2016年與2022年，由中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授劉志義率領(lǐng)團隊自主開發(fā)出的兩種耐熱鋁合金相繼獲行業(yè)合金牌號“2A43”與“212Z.1”。

這不是劉志義第一次看到自己的科研成果順利“奔現(xiàn)”，也絕不是最后一次，但那份藏于心底的欣喜與激動，卻是多年未減。

“擇一事，終一生。我這一輩子幾乎都奉獻給了鋁合金事業(yè)。”

劉志義自1979年踏入湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)那一刻起，便一心撲在“如何能讓這種人造金屬更為堅固耐用”的方法探究之上，數(shù)十年如一日地堅守在實驗室中。“做科研需要專注，一定要守得住寂寞。”這是他在業(yè)內(nèi)砥礪前行數(shù)十年的基本信仰

書生意氣，揮斥方遒

“要德智體全面發(fā)展，夯實專業(yè)知識，鍛煉強健體魄，堅定、健康地為黨工作50年。”大學(xué)時，系黨支部書記的一句振奮呼吁，讓劉志義印象深刻。

談起對于材料科學(xué)與工程專業(yè)的選擇，他回憶是源自一本在高中圖書室偶然翻開的中學(xué)生科普讀物，字里行間展現(xiàn)“材料”的發(fā)展前景，并預(yù)判一些新興材料在未來一定會被大規(guī)模地應(yīng)用于日常生活中。懷揣一顆報國利民的拳拳之心，劉志義毅然踏入此領(lǐng)域，一扎根就是幾十年。

本科畢業(yè)后，劉志義順應(yīng)時代發(fā)展，進入湖南漣源鋼鐵廠技術(shù)監(jiān)督處成為一名技術(shù)監(jiān)督員。在生產(chǎn)一線，他看到許多良莠不齊的金屬建材，“知其然，還要知其所以然，產(chǎn)品質(zhì)量是否符合標準是一回事，是什么原因?qū)е庐a(chǎn)品不合格又是另外一回事，我發(fā)現(xiàn)其中的很多問題我都不能用已學(xué)的知識來解釋。”一種“紙上得來終覺淺”的挫敗感催生了心底的求知欲，他隨即下決心一定要考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)——這所在工業(yè)界聲名遠播的學(xué)府——繼續(xù)深造。

跨越山海、由南向北的這段求學(xué)之路，劉志義走得并不順暢。起初，因為劉志義報考的金屬材料熱處理專業(yè)與其之前所學(xué)稍有差別，導(dǎo)致他在專業(yè)科目的考試中發(fā)揮得并不十分理想。不過幸運的是，他的一線工作經(jīng)歷引起了導(dǎo)師的注意與青睞，“導(dǎo)師覺得我在生產(chǎn)一線工作了4年，對實際問題的處理和把握應(yīng)該會比較成熟”。

正是憑借著這樣的信任，他在入學(xué)不久就獲得了參與重大科研課題的機會。隨后在一個原航天部牽頭的重要課題中，他再次被帶隊導(dǎo)師委以重任，同時給予了他極高的學(xué)術(shù)自由度。雖然完成任務(wù)的過程中有諸多困難，但這讓劉志義第一次切實感受到了獨立科研的成就感。他確信，這將會是他為之奮斗一生的事業(yè)。“那么首先要做的，就是繼續(xù)充實自己。”

1990—1994年對于劉志義而言，是科研生涯中濃墨重彩的一段旅程。本科階段打好“地基”、碩士階段攻關(guān)熱處理方向之后，博士期間，劉志義有意識地拓寬自身的知識面，選擇了金屬變形加工類專業(yè)進行深研。

在閱讀文獻時注意到集成電路會因電流過大而被破壞的機制之后，他突然意識到：原來電流可以推動原子遷移及擴散。很快，這種想法就被他“遷移”到了金屬變形加工的過程之中。

在金屬變形環(huán)節(jié)，他創(chuàng)新性地提出引入電脈沖的外場作用，以增加原子擴散和位錯滑移的速率，提高超塑成形效率。這是國內(nèi)首次有人嘗試將電脈沖等技術(shù)與金屬超塑變形相結(jié)合，為行業(yè)提供了全新的路徑與可能。

憑借這一革命性的科學(xué)成果，劉志義在博士畢業(yè)時便在《科學(xué)通報》上發(fā)表了2篇學(xué)術(shù)文章，相關(guān)成果收獲了高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎科技進步獎，這對于一位尚在“象牙塔”中的學(xué)生而言，無疑是一種殊榮。

面對成就，劉志義卻說：“拋磚引玉而已，未來還希望大家共同努力，助力行業(yè)蓬勃發(fā)展。”

