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李长久:让高科技设备“益寿延年”的科学家

来源:陕西科技报 | 日期:2019-06-27

       文/
 陕西科技报记者 周 励
      你可能每天都在享受着高科技设备带来的新生活,而让高端设备“延年益寿”“起死回生”的技术,你也许并不熟悉、也不关心。其中,热喷涂技术是最为重要的技术,一直是我国重点推广的新技术新工艺,为此,科学家们也一直在国际前沿探索着。

      今年5月27日, 我国著名热喷涂专家、西安交通大学李长久教授,获得2019年度美国金属学会热喷涂名人堂奖!本年度全球仅有3人获此殊荣,他是中国唯一获得者!6月5日,本报记者有幸采访了李长久教授。
 
(李长久教授获得2019年度美国金属学会热喷涂名人堂奖。)
               因深入揭示热喷涂涂层形成机制而获奖

       美国金属学会热喷涂名人堂奖自1993年设计以来,一直致力于奖励全球范围内对热喷涂科学技术、生产教育、管理进步,做出重要成就与贡献的杰出领导者,是全球热喷涂领域的最高荣誉奖。
       李长久教授因深入揭示热喷涂涂层形成机制、涂层显微结构与性能关系,并指导热喷涂技术的高性能应用等成就,获得该项荣誉!

(6月5日,李长久教授在西安交大材料科学与工程学院的办公室,接受记者采访。摄影 /记者  周励)
       记者在西安交大材料科学与工程学院的焊接与涂层研究所,见到李长久教授时,他正在办公室忙碌着。一脸书卷气,谦逊、儒雅,有些纤瘦的外表似乎不像是“理工男”,但就是在这“弱不禁风”的体格里,蕴藏着你想不到的创新创造力量。
       他先给记者科普了热喷涂技术到底是怎么回事?热喷涂是一种表面强化的新工艺新技术,它采用专用设备,利用金属或非金属加热到熔化或半熔化状态,以一定速度喷射到预处理过的基体表面,形成覆盖涂层,使设备、工件表面获得不同硬度,以提高耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射,以及其他各种特殊物理化学性能。
       热喷涂技术最早出现在上世纪早期的瑞士,随后在苏联、德国、日本、美国等国家得到不断发展,并不断开拓新的应用领域,不仅能喷金属、合金、陶瓷,还能喷涂塑料、复合材料等,并能在设备维修中修旧利废,使报废的零部件“起死回生”,也可以在新产品制造中进行强化和预保护,使其“益寿延年”。
       李长久教授说:“从防腐蚀角度看,这个技术不同于给产品设备表面涂漆,涂漆寿命短,这属于长效防腐蚀,应用于附加值高的产品,能有效节约资源和能源,成本也高,设备寿命一般都在20年以上,尤其在航空航天、机场、桥梁、飞机、发动机、电厂、石油化工等领域需要长效保护的设备上,发挥重要作用。”
 
(李长久教授和他研发的国内第一套PS-PVD(等离子喷涂物理气相沉积)设备)
                 
自主研发国内第一台超音速火焰喷涂设备
       “热喷涂技术不仅涉及到材料学、表面物理化学、传热学、等离子物理,还涉及到计算机应用等专业,是一门交叉边缘学科。我国在上世纪八十年代,这方面的应用技术还比较落后,大量研究也是近二十几年的事情。”李长久教授说。
       1962年出生在宁夏中卫的李长久,1978年16岁时,作为恢复高考后第一届应届高中生参加高考,以优秀的成绩考入西安交通大学机械系焊接专业学习。1982年毕业时考取公派出国研究生,于1983年留学日本大阪大学,分别于1986年、1989年获得硕士与博士学位。1989年至1992年在日本近畿高能加工技术研究所做博士后研究。
       1992年9月,他回到西安交大工作,开始国内热喷涂技术的研究与应用。当时在西安交大焊接教研室,从事这项技术研究的只有他一个人,建设实验室的经费只有一万元。
        “白手起家”组成一个科研团队必定要经历一番艰难曲折。为了节约成本,就要自力更生。他结合自身专业的基础与优势,为突破热喷涂技术难点,决定研制出一套超音速火焰喷涂实验设备,以便在此基础上开展热喷涂技术的基础与应用研究等。
        为了得到热喷涂的相关实验数据,必须要进行大量测试工作,在实验室没有相关设备的情况下,在李长久教授的带领下,团队冲破各种困难,自主研发制造了一套又一套试验设备,在大大缩减成本的同时,设备性能指标还优于国外同类设备。
        对于这项具有开创性的工作,他是如此沉醉痴迷,不分白天夜晚,每天的行程除了上课就是两点一线——“家-实验室”。团队通过持续不懈的努力,开展了一系列实验测量工作,获得的科研成果自然也是一项一项又一项,这为西安交大热喷涂涂层实验室的发展,奠定了良好的基础。
       1996年,在西安交大百年校庆之际,团队完全自主研发出国内第一台超音速火焰喷涂设备,可制备具有优越耐磨损硬质合金涂层,其水平达到了国内领先、国际先进水平。该设备被陕西一家企业购买并由此发展成为具备多种先进热喷涂设备的涂层加工企业。
 
