中國夢（mèng）的核心是（shì）工業（yè）現（xiàn）代化，先進製造業是工業現代化的支柱，高端機械裝備製造是強國的標誌，直接關係國民經濟（jì）繁（fán）榮、國家安（ān）全建設和科技創新戰略。第四次工業革命號角的吹響讓中國製造業迎來了難得的發展機遇，也麵臨著前所未有的嚴峻挑戰。不可否認，我國機械製造業取得了令人矚目的成就，但與世界先進水平相比，仍存在較大差距（jù），“大（dà）而不強”是目前不（bú）爭的事實。如（rú）何提升我國（guó）機械製造業的核心競爭力，邁向（xiàng）全球價值鏈的高端？如何（hé）加（jiā）快我（wǒ）國由製造大國向製造強國（guó）轉變的步伐？麵對機械製造業的轉型升級（jí），材料和製造技術將何處何從？

 

　11月2日，在中國工程院化工、冶（yě）金與材料工（gōng）程第十一屆學術會議（yì）期間，帶著這一係列的疑問，記者有幸采訪到了抗（kàng）疲勞製造（zào）締造者、金屬材料（liào）科學家、中國航（háng）發北京航空材料研究院研究員、中國（guó）工程院院士趙（zhào）振業。趙院士憂國憂民、語（yǔ）風犀利率（lǜ）真令記者（zhě）肅然起敬。整個（gè）采訪過程嚴肅而（ér）祥和，記者被這位（wèi）79歲科學家（jiā）濃（nóng）烈的愛國熱忱和堅毅的科研（yán）精神所（suǒ）深深地感染！

 

 

 

趙（zhào）振業出生在中（zhōng）華文明的發祥地之一河（hé）南省原陽縣，求學於西北工業大（dà）學金屬學及（jí）熱處理（lǐ）專業，學成後北上京城，在西山腳下的中（zhōng）國航空發動機（jī）集團北（běi）京航空材料研究院（以下簡稱“航材院”）幾十年（nián）如（rú）一日從事航（háng）空超高強度鋼應（yīng）用基（jī）礎理論、合（hé）金設計和工程應用研究，並成為國內外知名的金屬材料科學家。

 

1961年，23歲的趙振業（yè）畢業後被分配到航材院（yuàn）。他回憶說，很慶幸一接觸工（gōng）作便投入（rù）了我國第一個（gè）12%Cr鋼的研究。跟（gēn）著老一（yī）輩研（yán）究人員學（xué）步，而且一學就是十多年。作為一個主要參研者，看到親自創造的綜（zōng）合性能優於國外同（tóng）類合金的新鋼種，並先後（hòu）在三個航空發動機上壓氣機（jī）轉子葉片、輪盤應用並取得成成功（gōng），他感到自豪！回味在那場“文化大革命”中日夜兼程走完的從合金設計、實驗研究（jiū）、工業試製（zhì）到發動（dòng）機工程應用技術研究、構件製造、演示與生產全過程，從中學到的知識（shí），積累的經驗，培養的勤學習慣和研究創新啟蒙，他認為不（bú）僅很值得，而且是（shì）終生受益！

 

1975年起（qǐ），他受命主持研究航空中溫超高強度（dù）鋼，步入（rù）新的研究領域，開始獨立研（yán）究。當時除了（le）美國把熱作模具鋼H11用作飛機構件外（wài），世界上還沒有一（yī）個真正的航空中溫超高強度鋼。他（tā）從研究二（èr）次硬化和強韌（rèn）化基本（běn）理論出發，在相（xiàng）變、熱處理、力學性能、工藝性能等係統探（tàn）索基礎上，研究成功38Cr２Mo２VA中溫超高強度鋼。由於巧妙地利（lì）用了Mo元素的強二次硬化效應，少量Cr元素與Mo配伍能壓低Mo的硬化峰值，減少其對基體韌性的傷害程度，調（diào）整鋼（gāng）的韌性；少量Cr還可以提高Mo硬化峰前的硬度，調整鋼的回火曲線，拓寬回火溫（wēn）度範圍等特性，不僅（jǐn）達到（dào）了（le）超（chāo）高強度、綜合力學性能良（liáng）好（hǎo）、耐溫高達500℃，而且，合金元素總添加量不足5%，從而將中溫超高強度鋼由中合金體係降為低合金體係。新（xīn）鋼種的研究成功，解決了飛機後機身超溫超重的（de）選材問題，還曆練了他自主創新（xīn）的能力和智（zhì）慧（huì），並獲得國家發明三等獎。 

