濰坊科技學院李強：金屬復合材料研究結碩果，解決國家戰略需求

當今時代，人類科技水平迅猛發展，達到了前所未有的高度，而隨著材料的日新月異，更新換代的步伐也逐漸加快。在這其中，利用復合技術或多種、化學、力學性能不同的金屬在界面上實現冶金結合而形成的金屬復合材料，以其極大地改善單一金屬材料的熱膨脹性、強度、斷裂韌性、沖擊韌性、耐磨損性、電性能、磁性能等諸多性能，被廣泛應用于石油、化工、船舶、冶金、礦山、機械制造、電力、水利、交通、環保、壓力容器制造、食品、釀造、制藥等各種工業領域。

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濰坊科技學院新材料研究院院長李強教授，是我國長期致力于金屬復合材料領域的知名專家，他的主要研究方向是：凝固理論、節能輕量化設計、金屬基復合材料設計與開發、金屬表面工程技術與設備開發、材料仿真設計與優化。從業多年來，李強經過不斷創新科研技術，研發出多種性能優異的金屬復合材料的同時，并積極推動成果產業化應用，取得了顯著的經濟效益，為我國金屬復合材料產業化發展戰略做出了重大貢獻。

專攻材料設計 創新科研結碩果

我國于1981年啟動金屬基復合材料研究，經歷艱難的起步階段和初期工程驗證階段，進入新世紀以來，逐漸步入了普及與快速發展階段，顯著提升了重大裝備的精度和效能，也為裝備換代和技術升級提供了堅實保障。

2004年獲得中國科學院金屬研究所材料加工工程博士學位，并自2004年起于沈陽工業大學材料科學與工程學院任教；2008至2010年期間于北京有色金屬研究總院材料科學與工程博士后流動站從事研究工作；2012年到2017的五年時間，李強遠赴澳大利亞南昆士蘭大學先進纖維材料國家工程中心從事研究工作；2018回國后，他先后至今擔任濰坊科技學院機電信息學部主任、新材料研究院院長。

隨著新一代裝備技術的提升，對基礎材料的性能要求愈來愈加苛刻。傳統金屬材料已不能滿足要求，金屬基復合材料成為了不可替代的戰略性新材料，其應用廣度、發展速度和生產規模已成為衡量一個國家材料科技水平的重要標志之一。

早在2004年時，李強就承擔了東北振興老工業基地項目“裝備制造業熱加工產品的可視化信息關鍵技術的子課題——合金凝固組織演變”，隨后又于2005年承擔了遼寧省教育廳項目“三元合金凝固組織演變”。基于這兩個項目，李強于2006年在國際首次發表了基于溶質擴散的多組元合金凝固組織與顯微偏析演變模型，該模型無需相圖計算軟件便可直接進行計算微觀組織演變、不同組元偏析和枝晶尖端半徑等信息，該模型直接擺脫了多組元合金凝固組織演變和顯微偏析完全依賴進口相圖軟件，對以往依賴計算相圖來計算組織演變的研究人員而言具有極其重要的意義。該項成果已申請了國家發明專利（ZL 200810012487．x），并在國內多個企業實施，形成了具有特殊性能和結構高端關鍵鋁合金鑄件的生產能力，滿足了我國高端裝備制造業對此類鑄件的需求，為我國相關高端裝備制造業的發展提供了技術支撐，該成果于2012年獲得了中國機械工業科學技術獎二等獎。

2012年在澳大利亞南昆士蘭大學期間，李強利用傳熱學原理，建立了一個串并聯混合的傳熱模型，通過該傳熱模型，成功開發了一個孔隙率與導熱率的理論關系模型，采用該導熱率預測模型計算的導熱率與實驗測定的導熱率偏差小于6％，成為國際首個高精度預測泡沫混凝土導熱率模型，該成果已在國際刊物Journal of Sustainable Cement－Based Materials發表。

致力產學研融合 成果轉化促發展

常年潛心專攻材料設計，李強利用國外尖端的設備和先進的技術，深深為自己打牢了科研基礎，并深度融合產學研，推動科研成果產業化應用。2015年，他和團隊與遼寧省鞍山市一家醫療器械公司簽約160萬技術服務，致力于制備鎂合金血管支架。針對傳統機械加工制備鎂合金超薄壁管坯方法進行了替代式技術升級，他首先自制了一臺三輥往復管軋機，通過三輥往復軋制和中間退火工藝，成功制備出壁厚0．2mm，長度超過120mm血管支架坯料，為高效制備鎂合金血管支架開辟了一條新的途徑。2019年針對血管支架的特性化需求，他申請并獲批了濰坊市科技局項目“3D打印鎂合金可降解血管支架研究”，在該項目中，他針對可降解血管支架關鍵的力學性能和延伸率性能指標方面，采用超細粉體3D打印技術制備，制備后的血管支架晶粒尺寸在5μm，其延伸率可達18．5％，大大超過傳統鎂合金性能，該成果于2020年獲得了中國科技產業促進會特別貢獻獎。

自2018年回國調入濰坊科技學院以來，李強快速組建了材料先進制備團隊，逐步形成了輕質結構材料、先進儲能、表面工程、高溫合金和工程計算等研究方向。并利用省市課題，先后購置了價值1000余萬元的科研設備，陸續申請了省市重點實驗室：2019年獲批濰坊市輕質材料先進制備與成型技術重點實驗室；2021年獲批濰坊市先進動力系統用熱端材料及單晶部件制備重點實驗室；2022年獲批山東省農機裝備用材料工程高校特色實驗室。硬性科研條件的提升，大大推動了李強和團隊的研究進展。

2019年，由于二氧化硅基陶瓷型芯容易發生燒結變形及高溫蠕變現象，致使陶瓷型芯成品的尺寸穩定性及性能穩定性較差，導致生產成本大幅度提高因此如何控制二氧化硅基陶瓷型芯形性穩定性是生產中急需解決的難題。在此項目中，李強帶領團隊針對陶瓷型芯實際應用中存在的問題，開展了型芯制備基礎理論及應用研究工作，包括陶瓷粉料成分選擇、成分配比、粉末粒度設計與級配調整預混料制備復合粉、分散劑調整粉料均勻性、燒結強化耦合工藝以及以上多因子對陶瓷型芯尺寸精度與力學性能及二者穩定性的影響關系等。經過團隊攻堅克難、突破創新，相關工作形成了一系列獨有工藝技術，制備的陶瓷型芯具有良好的綜合性能：良好的抗冷熱沖擊能力，可滿足從室溫到1500℃以上的瞬時升溫而不斷裂、較高的抗彎強度可抵抗蠟模成型過程中蠟液的沖擊、適當的熱膨脹率使型芯與氧化鋁模殼匹配良好、良好的化學脫除性可形成完整的氣冷內腔、良好的抗蠕變性可抵抗陶瓷型芯變形等。該成果獲得了2021年中國生產力促進中心創新發展二等獎。

如今，李強已在Journal of Material Science and Technology、Composite structure、《稀有金屬材料與工程》等國內外學術期刊發表論文100余篇，其中SCI收錄論文40余篇，授權發明專利20余項，編著著作3部。截至目前，他已主持和參與國家863計劃、973計劃、科技攻關計劃、國家自然科學基金、國家博士后基金、遼寧省教育廳、濰坊市科技局、企業和大學研究所等研究課題40余項，科研成果投入實踐應用，為相關產業發展起到了大大的推動作用。

（稿件來源：濰坊科技學院）

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