石墨和鉛有一個共同點：都能在紙上畫出黑色的痕跡。但石墨和鉛的基本成分不同，石墨是一種碳質(zhì)材料，鉛則是一種重金屬。“洗盡鉛華，返璞歸真”是對我校材料學(xué)院蔣百靈教授30余年科研教學(xué)生涯最好的詮釋，作為致力于材料制備技術(shù)的行業(yè)專家，相比鉛，蔣百靈更鐘情于石墨。
近年來，他帶領(lǐng)團隊通過不斷探索，針對鋁合金壓鑄模具熔蝕和擠壓模具粘黏導(dǎo)致的高值短壽痛點，在傳承我校曾獲國家科技進步二等獎的鑄鐵型材水平連鑄成果的基礎(chǔ)上，以增加石墨球密度數(shù)、提升基體高溫強韌性為創(chuàng)新點，研發(fā)出可滿足500℃以上使用的自潤滑抗熔蝕共晶石墨鋼型材制備技術(shù)，用該型材生產(chǎn)鋁合金壓鑄、擠壓模具，可為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤水平創(chuàng)造出新的空間，為汽車工業(yè)、軌道交通、消費電子及航空航天領(lǐng)域發(fā)展作出新貢獻。
蔣百靈是我校材料科學(xué)與工程學(xué)院二級教授，博士生導(dǎo)師。他先后獲國家科技進步二等獎1項、陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎2項、江蘇省科學(xué)技術(shù)二等獎1項、陜西高?？茖W(xué)技術(shù)一等獎1項，獲陜西省"三五人才工程"、陜西省有突出貢獻專家等12項人才榮譽稱號，獲得社會榮譽獎項16項。
用微弧賦能鋁鎂合金制品耐蝕抗磨
和人一樣，任何一種材料都有自己的使用壽命。那些用尖端材料制成、在高精尖科技儀器上發(fā)揮關(guān)鍵作用的精密零部件，其使用壽命往往直接影響尖端設(shè)備的使用壽命。
猶如人不能依賴肌體增厚脂肪御寒，精密零部件也不能僅靠基體性能來滿足各類服役環(huán)境下的抗蝕、耐磨。
通過什么辦法可以延長材料的使用壽命？“我們的辦法就是給這些材料穿上‘新衣’?！睆?000年開始，蔣百靈帶領(lǐng)團隊創(chuàng)建了“微弧電子學(xué)”學(xué)術(shù)方向，他告訴記者，微弧是一種電化學(xué)體系中金屬陰陽極表面的放電現(xiàn)象，這個微納米級小弧斑可在微納秒周期內(nèi)于物體表面產(chǎn)生高強度等離子體，這種現(xiàn)象在陽極和陰極誘發(fā)會有不同的物理特性和應(yīng)用背景。“我們利用這種特性就可以進行金屬表面涂層制備、非接觸拋光等精密處理?！笔Y老師介紹?！坝辛恕乱隆?，自然就可以達到‘減磨耐蝕延壽’的效果。”2005年蔣百靈以“鋁鎂合金微弧氧化設(shè)備研制”為題，獲得國家科技進步二等獎。
經(jīng)過多年的推廣完善，蔣百靈團隊開發(fā)的微弧氧化及復(fù)合處理技術(shù)和裝備已被寫入海裝艇上鋁制設(shè)備防腐處理驗收大綱和美國通用汽車車用鎂合金輪轂表面處理規(guī)范，已被中車集團、中國航天科技集團、中國航空工業(yè)集團、一汽集團、東風(fēng)汽車、通用汽車、富士康集團、嘉瑞集團等多家企業(yè)采用。處理的產(chǎn)品涉及交通及電子產(chǎn)品等行業(yè)達一百余種，累計推廣微弧氧化及復(fù)合處理生產(chǎn)線七十余條，部分企業(yè)提供數(shù)據(jù)表明新增產(chǎn)值近百億元人民幣。
用石墨降低鋁鎂合金制品制造成本
走進位于灃東新城的西安共晶金屬科技有限公司生產(chǎn)車間，記者看到：一種鑲嵌式自潤滑鋁型材擠壓模具正不斷產(chǎn)出。
鋁合金以其輕質(zhì)高強等優(yōu)勢特點在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其消耗總量也由20世紀90年代的每年不到500萬噸，迅猛增長至近年的每年超過5500萬噸。
但是鋁產(chǎn)業(yè)的利潤空間受到鋁價、能耗、人工成本和終端售價限制，如何能夠降低鋁產(chǎn)業(yè)鏈的制成成本從而提升利潤空間呢？“只有從消減擠壓模具粘黏、抑制壓鑄模具熔蝕上下功夫，做文章！”
找準了方向和目標，蔣百靈帶領(lǐng)團隊說干就干。2018年開始，以兩類模具的延壽降耗為材料制備的突破口，研發(fā)出自潤滑擠壓模具和抗熔蝕壓鑄模具，通過延長模具的使用壽命，達到降低鋁合金產(chǎn)品制造成本的目標，為提升鋁產(chǎn)業(yè)利潤水平創(chuàng)造出新的空間。
蔣老師介紹，“鋁產(chǎn)業(yè)的兩類模具分別涉及到鋁液腐蝕和鋁鐵粘黏難題，均布于高溫熱強鐵基體中的球狀石墨，可同時解決此兩類難題。我們的工作就是圍繞著：如何讓含有鉻鉬釩等反石墨化元素的高碳鐵水中的碳，在凝固時不受鉻鉬釩干擾的凝出球狀石墨，以發(fā)揮自潤滑、抗熔蝕功能；而在固態(tài)熱處理時碳又部分的與鉻鉬釩元素形成彌散碳化物，以滿足500C°以上使用時的高強韌要求?！?