 

起落架是飛機的第一關鍵構件，疲勞性能要求（qiú）很高。長期以來，起（qǐ）落架壽命（mìng）短（duǎn），故障多，一直是困擾我國飛機設計（jì）發展和安（ān）全可靠使用的難題。1983年秋（qiū），他開始主持超高強度鋼300M長壽命起落架應用研究課題。首先（xiān）結合我國熔煉設備和（hé）技術現狀提出“提純原材料，降低硫含（hán）量”、“鐓－拔開坯”技術路線建議（yì），與撫（fǔ）順鋼廠創新提（tí）純技術，於1985年一舉達到美國標（biāo）準要求和實物（wù）水平，開拓了一（yī）條自己的冶（yě）金技術路線，中國航空超高強度鋼（gāng）開始走上了VIM＋VAR雙真空熔（róng）煉的高純道（dào）路。300M鋼是世（shì）界最（zuì）好的起落架（jià）鋼，強（qiáng）度高，韌性良好，固有（應力集中（zhōng）係數Kt＝1）疲勞（láo）強度高，用作起落架可做（zuò）到體積小、重量輕、壽命長、使用可靠。但是，其突出缺點是疲勞強度對（duì）應（yīng）力集中敏感和氫脆敏感。如不解決，非但不能滿足起落架（jià）要求、充分發揮其超高強度優越性，還會潛在災（zāi）難性（xìng）隱患。為此，提出了發展材料應用科學與技術思（sī）路，從抗疲勞原理出發，設計了長壽命起落架的總體技（jì）術方案。研究並提（tí）出一種“無應（yīng）力集中”抗疲勞概念，創新了抗疲勞應用技術體（tǐ）係，即表麵完整性機械加工技術體係（xì）、表層（céng）組織（zhī）再改造性技（jì）術體係、表麵完整複（fù）合防護技（jì）術體係、構件細節設計技術體係和（分課題負責（zé）人為主（zhǔ）創新的）10多項先進工藝。這些技術克服了300M鋼的兩項弱點，回複了因應力集中喪失的疲勞強度，抑製和防止了氫脆。用國產300M鋼製造起落架的疲勞壽命一舉達到5000小時未失（shī）效，增加載荷30％再繼續試驗至6000小時仍未（wèi）失效。這一結果遠（yuǎn）遠超過了（le）課題規定3000小時指標，也超（chāo）過了國外同類起落架5000小時最高規定壽命指標。如今，起（qǐ）落架已廣泛應用於多種飛機，使用至今無（wú）任何故障。長壽命起落架研究成功（gōng）開拓了一條材料應（yīng）用研究道路，又增添了超越國外先進（jìn）水平的經曆和能力。該研究獲得國家科技進步一等獎。

 

