热处理与表层改性：不可或缺的转型之术——访中国工程院院士赵振业

“30多年的改革开放成就了中国材料大国和机械制造大国，抗疲劳制造、热处理与表层改性技术可能成就中国一个关键构件制造强国、材料强国和高端机械装备制造强国。”

7月18日上午，在第11次全国热处理大会开幕式上，刚刚卸任理事长的中国工程院院士、全国热处理学会第九届理事会理事长赵振业，作了题为“落实路线图，实践中国梦”的热情洋溢的讲话。利用会议间隙，赵振业院士接受了本报记者的采访。

不淘汰“成形”制造中国就不可能成为机械制造强国

已经78岁高龄的赵振业精神矍铄，思路清晰，提到热处理与表层改性，他饱含激情地说：“材料强国和机械制造强国是中国梦的重要组成部分，中国已经走到了关系命运的转折点，亟待探索一条强国之道，升级中转型之术。”他介绍，世界机械制造技术已经发展了三代：“成形”制造、表面完整性制造和抗疲劳制造。表面完整性制造成就了美国和西方发达国家关键构件制造强国和高端机械装备制造的垄断地位。中国长期滞留于“成形”制造，导致先进材料不敷应用和关键构件寿命短、可靠性差、结构重等三大问题，累及中国机械制造业如今不能升级转型。抗疲劳制造是新一代先进技术，中国的一项创新。

赵振业介绍，机械制造是工业化的基础和支柱,高端机械装备是机械制造业的领跑者，饱含诸多科学前沿和高技术的传承，处于产业链和价值链的高端，占据制造业的核心地位。抗疲劳制造是到达高端机械装备制造的必由之路。

赵老说，大量灾难性事故表明，关键构件经常是机械装备失效的元凶。如主轴承失效引起发动机毁坏，造成机毁人亡；对接螺栓失效酿成飞机空中解体、列车出轨、塔吊突然倒塌等等。可见，关键构件决定了机械装备的主要功能，体现了机械装备的寿命、可靠性与经济可承受性，是机械制造的核心，高端机械装备发达国家无不是关键构件制造强国。但是，中国的关键构件却存在寿命短、可靠性差和结构重量高等三大问题。所谓关键构件，指的是转动构件叶片、盘轮、轴；传动构件齿轮、轴承；主承力构件飞机起落架、对接螺栓等。  

赵振业说：关键构件都在极端的动态下服役，主要失效模式是疲劳，经常提前疲劳失效，而且90%以上的疲劳失效源自“成形”制造。毫不夸张的说，不解决关键构件的“三大问题”，不淘汰“成形”制造中国就不可能跻身高端机械装备制造，更不可能成为机械制造强国。所以，中国机械制造亟待厘清什么是核心技术，创新什么，从何处入手和如何实现创新。答案是肯定的：从长寿命关键构件入手，创新抗疲劳制造技术。热处理与表层改性是抗疲劳制造的核心技术高端机械装备制造的关键技术，赋予先进材料极限性能，赋予关键构件极限服役性能。

机械制造的“内科学”赋予先进材料和关键构件性能

由赵振业主持的科研团队，创新并建立以热处理与表层改性为核心的抗疲劳制造技术体系后，某先进战机起落架疲劳寿命一举达到5000飞行小时仍未失效，增加载荷30%继续试验至6000飞行小时仍未失效，达到并超过了美国F-15、F-16战机起落架5000飞行小时世界最高规定寿命，自1991年服役至今无一故障。

赵振业说，热处理与表层改性既是理论性很强的科学，又是实践性很强的技术。一直是“材料科学与工程”和“机械制造工程”两大学科的前沿，是发达国家研究的热点。美、德、日等发达国家都有专门的技术发展路线图，以不断创新技术，提升产业水平，确保其关键构件的领先水平，先进材料和高端机械装备的垄断地位。热处理与表层改性属于国家核心技术，是材料强国和机械制造强国的根本出路和升级转型的第一需求。

赵振业强调，与制坯、切削等其它技术不同，热处理与表层改性是机械制造的“内科学”，赋予先进材料和关键构件的是性能，既不显山，也不露水。因而，尽管它们在关键构件和机械装备的经济可承受性价值链中高出其它技术很多倍，但却不被认识；尽管赋予了材料极限性能、赋予了关键构件极限服役性能，但却被边缘化、附属化，被排斥在国家科学技术发展规划关键技术之外，得不到重点研究支持。必须认识，引进、仿制成就了中国机械制造大国和材料大国，但万不能成就中国机械制造强国和材料强国。认识不足误事，形而上学、急功近利误国。

  正是基于此情，赵振业于2011年9月提出并领导全国热处理学会组织8位院士、300多位专家研讨，于2014年初向国家有关部门提交了《中国热处理与表层改性技术路线图》。聚焦13个关键领域和人才队伍，以打造 “精密-高效-经济-清洁-产业”中国特色热处理与表层改性技术，用10～15年时间达到和超过国外先进水平，快速实现先进材料和长寿命关键构件。聚焦发动机、变速箱“瓶颈”，推动高端机械制造和先进材料升级转型和创新发展。