對于機械制造業(yè)來說，高速關(guān)鍵運動件運行速度達到一定程度后，即使能夠通過介質(zhì)潤滑，也會因滑擦產(chǎn)生的熱力耦合而加劇局部磨損。自潤滑材料的出現(xiàn)，將有效解決這一問題，使得高速運行的“關(guān)鍵運動基礎(chǔ)件”的使用壽命更長，將來還將運用到電動汽車的高速減速機等更廣泛的領(lǐng)域中去。
功夫不負有心人，經(jīng)過3年多的反復(fù)試驗和探索，滿足自潤滑邊界條件和可于500C°以上使用的共晶石墨鋼型材的制備難點被一一突破，并已邁入小批量試產(chǎn)階段。
有望徹底解決特高壓輸電金具維護問題
“最讓我感到欣喜的是，此技術(shù)還能夠在特高壓電能傳輸方面得到應(yīng)用。”
特高壓電網(wǎng)的鏈接金具是用于固定電線與絕緣子或電塔的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。在西部，特別是新疆、青海等強風(fēng)地區(qū)，輸電線會隨著大風(fēng)強力舞動，而此時連接金具承受著巨大的往復(fù)摩擦力?！皬娏夷Σ?xí)尭邏航鹁弋a(chǎn)生快速磨損直至磨斷，金具斷裂后，國家電網(wǎng)的“走線工”就要冒著高壓危險上去更換新金具。強風(fēng)地區(qū)金具的更換周期多小于一年”如何提高金具的摩擦壽命，從而來降低金具的維護更換頻率，成為電力部門一直想去改變的技術(shù)難題?！拔覀兊倪@個技術(shù)剛好符合他們的要求。”今年以來，團隊正式與國家電網(wǎng)簽署合作協(xié)議，開展自潤滑金具的項目研發(fā)工作。“希望能夠通過小批量的試驗，實現(xiàn)特高壓金具從現(xiàn)階段不到半年更換延長到兩年以上的維護周期。”對于這個項目，蔣老師信心滿滿，“小批量試驗成功后，我們還將投入生產(chǎn)線，以達到大批量生產(chǎn)，徹底解決特高壓輸電金具維護問題?！?
面向未來，蔣老師說，“我們下一步的計劃就是完成試驗以后，以我們這樣一個小型制造公司為示范平臺，聯(lián)合我們陜西的加工制造業(yè)，分工序分工段完成我們開發(fā)的鋁產(chǎn)業(yè)兩類模具和特高壓金具的產(chǎn)品制造?！?
“教書育人是教師的本職工作”
“蔣老師的課結(jié)合工程實例，讓我對輕量化制造有了更深刻的認識，讓我對各種新材料的應(yīng)用充滿了好奇?！痹谇^(qū)綜合北樓，同學(xué)們對蔣老師講授的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程好評如潮。
不管科研工作多忙，蔣老師都會抽出時間為學(xué)生上課。他曾先后主講《新能源材料與器件》《材料科學(xué)前沿與新技術(shù)》《特種陶瓷學(xué)》等多門本科生、碩士生、博士生課程。他說：“科研可以樂在其中，但教學(xué)才是教師的本職工作”。蔣老師是這么說的也是這樣做的。
2005年時，時任材料學(xué)院院長的蔣百靈就開始為本科生班級擔任導(dǎo)師，他通過對班級每個學(xué)生的特點有針對性地采取不同的指導(dǎo)方式，在他的努力下，指導(dǎo)的材051班取得考研錄取率超過70%的成績。
從教二十余年來，蔣百靈教授共指導(dǎo)了150余名研究生，遍布祖國大地，為國家金屬材料表面防護領(lǐng)域揮灑青春熱血、施展聰明才智。在他指導(dǎo)的已畢業(yè)研究生中，有40余人入職哈工大、河海大學(xué)、云南大學(xué)等高校晉升教授和博士生導(dǎo)師，10余人成為大型企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)，還有一大批已成為華為、京東方、西北有色研究院等單位的技術(shù)骨干和項目負責人。
用“需求牽引”的科研理念武裝團隊
在談到科研方向定位和科研團隊培養(yǎng)話題時，蔣老師說：“科研是一個無事生非、自尋煩惱，同時又樂在其中的一個創(chuàng)新過程?！?
蔣老師告訴記者，現(xiàn)在大家都會以材料制品化為終極創(chuàng)新形態(tài)，在試用體驗中發(fā)現(xiàn)不足，在攻堅克難中提升水平，這是一個循序漸進的過程。只要能夠找準制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點、凝練出技術(shù)難點、計算好用得起的成本點，遵循正確的研究方法，就一定可以做出被產(chǎn)業(yè)界接受的材料制品。長期堅持，必將形成獨樹一幟的科研特色。
記者在采訪中了解到，根據(jù)工作屬性，蔣百靈成立了兩個科研團隊，一個是微弧科學(xué)與技術(shù)校內(nèi)教師團隊，專注于材料制備技術(shù)創(chuàng)新和企業(yè)設(shè)備交付；另一個是專注鐵基自潤滑屬性的石墨鋼技術(shù)性能提升和工藝完善的校外科研團隊。兩個團隊以戰(zhàn)略協(xié)議有機融合互通有無。“以需求為牽引，未來，我們將持續(xù)聚焦材料制品化的技術(shù)創(chuàng)新，讓‘新材料’持續(xù)貢獻‘新作為’。”蔣百靈堅定地說。