我國是一個海洋大國，飛機需要在極端海洋氣候環境中服役，他摒棄了國外的超高強度鋼（gāng）發（fā）展道路和認識（shí），堅持研（yán）究發展超高強度不鏽鋼，解決腐蝕問題，提高全壽命期經濟可承（chéng）受性發展方向。經過幾年（nián）強韌化機理探索，初步獲得三個新機（jī）理：超細馬氏體板條、超細沉澱相M２C、Fe２Mo和逆轉變奧氏體。優選了一個合金成分體係：Fe－13Cr－12Co－Mo－Me。在實驗室采用VIM＋VAR雙真空高純（chún）熔煉和控製相變熱處理後，抗拉強度接近1900MPa，斷裂韌性（KⅠc ）達到110MPam1/2 ，率先把不鏽鋼提升到了超高強（qiáng）度高韌性。與此同時，還設計了一種表層（céng）硬化型不鏽齒輪軸承鋼（gāng）Fe－14Cr－12Co－Mo－Nb－Me，力學性（xìng）能達到σb ～1850MPa，KⅠc ～110MPam 1/2，探索研究的表層超硬－韌化方法可使鋼（gāng）的表麵硬（yìng）度達到HRC70以（yǐ）上，500℃下的硬度保持在HRC63，率先把齒輪軸承鋼也提升到了超高強度、高韌性，獲得國家發明專利。

 

經（jīng）曆50多年研究，他的科研成果構築了我國航（háng）空超高強度鋼體係架構：低（dī）合金鋼、中合金鋼、高合（hé）金鋼和不鏽鋼，發表了數（shù）十（shí）篇學術論文和“合金鋼設（shè）計（jì）”專著，培養博士生，被譽為“超高強度鋼之父”。集多（duō）項航空超高強度鋼（gāng）研究創（chuàng）新、工程應用（yòng）成功、達到和超過國外（wài）先進水平，他提出了材料科學與（yǔ）工程“兩個全過程”概念，即“材料研製全過程”和“材料應用研究全過（guò）程”。將材料科學與工程從“四（sì）要素（sù）”時代領入了“兩個（gè）全（quán）過程”新時代，新時代的（de）特征是材料（liào）兼具極限性能和（hé）極（jí）限服役性能。當記者問到中國先（xiān）進材料的發展方向時他堅定地強調了一個字：“純”！

 

如今79歲高齡他（tā）仍堅守在科研一線，滿懷信心地在和年輕同伴們研究創新先進材料，為我（wǒ）們偉大祖國的（de）材料事業繼（jì）續奉獻著（zhe）光和熱！用趙院（yuàn）士自己的話說：“我隻是（shì）眾多科研工作者中的一員，我在（zài）做我應該做的事情。我們偉大的祖（zǔ）國走向富強、繁榮，趕超發達國家是（shì）我畢生的願望！”

 

堅持自主創新路   成就製造強國夢

 

習（xí）近平總書記說過：“實現中華民族偉大複興的中（zhōng）國夢，就是要實現國家（jiā）富強、民族振興、人民幸福”。

 

中國夢的核心是工（gōng）業現代化，先進機械製造業是工（gōng）業化的支柱，高（gāo）端機（jī）械裝備製造是強國的主（zhǔ）要標誌，機械製造直接關係（xì）國民經濟繁榮、國家安全建設和科技（jì）創新戰略發展。趙院士創新了抗疲勞製造——新一代先進製造（zào）技術。

 

趙院士（shì）說，經曆60年發展、特別是改革開放（fàng）30多（duō）年發展中國（guó）已經（jīng）成為一個機械製造大國和（hé）世界第二大經濟體，正在向機械製造強國邁進，這是（shì）一個曆史性（xìng）轉變（biàn）。當前遇（yù）到的最大困惑和難題是機械製造升級轉型，問題未得解決不僅遲滯轉變進程，導致了國民經濟下滑，而且（qiě）這一趨勢還會繼續。國民經濟生產力構成中製造（zào）占60%以上，社會財富（fù）的60%由機（jī）械製造創造，而中國僅占20 %左右，空間和潛力很大，解決了機械製造升級轉（zhuǎn）型問題經濟（jì）不但不（bú）再下行，反而（ér）會走上發展快車道。所以，舉（jǔ）國上下在探索一條機械製造強國之道。道路是什麽（me），該如何走，趙院士（shì）提出了自己的見解：抗疲勞（láo）製造（zào）是必由之路。

