“金属算命师”·“材料科医师”——专访同济大学航空航天与力学学院高玉魁教授

——专访同济大学航空航天与力学学院高玉魁教授

QC:2009年的时候您曾接受过科普杂志《科学中国人》的采访，从中了解到您的求学轶事，感受到您对材料科学的热爱。现在您能为《QC检测仪器》的读者们介绍一下您自己，拓宽我们对您的了解吗？

高教授：我是一个喜欢科学爱好思索的人，从小就爱天马行空地做梦。正是自己的胡思乱想和对自然世界的好奇才选择了金相专业，这个当时让别人看来既没有金融会计赚钱也没有计算机信息技术显得高大上的专业，却是我的最爱。金相专业是金属材料及热处理专业的简称，当时还算是个比较专业的术语，现在可能很多学生已经不知道什么是金相专业了。我对金相专业的理解就是给金属看命，就像给人看手相，就是通过对金属的组织结构（相结构）来推断金属材料及其构建的性能与使用寿命。我从小就喜欢看书，看的书也五花八门，从小人书到童话世界，从隋唐演义到民间野史，而且我多数是借小朋友的书来读的，这使我必须很快读完要尽早还给他，真是“书非借不能读也”，但其实借书的主要原因还是当时没钱买这些“不正经的书”。我对易经很感兴趣，易经是中国的大智慧和中华文化的总起源，这部“万经之首、群经之源”其实是告诉我们该如何做人如何处世办事，虽然被后人在算命上过度解读而变成了迷信，但其实迷信就是过度相信，而这恰恰不是易经这部哲学大典的本源和要义，因为易经告诉人们最重要的是阴阳平衡和天地人之间的和谐，而不是过度解读其某一部分，易经包含了象、数、理、卜四大内容，今天一些人过度解读了易经的卜并被作为谋财的一种手段，其实荀子曾曰“善易者不卜”，而孔子也曾曰“不占而已矣”。但孔子给自己曾卜了一下自己的命运：吾十有五而志于学，三十而立，四十而不惑，五十而知天命，六十而耳顺，七十而从心所欲，不逾矩（《论语》）。从孔子的生平来看，其生于公元前551年卒于公元前479年，正好七十有余，也许这是巧合哈，但当时能够说自己活到七十的绝对算少数的，即使是帝王也常常难以长寿的，如当时的鲁襄公才活到33岁（公元前575～542）。

我觉得自己就是一名热爱科学喜欢探索研究的学者。我望文生义对学者的解释就是不断学习的人，而不是说自己满腹经纶更不敢吹牛说自己是什么专家，我被别人叫专家时经常调侃自己说你叫我专家就是说我是被别人拿起一个砖头砸下去就不知道家在哪里了的人了哈。瞎侃了很多，现在言归正传，我是本科和硕士就读于燕山大学材料学院，博士就读于中国航空研究院，毕业后在北京航空材料研究院工作十余年尔后调到同济大学工作，多年来致力于研究航空航天材料及其构件的先进制造技术和使用性能，自己总结成一生只想做材料的医生，给航空航天材料及其零部件看病、定寿和延寿。

QC：2010.4～2011.2和2014.6～2014.9您曾两次赴丹麦科技大学（DTU）Risø校区风能实验室进行学习、研究。那么该访问最大的收获和意义是什么？

高教授：Risø是世界上非常著名的科研机构，它创建于上个世界的五十年代，是为了实现著名量子力学创建者波尔（Bohr）和平利用原子能的倡议而由丹麦政府大力投资建立的国家能源实验室，目前其风能技术和其他可持续能源仍然领先世界。我非常有幸在2009年和2014年分别在丹麦科技创新部和丹麦科技大学风能实验室的资助下两次来Risø实验室学习和从事研究。自己感到最大的感受是可以和组内的科研人员一起交流共同进步，即使组内的小虾米也可以和大牛一起讨论自己的看法而且这里的学术气氛没有功利性。此外通过学习最大的收获就是知道国际上的科研前沿并对自己的研究规划进行了适当的调整，在理论和应用上找到了平衡点。

