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【走近河北科技突出贡献奖获得者】张福成:为祖国发展
铺稳“高速轨道”

来源: 长城网  李代姣
2019-01-10 21:30:38
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张福成(中)正在进行科研实验。 燕山大学 供图

  长城网讯(记者李代姣通讯员蔡常山) 2018年4月11日,“复兴号”京沪高铁正式运行,从北京到上海,1300多公里的距离,只需要4个多小时就能到达。

    20多年前,1997年4月1日全国铁路第一次大提速之前,人们还习惯坐着绿皮车,缓缓通向目的地。

    从绿皮车到高速铁路,背后是科研技术人员翻越过的一座座技术高峰。

  燕山大学副校长张福成教授就是科研队伍中杰出的一员。

  埋头金属材料研发20多年的他,带领团队钻研技术、不断创新,攻克一个又一个技术难关,为南来北往的车辆铺下平稳安全的“高速轨道”。

  由于对我国高速重载铁路、港珠澳大桥等国家重大工程作出重要贡献,1月10日,在河北省科学技术奖励暨科技创新大会上,张福成被授予“河北省科学技术突出贡献奖”。面对荣誉,他谦逊地说:“这份荣誉不属于我个人,它属于我的研究团队和燕山大学,属于多年来大力支持我们工作的省科技厅和有关部门,属于我省广大科技工作者。”

  冲破技术制约,牢牢抓住核心技术

  “铁路要提速”理念的提出,彰显了中国高速发展的坚定决心。但如何实现?一项涉及材料工程的技术难题摆在眼前:高锰钢辙叉和高碳钢钢轨由于材料性能差异大,无法焊接到一起。列车运行速度高时,接缝问题就成为影响列车平稳运行的安全隐患。

  “列车经过钢轨和辙叉之间的缝隙时会产生跳动,速度越高,越不稳定。因此,铁路要提速,就要实现全线无缝,把钢轨和辙叉焊接在一起。”张福成说,当时,只有奥地利和法国拥有这项焊接技术,他们得知中国铁路想要提速,就开出了高价:入门费1000万美元,每焊一个辙叉,就要提一份钱。

  “要冲破国外的技术制约,把核心技术牢牢抓在中国人自己的手中。”强烈的责任感促使张福成毫不犹豫接手了这项重点攻关项目。

  项目启动后,进展并不顺利。反复实验的过程中,张福成不断改进工艺。但由于高锰钢和高碳钢两种材料的物理性质、组织结构等完全不同——高碳钢焊接要求缓冷,高锰钢焊接却要求快冷,所以始终无法完成焊接。

  “要把他们焊接在一起,就好像让两个性格差异很大的人做好朋友,很难实现。但如果有一个性格温和的人做中间人呢?”沿着这个思路,张福成发明了一种梯度过渡焊接材料,通过对核心元素的调整,改变这种材料的物理参数,使其性能介于两者之间,再使用闪光焊办法,分别焊接两次。

  突破传统思维方式,完美解决了焊接领域的世界技术难题,项目试验最终获得成功。

  推动技术创新,目标瞄准国际最高水平

  随着铁路大提速序幕的拉开,我国的高速、重载铁路进入了快速发展阶段。铁路辙叉作为铁路系统的重要组成部分,成为张福成技术攻关瞄准的又一个目标。

  “在服役过程中,辙叉经受列车车轮反复的冲击力和摩擦力作用,受力状态复杂,服役环境恶劣。我国境内铁路辙叉多使用高锰钢进行生产,但高锰钢初始强度低,铸造式的生产方式引起产品缺陷较多,大大缩短了高锰钢辙叉的使用寿命。”张福成说。

  瞄准国际水平,提高高锰钢辙叉服役寿命,为我国铁路建设事业节省成本、提高运输效率、保障运输安全,张福成的目标明确清晰,一场技术攻坚战悄然打响。

  数不清的日日夜夜,张福成带领团队成员查阅资料、反复实验、测试数据,一点一点修正方案。科研的道路上从没有平坦的捷径,但探索未知的好奇心与身为科研人员的使命感是张福成的动力源泉。

  利用铬、氮及重稀土对高锰钢进行复合合金化处理,提高高锰钢的力学性能;结合锻造焊合工艺和热机械控制工艺对高锰钢辙叉服役条件最恶劣的心轨和翼轨局部进行处理,实现高锰钢辙叉内部组织状态调控;开发高速重击的新型高锰钢辙叉表面硬化方法……从钢水熔炼直到最后的预硬化上道使用,张福成带领科研团队进行了一系列技术创新。

  “仅仅改善单个工艺流程是远远不够的,只有各个工序同时得到创新,才能发挥‘1+1>2’的效应,显著提高高锰钢辙叉的使用寿命,为我国铁路建设降本增效。”张福成说。

  一系列创新,突破了世界百年未变的铸造高锰钢辙叉制造技术,解决了铸造高锰钢辙叉寿命短的瓶颈技术难题。

  带团队育人才,让科研后备力量生生不息

  2018年10月24日,被誉为“21世纪第八大奇迹”的港珠澳大桥正式通车。这项举世瞩目的超级工程背后,就凝聚着张福成科研团队的智慧和汗水。

  针对当地高温、高湿、高盐的严酷海域气候特点,张福成团队将耐候钢应用于索塔锚固箱的焊接制造,实现了焊接冶金质量、接头力学性能与耐腐蚀性能综合控制,保证了关键构件120年不腐蚀的卓越性能,大大提升了桥梁的安全性。

  “这是我们团队成员共同努力的成果。”提起在港珠澳大桥建设中的贡献,张福成说,“这些年来,我们的团队刻苦钻研、潜心研究,取得了一些成果。”

  在张福成的学术助手、燕山大学副教授杨志南口中,张福成亦师亦友,对待学术严谨认真,对待学生爱惜而严厉,背后却是期待每个学生成人成才的大爱之心。

  这些年,张福成每年都会派一个学生出国参加国际会议,以开阔这些未来学者的眼界,让国家科研人才的后备力量生生不息。

  “士不可以不弘毅,任重而道远。”在河北省科学技术奖励暨科技创新大会上,张福成如是说。“目前,国家、河北省都十分重视科技创新和科研成果转化,出台了一系列政策支持科技创新。下一步,我们计划不断完善已有的耐磨钢板、高端轴承用钢等技术,并在全国范围内进行技术推广,产生更大的经济社会效益,为国家发展做出更大贡献!”

  人物小传

  张福成,男,1964年8月出生,工学博士。现为燕山大学教授,亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室和国家工程技术研究中心学术带头人,燕山大学副校长。

  2002年荣获国家科技进步二等奖;2017年荣获国家技术发明二等奖。他是钢铁材料领域著名专家,取得了多项重大技术突破,并将大量科研成果转化为现实生产力,应用在铁路、港口、轴承、桥梁等重点产业领域,为我国高速重载铁路、港珠澳大桥、大型港口等国家重大工程作出重要贡献,引领了我国钢铁行业及相关制造业的技术进步,创造出了巨大的经济社会效益。

关键词:科技责任编辑:郭红