 

他解釋說，高端機械裝備（bèi）製（zhì）造是（shì）高科技傳承（chéng），產業鏈和（hé）價值鏈的高端，改變中國引進仿製（zhì）、競爭弱勢的根本（běn）出路。高端機械裝（zhuāng）備製造是一個複雜的（de）體係，如構（gòu）件、部件到（dào）整機的機械結構體係以保證功能，功能、性（xìng）能（néng）與全壽期的成本統一的經濟可承受（shòu）性體係以保證生存等。同時保障這些體係的是長壽命、高可靠（kào），其體現者是關鍵構件。所謂（wèi）關鍵構件包括轉動構件、傳動構件、主承力構件，它們都在（zài）動態下服（fú）役，主要失效模式是疲勞。大量機械裝備提前失效、失事造（zào）成災難性後果，並非結構存在什麽問題，而是由於關鍵構件疲勞失效（xiào）。據報，飛機空中解體、火車出（chū）軌、塔吊突然倒塌、兒童遊樂車（chē）突然倒塌居然都是因（yīn）為對接螺栓疲勞失（shī）效。一個（gè）不起眼的關鍵構件失（shī）效不僅嚴重威脅機械裝備服役安全（quán）、釀成（chéng）災難性後果，而且導致機械（xiè）裝備的功能、經濟可承受性乃（nǎi）至信譽都蕩然無存。可見，沒有關鍵（jiàn）構件高端機械裝備製（zhì）造無疑於無米之炊！中國製造的關鍵構件存在壽命短、可（kě）靠性差（chà）、結構重等三（sān）大問題，當然（rán）無法（fǎ）升級轉型到高端機（jī）械裝備製造。關鍵構件是設計、材料、製造三位一體（tǐ）技術集成。所以，關鍵構件必須建立三（sān）個（gè）技術體（tǐ）係：設計技術體係、材料技術體係、製造（zào）技術體係。其中，設計技術體係主司結構，材料（liào）技術體係主司強度，製造技術體係主司壽（shòu）命。設計、材料、製造三個技術各自獨立、互不孕育，而融合一體、不可分割，同等重（chóng）要、不可偏（piān）廢方（fāng）能製造出關鍵構件。但是，長期以來製造不僅沒有（yǒu）作（zuò）為核心技術發展（zhǎn），反而被邊緣化了。關鍵構件和高端機（jī）械裝備是製造出來的，沒有先（xiān）進製造技術無異於紙上談兵。中國沒有先進製造技術，當然無法製造出關鍵構件高（gāo）端機械裝備。製造技術、關（guān）鍵構件、高端機械裝（zhuāng）備製造一脈相承。他講了一個小故事，早在（zài）1950年（nián）美（měi）國發展民（mín）航客機（jī）用（yòng）渦輪噴氣發動機擬定壽命30000小時（shí），但被擱（gē）淺了，原因是（shì）主軸承達不（bú）到壽（shòu）命要（yào）求（qiú）。於是，從選材開始、冶（yě）金、製造、試驗一（yī）路研究，到1960年主軸承壽命達到（dào）了30000小（xiǎo）時（shí），發動機投入生產（chǎn）、服（fú）役。1983年中國研製的一種發動（dòng）機擬（nǐ）定壽命200小時，也是因為主軸承達不到壽命要求被擱淺。不過，解決辦法是有什（shí）麽用什麽。接著研究新型發動機時還是主軸（zhóu）承達不到壽（shòu）命要求，還是有什麽用什麽，應付湊合。如（rú）今（jīn），主軸承製約了發動機和高端機械裝備製造。所以（yǐ），在科學技術發展中沒有捷徑，該做的（de）事（shì）一定要做。今天偷（tōu）個（gè）懶，明天要（yào）花更大功夫補償，甚至貽誤大事。

 