(2017年10月10日,李长久教授当选美国金属学会会士的颁奖现场。)
               
从事热喷涂技术基础理论研究40年
        李长久教授一直从事热喷涂技术的基础理论研究,功能涂层、高性能耐磨陶瓷涂层、纳米结构涂层技术的开发,热喷涂技术在固体氧化物燃料电池、染料敏化太阳电池制造中的应用等研究工作,若从进入大学算起,至今也已经40年了。
        正是基于他在这个领域不断创新研究以及取得的丰硕成就,使西安交大在热喷涂技术方面的研究走在了全国高校的前列,在世界上也是处于领先地位。
        在他的工作成就中,年仅30岁时就破格获评为西安交大教授;1993年开始任博士生导师;1994年,入选教育部跨世纪优秀人才计划;1997年,首批入选陕西省三五人才工程;2007年,获得国家杰出青年科学基金资助;2009年,作为学术带头人入选教育部长江学者创新团队,全国模范教师;2017年,当选美国金属学会会士。
        在国际学术期刊上发表论文320多篇,在国内期刊发表论文70余篇,在国际会议发表论文200多篇。其中,300余篇论文被SCI收录,SCI引用超过7250多篇次,SCI他引超过5600多篇次。取得国家发明专利37项;研究成果曾分别获得陕西省科学技术一等奖、教育部提名国家自然科学二等奖、2008年度国家自然科学二等奖各1项。
        同时,他还担任2007年与2016年国际热喷涂会议组委会主席、2009年与2015年亚洲热喷涂会议主席;现任热喷涂领域唯一的SCI收录国际刊物《热喷涂技术》副编辑。参与编著《材料工程大典》一书,作为材料工程领域的百科全书,为材料工作者提供了许多指导和帮助。
        他已经培育硕士、博士20多届,其学生在各行各业做出了诸多成就,为各自的单位增添了无数光彩。在本科生教学方面,他作为材料学院本科班的班主任,从生活到学习给予学生无微不至的关怀,为学生的前程发展,努力创造一个创新的积极环境,得到一届又一届学生们的赞誉。
 
 (李长久创新团队自主研制的国内第一套超音速火焰喷枪与典型火焰)
                挑战“组织结构控制”国际前沿难题
        如今,李长久教授的创新团队已经从他这个“单杆司令”,发展到100多人,包括3位教授、3位副教授,还有研究生100余人。
        谈到这么多年的科研创新感受,李教授说:“从事科研这条路,没有捷径,就是要踏踏实实,要有坐冷板凳的精神,找准自己奋斗的方向,一步一步积累,努力探索,科研路就会越走越宽。”
        他认为自己一路走来很幸运,年纪轻轻时就获评教授,大家还认可;申请项目总是比较顺利,加上遇到了好领导好同事,老师们相互支持,所以就应该一心一意投入到科研工作中。      
        自2000年,李教授开始研究冷喷涂技术,这是国内外迅速发展的新型喷涂技术。他介绍说:“相对于热喷涂工艺,冷喷涂技术的低温特性具有许多优点,在海工装备、公共设施、石油化工、公共设施、机械设备等领域的应用,以及作为再制造与增材制造技术的应用会越来越广,前景十分广阔。”
       未来,团队科研的挑战方向在哪里?李长久教授说:“灵活地根据零部件的具体服役要求,进行涂层组织结构设计与控制制备,发展基于缺陷控制的涂层性能调控理论,打破气体、液体不能穿透的发展方法,需要研究达到空气不渗入的致密涂层的沉积机理。这方面在国际上还没有显著的研究成果,具有极强的挑战性!”
作者:周励 | 责任编辑 | 丹若
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