立足實踐，壯心未已

從博士后一路晉升至教授，劉志義先后輾轉(zhuǎn)于西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室與石油大學(xué)（華東）機械學(xué)院，這段寶貴時光為劉志義帶來了在金屬“四大學(xué)科”研究上的全面發(fā)展。

鑄造與焊接方面的知識補充使得他在考慮科研問題時變得更加全面與細致：不僅可以兼顧成果轉(zhuǎn)化階段與一線生產(chǎn)人員的溝通問題，還能熟練地調(diào)控產(chǎn)品的工藝性能，這對于他科研工作的進行無異于錦上添花。

就在事業(yè)發(fā)展得如火如荼之際，劉志義卻因健康問題悄然離開石油大學(xué)（華東），回到家鄉(xiāng)湖南，在中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院出任教授。

依托中南大學(xué)的平臺，劉志義遵循著鋁合金的實際應(yīng)用場景，首先聚焦在我國的航空事業(yè)之上。在航空領(lǐng)域內(nèi)，鋁合金的抗疲勞損傷問題一直是國內(nèi)外的研究熱點。不僅美國波音公司與Alco鋁業(yè)公司合作，在2020年以前將飛機的壽命提高了20%、重量降低20%；我國也對大飛機的飛行壽命要求提高至9萬飛行小時和9萬起落架次，且在“十一五”“十二五”“973”等計劃中都將鋁合金耐損傷列為重要研究內(nèi)容。

針對此種發(fā)展動向，劉志義率先帶領(lǐng)團隊承接了國家自然科學(xué)基金項目“Al-Cu-Mg合金抗疲勞的溶質(zhì)原子團簇尺寸效應(yīng)機理”，并在項目中采用三維原子探針、高分辨透射電鏡、透射電鏡、DSC等現(xiàn)代分析方法，旨在探究溶質(zhì)原子團簇尺寸對模量強化效應(yīng)的影響、原子團簇與位錯交互作用、原子團簇尺寸對駐留滑移帶的形成、裂紋萌生及短裂紋擴展的影響機理等問題，開展疲勞裂紋尖端溶質(zhì)原子團簇溶解熱力學(xué)及團簇尺寸對原子團簇溶解動力學(xué)的影響機理分析，以揭示溶質(zhì)原子團簇尺寸對Al-Cu-Mg合金疲勞性能的影響機制，由此獲得Al-Cu-Mg合金的新型耐疲勞損傷微結(jié)構(gòu)及其控制方法，發(fā)展鋁合金耐疲勞損傷的新型熱處理技術(shù)原型和新的熱處理狀態(tài)，最終提升我國鋁合金產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平及航空制造技術(shù)水平。目前，劉志義及團隊在相關(guān)領(lǐng)域已成功獲得10項國家發(fā)明專利授權(quán)。

此外，鋁合金的耐熱問題也是劉志義重點攻克的目標之一。

他不僅先后發(fā)明了新一代耐熱鋁合金“2A43”與新型耐熱鑄造鋁合金“212Z.1”，還突破了20噸大鑄錠工程化制備和鍛件板材的加工，并開發(fā)出了工業(yè)化航天飛行器的艙段鑄件。

更值得一提的是，這些工業(yè)化鍛件和板材已經(jīng)在航天飛行器上獲得應(yīng)用，迄今已連續(xù)穩(wěn)定地供貨4年有余，且此成果斬獲了中國發(fā)明協(xié)會創(chuàng)新獎一等獎。

由于鋁合金材料具有很強的普適性，劉志義團隊近年來進一步拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。

在電弧3D打印方面，他們發(fā)明了相應(yīng)的耐熱鋁合金及其絲材制備技術(shù)，突破了工程化加工制備和電弧3D打印；而在石油鉆探領(lǐng)域，他們則開發(fā)了一種制備油井管的高耐腐蝕型耐熱鋁合金，目前這一成果已經(jīng)取得井下試驗的成功。

“截至目前，我的相關(guān)技術(shù)成果基本都已完成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，且經(jīng)過市場檢驗。未來我唯一的心愿就是將我和團隊開發(fā)出的新型航空鋁合金材料進行大力推廣。”

據(jù)劉志義介紹，在大飛機制造的八大系統(tǒng)中，只有機尾一個部分目前可以完全由我國獨立制造，其余還需在一定程度上依賴進口技術(shù)或材料。年近耳順，劉志義不忘初心，在科研之路上，他仍志在千里。

“新興技術(shù)已經(jīng)在與企業(yè)接觸洽談合作。”他透露道，“未來我國的航空與材料行業(yè)，一定會扶搖直上，鵬程萬里。”他堅定道。