趙院士說，縱觀世界（jiè）機械製造技術已發展三代：“成形（xíng）”製造、表麵完整性製造、抗疲勞製造。所謂“成形”製造就是中國普遍采用的按照設計圖紙規定要求製造構件的技術，基本特征是製造與壽（shòu）命無關。“成形”製造帶來兩大問題：一是導致高強度材料不敷應用，即（jí）誘發疲勞強度應力集中敏（mǐn）感，當應力集中係數Kt=3時疲勞強（qiáng）度降低約50%，Kt=5時降低約80%，高強度鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼、齒輪（lún）軸承鋼等均（jun1）如此；二是關鍵（jiàn）構件提前疲勞失效，即“成形”製造留下的切削刀（dāo）痕不連續造成了很高的應力集中，該處成為（wéi）疲勞源，導（dǎo）致構件提前疲勞失效，高強（qiáng）度鋁合金、鈦合金（jīn）、高溫合金、超高強度鋼、齒（chǐ）輪（lún）軸承鋼構件也均如此，並成為“兩大問題”的原因，亟待淘汰。

 

50年前全世（shì）界都和中國現狀一樣，而美國於1948年到1970年花（huā）了20多年時間研（yán）究成功表麵完整性製（zhì）造。所謂表麵完整性製造是控製表（biǎo）麵完整性、以疲（pí）勞為判據和提高疲勞強度的製造技術，理論基礎是疲勞，關鍵心技術（shù）是切削和表麵（miàn）強化，高強度材料和構件疲勞強度應力集中敏（mǐn）感得到改善。對“成（chéng）形”製造的最大進步在於表（biǎo）麵（miàn）完整性製造與壽命相關，並取得三大效果：關鍵構件（jiàn）長壽命、高可靠、結構減重，美國戰機F15、F16壽命達到5000飛行小時世界（jiè）最高水平，西方發達國家普遍采用進而壟斷了高端機械裝備製造（zào）至今已（yǐ）半個世紀（jì），走出了一條機械製（zhì）造強國道路。這就是西方發達國家製造的關鍵構件和裝備壽命更長，可（kě）靠性更高的原因。但是，表麵完整性製造認識局限、效果有限，應予跨越。

 

趙院士和他的團隊花了30年時間研究創新一種抗疲勞製造。提出了新概念：抗疲勞製造（zào）是控製表麵完（wán）整性和表麵變質層、以（yǐ）疲勞為判據和達到極限疲勞強度的製造技術；提出了新（xīn）理論：“無應力集（jí）中”抗疲勞概念；建立了關鍵（jiàn）技術體係：抗疲（pí）勞製造關鍵技術體係、極限壽命設計技術體係、極限性能材料體係等，形成了（le）第（dì）三代機械製造技術。用以製造的（de）超高強度（dù）鋼、齒輪軸承鋼（gāng）、耐溫高強度鈦合金、高溫（wēn）合金疲勞壽命均提高（gāo）100倍以上；製（zhì）造的飛機起落架疲勞壽命達到和超過美（měi）國F15、F16戰機 5000飛行小時世界最高規（guī）定壽命（mìng），多種（zhǒng）飛機使用，從1991年服役至今無一故障；製造的（de）主軸承（chéng）滾珠接觸疲（pí）勞壽命達到400萬（wàn）小時，對比試驗超過世界領先水平的同（tóng）一軸承滾珠一個數量級。抗疲勞製造顛覆了材料，推動先進材（cái）料跨入“兩個全過程”新時代，走上（shàng）極限性能和高純淨度發展道路；顛覆（fù）了設計技術，亟待創新理論和方法，走（zǒu）上極限壽命、極限可靠性、極限減重設計。抗疲勞製造建立了機械製造新理念：從“成形”製造的（de）精（jīng）密、高效、表麵完整性製造的精密、長壽命、高效到抗疲勞（láo）製造（zào）的精密、極限壽命、高效；關鍵構件的壽命從“成（chéng）形”製造的（設定數量級為1）表麵完整性製造的10提高到抗疲勞製造的100；抗疲勞製造改變了疲勞失效模式並與製造無關，因而製造的關鍵構（gòu）件達到了極限壽命、極限可靠性、極限減重。風（fēng）水輪流轉，遂後大家將看（kàn）到的是中國製造的關鍵構件和裝備比西方發達國家製造的壽命更長，可靠性更高！

