百年未有之大变局,今年也恰逢中国共产党建党百年,上一个百年,我们在一穷二白的工业基础上,创造了“神舟飞天、北斗组网、嫦娥探月、蛟龙入海”的奇迹,实现了“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”的夙愿。千秋伟业,百年只是序章,未来我们定将忠于理想,甘于奉献,为国产飞机打造更具澎湃动力的心脏,助力中华民族的伟大复兴!





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