周克崧院士:我国现代材料表面工程的“拓荒者”


来源:中国粉体网   空青

[导读]  多年来,周克崧院士率先垂范,带领其研究团队围绕国家重大工程、重点行业中关重件对材料的特殊性能需求。

中国粉体网讯  没有先进的热处理和表面层改性技术,就没有先进材料、关键构件和高端机械制造。周克崧院士正是表面工程领域的知名专家,多年来,周克崧院士率先垂范,带领其研究团队围绕国家重大工程、重点行业中关重件对材料的特殊性能需求,开展现代材料表面工程技术的应用基础理论和工程化应用研究,为国家重大工程、重点行业提供技术支撑,以增强我国在现代材料表面工程技术领域中的研究开发实力,默默地为我国现代材料表面工程技术领域的可持续发展作出了突出贡献。




个人简介


周克崧,中国工程院院士,教授级高级工程师,博士生导师。1965年毕业于清华大学,1980-1982年在美国纽约州立大学做访问学者,1992-2002年任广州有色金属研究院院长,2009年当选中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士。周克崧院士主要从事热喷涂、薄膜和激光等现代表面工程技术方面的研究和工程化应用工作,先后承担和主持了国家973、863、军工等科研项目和省市项目40多项,获国家科技进步二等奖1项,省部级一等奖4项,二等奖10项,三等奖6项。


突出贡献


自主创建国内首条具有国际先进水平的低压等离子喷涂系统


周克崧院士创建了国内第一台具有国际先进水平的低压等离子喷涂系统,开展了低压等离子喷涂技术研究开发和应用工作,为在形状复杂工件喷涂易氧化材料及高温合金涂层提供了新途径,并建成了我国首条航空发动机涡轮叶片涂层生产线


1980~1982年,周克崧院士作为改革开放后首批受国家派遣到美国的学者,在纽约州立大学石溪分校深造,回国后,借助自己从国外了解到的先进表面工程技术及在航空领域的应用背景,克服经费不足和在没有相关技术和经验借鉴的情况下,带领团队自行设计制造,并得到海军方面的大力支持,通过3年多的努力,于1985年成功研制出我国第一台低压等离子喷涂设备


其团队研究出高性能的低压等离子喷涂Ti-Ni合金抗空泡腐蚀涂层,在海军高速船舶舰艇螺旋桨上得到了试用,抗空蚀性能提高了3倍,这填补了国际上这一领域的空白。


随着我国航空工业的发展,法国“海豚”机型的引进和国产化生产,国内对航空发动机叶片涂层防护技术的需求迫在眉睫。周克崧团队克服了国外对发动机叶片涂层技术封锁的困难,采用自主创建的低压等离子喷涂系统开发了涡轮叶片抗高温氧化涂层。在批产过程中,进一步解决了复杂型面叶片涂层厚度分布难于控制、工艺重复性和稳定性差等工程化难题,涂层叶片的合格率大幅度提高,满足批产要求,还建立了国内第一个涡轮叶片涂层生产线,至今已批量生产数万片(装备了数百台发动机)。



率先开展热喷涂涂层在汽车薄板生产线退火炉辊上的应用


为解决钢铁退火炉辊“积瘤”会严重影响产品的质量的世界难题,周克崧团队以30万元人民币的价格既提供“积瘤”的形成机理的研究报告,还提供制备抗“积瘤”涂层的全套工艺技术。这技术彻底解决了钢铁退火炉辊“积瘤”的技术难题,打破了国外的涂层技术垄断,为我国生产高质量汽车薄板奠定了基础,取得了巨大的经济效益和社会效益。


在该技术的示范作用下,周克崧团队在国内率先倡导并促进了我国热喷涂技术在钢铁行业中的广泛应用。“汽车用钢板退火炉辊防积瘤涂层的研究及在宝钢的应用”项目也因此获得国家有色工业局科技成果一等奖



在国内率先提出热喷涂替代电镀硬铬研究


周克崧院士在材料表面工程领域的开拓性研发和贡献,还体现在率先在国内提出热喷涂替代电镀硬铬的研究上。


电镀硬铬虽应用广泛,但存在严重环境问题(铬酸雾、废水、六价铬致癌),且性能不足:硬度和耐磨性低于陶瓷等材料,使用温度受限,残余应力高、有微裂纹易导致基体腐蚀及剥落。同时工艺缺陷明显:沉积速度慢,工件受镀槽尺寸限制,处理高强合金时易产生氢脆。


为此,周克崧院士团队采用超音速火焰喷涂技术制备碳化钨涂层,解决了电镀硬铬的诸多缺陷:使超高强钢的疲劳性能提高5倍以上,耐磨和耐蚀性能也大幅提升。该成果已在军工和民用领域转化,建成国内首条飞机起落架碳化钨涂层生产线,以及首条瓦楞辊碳化钨涂层强化与再制造生产线,使瓦楞辊寿命提高4倍以上。


此外,团队还利用等离子喷涂与激光复合技术,研制出高线数(2000线)、高耐磨的陶瓷网纹辊,其寿命比电镀铬辊提高10倍以上,并建成国内首条激光雕刻陶瓷涂层网纹辊生产线。


在国内较早制备出大面积高性能金刚石和类金刚石薄膜


周克崧院士带领团队在对金刚石和类金刚石薄膜的研究方面,起步也比较早且很有特色。其团队以直流等离子射流法制备金刚石膜,而且实现了较低功率下快速在大面积基体表面沉积优质金刚石膜,沉积了硬质合金涂层金刚石膜的刀具切削高强铝青铜和高硅铝合金刀具使用寿命分别提高27倍和50倍。他们的类金刚石膜沉积工艺技术2008年出口到意大利,并获好评,生产的类金刚石膜质量达到国际先进水平。


成就荣誉


1993年起享受国务院政府特殊津贴;

1995和2006年两次获国防军工配套先进工作者称号;

2001年被中国科协评为全国优秀科技工作者;

2009年当选中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士;

2021 年度美国金属学会热喷涂名人堂奖,该奖为全球热喷涂领域的最高荣誉奖;


广东省科学院新材料研究所曾评价:周克崧曾是南下支广最年轻的一员,为中国现代表面工程技术事业的发展耕耘和奉献,他是广州有色金属研究院的开荒牛,是新材料研究所的建设者,是新材料所现代材料表面工程技术的奠基人和创始人,是中国现代材料表面工程技术的著名专家。


来源:

表面工程与再制造:为材料表面工程自主创新而默默奉献的开拓者--专访中国工程院院士周克崧


(中国粉体网编辑整理/空青)

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作者:空青

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