 

趙院（yuàn）士（shì）呼籲，加速抗疲勞製造研究發展，建立抗疲勞製造、極限壽（shòu）命設計、極限性能材料新三（sān）位一體技術體係是機械製造升（shēng）級轉型的當務之急，是（shì）提升國（guó）民經濟發展的根本道路（lù），是實現機械製造強（qiáng）國的根本道路。轉（zhuǎn）變60年養成的習慣和觀念，從仿製（zhì）慣性中掙脫出來，換上創新理念和思維，舉國上下聚（jù）焦抗疲勞製造，落實措施，一定會在不長時間（jiān）成就中國成為一個達到和超過西方發達國家的關鍵構件製造強國和高端機械裝備（bèi）製造強國。表麵完整製造曾（céng）經（jīng）為西方發達國家（jiā）帶去了機械製造強國，抗疲勞製造是中國的一個強國機遇，關鍵是應抓住機（jī）遇！

 

遵守科學（xué）規律  實踐中華民族（zú）偉大複興夢

 

采訪到科研成（chéng）果如何獲得時趙院士很有感慨地說，他很慶（qìng）幸自己走上了科學研究道路，但一輩子有太（tài）多辛苦（kǔ）；他（tā）忠實於科學研究，一輩子奉獻給了創新；他樂於科學（xué）研究（jiū），有（yǒu）諸多成功享受。他（tā）說，一個人畢生（shēng）要做兩件事情“一是認識世界求得生存，一是改造世界求得生（shēng）存好”。一個科研（yán）工作者要做三件事：認識科學規律知道能做什麽，遵守科學（xué）規律並開（kāi）拓創新（xīn），發現科學規律知道該做什（shí）麽並做到更好。所以，在50多年的（de）科（kē）研生涯中他從不（bú）吝惜勞苦與智慧，主動把研究目標定在領先國際水平上，不僅連續（xù）創新成功多項達（dá）到和領先國際水平的成果，而且發現多項科學規律，提出（chū）了新概念、新理論、新技術。

 

1、科（kē）學技術“全（quán）過程研究”概念

 

集（jí）多項研究成功經曆提出了一種科學技術“全（quán）過程研究”概念。他推崇（chóng）科學認識論。科學認識論指出，人類在認識客觀世界時（shí）需要經曆認識、實踐，再認識、再（zài）實踐……認識單元的反複循環才能獲得相對真理，隻有真（zhēn）理才可用以改造世界。他（tā）實踐科學認識論，認（rèn）為科學技術研究（jiū）是人類認識客觀（guān）世界的（de）組成部分。把科學技術研究作（zuò）為一個“全過程研究（jiū）”，即認識單元，並分解為四（sì）個（gè）要素：應用基礎理論、科學技術、工程（chéng）化生（shēng）產和服役失（shī）效反饋（kuì），四個要素反複循環才能獲得相對（duì）真（zhēn）知，真知才可用以成就產品和（hé）人才。其中，“應用基礎理論”直接導向（xiàng）技術創新，“科學技術”是研究（jiū）創新的主體，“工程化生產”是有（yǒu）價值的形式，“服役失效（xiào）反饋”是科學技術的可用性；後一個要素是前一要素的歸（guī）宿與判據（jù），不能（néng）導致科學技術創新的應用基（jī）礎理論是不適用的理論，不能工程化生產並形成有價值的形式的科（kē）學技術是無用的，不（bú）能適應服役的產品應予拋棄，服役失（shī）效反饋是“全（quán）過（guò）程研究”或一個認（rèn）識（shí）單元的終（zhōng）結。實踐是檢驗真（zhēn）理的唯一標準，“服役失效反饋”理論與“應用基礎理論”一致證明“科學技（jì）術”是真知，認識結束，不相一致時“全過程研究”反複進行直到一致。

 

趙院士強調，研究科學技術的（de）目的全（quán）在於應用，實踐“全過程研（yán）究（jiū）”可以獲得可用可靠的科（kē）學技術（shù）。“全過程研究（jiū）”是科學技術研究的普遍規律和準（zhǔn）則，務必遵守這一（yī）科學規律，實（shí）施這（zhè）一準則。因為已有太（tài）多的教訓：很多科（kē）學技術研究者不知道“全過程研究”，更少有人實施（shī）“全過程研究”，以致立了很多研（yán）究項目獲得成功的很少，可用可靠的的成果更少；很多研究者辛勞多年卻未做出成果，虛度了年華；不少研究者用非真知教授學生，流傳（chuán）了大量的錯誤（wù）概念，混（hún）亂了學術環境，貽誤了一代又一（yī）代學子。 

 

2、材料科（kē）學與工程“兩個全過程”概念

 

縱觀千百年人類文明發展史清晰可（kě）見（jiàn）材料的身影，經曆了石（shí）材、木材、鐵材、複合材料，材料是人類進步的（de）推動力。如今，先（xiān）進材料已經發展成為科學前沿（yán），理論、實驗達到高水平，具有極限性能特（tè）征（zhēng），極大（dà）地推動多種學科發展，殊不知先進材料經曆了艱難的（de）發展曆程。半個（gè）世紀前材料還處於科學和工程分立而相互製約的狀態，直到上個世紀70年代美國才找到（dào）了一個科學（xué）規律：材料科學與（yǔ）工程，結束了混沌狀態，推動了材料大發展，並成為高等專業教育的一（yī）級學科。到了90年代中又（yòu）找到了一個新規律（lǜ）：材料科學與工程“四要素”，並推動材料獲得極限性能。所謂（wèi）“四要素”指的（de）是成分、組成與結構（gòu），合成與加（jiā）工，性（xìng）質和服役行為，西方（fāng）發達國家普遍采用（yòng）“四要素”研究（jiū）材料，材料科學與工（gōng）程進入“四要素”時代，幾年前還發展了“基因設（shè）計”。沒有規矩不能成方圓。中國也將材料科學與工程列（liè）為高等專業（yè）教育的一級學科，卻（què）未能遵循“四要素（sù）”研究材（cái）料，甚至知（zhī）之（zhī）甚少，導致了與西方發達國家材料的（de）差別和落後狀態。

 

研究（jiū）材料的目（mù）的全在於應用，用得好才是好材料。趙院士研究發現具有極限性能（néng）的材料並不（bú）一定（dìng）好用（yòng），甚至不可應用。例如，久負盛名的低合金（jīn）超高強度（dù）鋼300M具（jù）有極限力學性能：抗拉強（qiáng）度σb～1960MPa、屈服強（qiáng）度σ0.2～1625MPa、伸長（zhǎng）率δ5～10 %，斷麵收縮率ψ～40 % 、斷裂韌性（xìng）KⅠc～80 MPam½、疲勞強度σF ～1035MPa，廣泛用（yòng）做各種飛機起落架。但是，當構件表麵壓（yā）一個硬度壓痕造成應力集中後疲勞強度驟降至245MPa，在海水介質中僅為105MPa，因而（ér）成為一個不可應用材料。不僅300M鋼，高強度鋁合金、鈦合金、齒輪軸（zhóu）承鋼、高溫合金同樣如此，即疲勞強（qiáng）度應力集中敏感，如（rú）不解決，服役中潛在災難性（xìng）後果。為此，他提出了材料應用研究概念，研究應用技（jì）術，並賦予了（le）材料極限服役（yì）性能。例如（rú），300M鋼（gāng）在任（rèn）何高應力（lì）集中下（xià）疲勞強度均達（dá）到1000MPa以上，真正成（chéng）為一個可用（yòng）可靠材料。不僅300M鋼，高強度鋁合金、鈦合金、齒輪軸承鋼、高溫合金同樣如此，即抑製了疲勞強度應力集中敏感。於是（shì），他提出了材料（liào）科（kē）學與工程“兩（liǎng）個全過程”概念：一個是“材料研製全過程”，一個（gè）是“材料應用研究全過程”。“材料研製全過程”賦予材料極限（xiàn）性能，“材（cái）料應用研究全過程” 賦予材料極限應用性能，“兩個全過程” 賦予材料（liào）極（jí）限服役性能。材料科（kē）學與工程進入了“兩個全過程”新時代。

 

3、“無應力集中”抗疲勞概念（niàn）

 

趙院士發現了高強度材料疲勞強度應力集中敏感現象和（hé）關鍵構件服役中提前疲勞失效現象，其原因均為高應（yīng）力集中。在“成形”製造中高應力集中體現為切削加工刀痕不連（lián）續處（chù），應力集中很高，並導致高強度材料不（bú）敷應用，關鍵構件“三大問題”；在表麵完整性製造中體現為表麵強化留下的凹凸處（chù），應力集（jí）中較低，材（cái）料疲勞強度應力集中敏感程度降低，關鍵構件（jiàn）恢複到長（zhǎng）壽命（mìng）、高可靠、結構減重。但是，材料疲（pí）勞強度應力集中敏感現象和關鍵構件服役中提前疲勞失效現象的（de）始作俑者仍然是製（zhì）造，材（cái）料和構件的潛力仍未得（dé）到充分發（fā）揮，威脅服役安全。為徹底解決材料疲勞強（qiáng）度應力集中敏感和關鍵構件服役中提前疲勞失效問題，趙院士研究了（le）一種抗疲勞製造技術，消除了製造帶來（lái）的應力集中，疲勞強度應力集中敏感現象得以消除，即不同應力集中下材料疲勞強度均為無應力集中時的材料疲勞強度，從而材料潛能得到充分利用；關鍵構件服役中提前（qián）疲勞失效現象也得以消除，疲勞失效（xiào）與製造無關（guān），並達到極限壽命、極限可靠性、極限減重。從而提出了“無應力（lì）集中”抗（kàng）疲勞概念：帶有應力集中的（de）構件（jiàn）具有無應力（lì）集中時的疲勞強度（dù）。其核心是從應力集中視角認（rèn）識疲勞問題，從應力（lì）集中入手解決壽命問題（tí）。遵照這一理論研究創新了一係列的抗疲（pí）勞製造技術，用以製造的不同應力集中（zhōng）高強度（dù）鋁合金、鈦合金、高溫合金、超高強度鋼（gāng）、齒輪軸承鋼構（gòu）件疲（pí）勞強度全都達到無應力集中時的疲勞強度，應力集中係數越高疲勞壽命（mìng）提高越（yuè）多，如應力集中係數Kt=4構件疲勞壽命提高（gāo）了100倍、甚（shèn）至1000倍以上。在“無應力集中”抗疲勞概念指（zhǐ）導下機械製（zhì）造技術走上了抗疲勞製造（zào）之路，機械製造（zào）進入（rù）了抗疲勞製造新時代。抗疲勞製造為中國升級轉型高端機械裝備製造提供了保證，為關鍵構（gòu）件製造強國和機械製造強國開啟了大（dà）門。

 

趙院士最後強調，科（kē）學規律是創新之源，遵守（shǒu）科學規律是創新之本，發現（xiàn）科學規律是創新之魂。尊重科學是中華（huá）民族的傳統美德，傳（chuán）承並發揚這（zhè）一美德是中（zhōng）華民族（zú）偉大複興的希望和保證。