QC：作为高校老师和研究生导师，您在日常教学和科研中有何心得体会？

高教授：作为老师，我常常想到要给学生一杯水的前提是自己要能有一桶水，因此我一有空闲就是读书和搞研究，这也是我最大的乐趣。我有时在办公室一呆就是一天，在实验室一呆就是一个周末。我在和学生相处的过程只从来没有感到自己是比他们知道更多的，因此我没有觉得学生的问题是可笑的甚至是愚蠢的，我只是想怎么才能让他们更容易理解知识和更自如运用知识来解决实际问题。比如我在教飞机疲劳断裂时采用了彗星号飞机失事的视频和一些档案资料，使同学们倍感搞航空飞行器的责任，给大家讲述抗疲劳设计时结合自己的工程经验重点阐述了连接技术和延寿机理，总体的感觉就是和同学们的相处是开心的，与他们的交流是愉快的，他们的问题反映了教学中一些不易理解的知识点，他们的思索体现了知识结构完善的必要性和工程实践的重要性，有时我在向他们学习，也反馈到自己的教学和研究中，从教学技巧和理论研究上来丰富和完善自己。教中学，学而授，这也就是教学相长。

QC：高教授除了是受人爱戴的教授和研究生导师外，也曾是一名高级工程师，从事研究航空航天零部件的表面强化与表面完整性研究十余年，取得了不少研究成果，您认为目前我国航空航天零部件存在哪些质量问题，以及如何才来确保零部件的表面完整性和表面强化效果？

高教授：谢谢您这么恭维我哈，我确实是在航空航天领域从事关键零部件表面强化与表面完整性研究十余年，我觉得与国外先进的零部件相比，国内零部件的使用寿命短和使用性能不稳定是主要问题。其主要原因就是缺少创新。我这不是说套话和照搬别人的原话，这是我自己的浅陋理解。我们的投资驱动曾带动了建国初期和改革开放的经济结构发展和产业的基础，技术驱动提升和完善了现有的产业结构，但只有创新驱动才能实现我国的制造强国梦想。我们要自主创新才能研制出高性能的关键件、重要件和核心件。指靠国外来卖给我们只能是白日做梦，因为这些技术上买不来的，而且我们要想超越更需要自主创新。我们现在的制造技术整体而言还是仿制，复制品多数出来的是形状而性能是很难保证的，因此产品的质量差，可靠性更低，使用寿命也短，即使有几个寿命长的也不知道为何这么长，因此我们要实现制造强国梦想必须实现从仿制驱动的“控形制造”到创新驱动的“控性制造”以确保产品的使用性能，提高零部件的安全性、可靠性和耐久性，真正跨越制造产品的中低端技术瓶颈，制造出我们自己的高端产品，因此我认为实现核心关键技术的自主研发必须靠创新驱动。

我们生产的零部件质量问题主要就是侧重控形制造的尺寸和表面粗糙度检测，而对残余应力、组织结构和表面制造层性能的梯度匹配等检测不重视甚至没有意识。表面完整性是控性制造的基础，控性制造就是要控制好表面完整性，使表面完整性的几何状态、物理状态和力学状态处于可控，因此其疲劳性能、腐蚀性能和磨损性能才能保持有稳定的使用。表面强化是提高表面完整性的重要措施和手段，属于延寿技术，国内应该加强其研究和推广应用。对其强化效果的保证需要有系统的实验验证并形成相应的数据库和标准体系，最重要的还是加强人才培养，这也是为什么我从研究院所调到高校的主要原因，因为单靠某一人或某些人的努力是不够的，要培养先进的制造意识和理念需要教育。

QC：您著有《表面完整性理论及应用》，这本书的主旨精华是什么，主要为哪些人群提供技术帮助呢？

高教授：上面讲述了控性制造，其提出的理论依据就是表面完整性理论，因为表面状态决定或影响着表面性能，而表面性能体现或映射了表面状态。《表面完整性理论及应用》是刚刚去世的我国著名的材料学家、最高国家科技奖获得者、两院院士师昌绪先生在组织中国工程院编写“材料延寿与可持续发展”系列丛书时特意提出并最终由我来编著的。这本书历经了四年而成稿，最初是想在中国科协的资助下写成科普读物，最后是在国家出版基金、中国科协和中国工程院国家重大咨询项目等的资助下写成了专著。本书主要是结合了国外的研究现状和整理了我十余年研究工作，目的是系统阐述表面完整性的内涵、表征和作用，使大家认识到先进制造到底该怎么制造和控性制造的关键是控制零部件的表面完整性。我认为本书的科普性和专著性兼具，具有高中以上知识的工程师和设计师都可读懂。

记者印象：高教授以读书为乐、以研究为悦，常常是孜孜不倦、废寝忘食，也是位幽默诙谐、平易近人的好导师。他学识渊博、文采飞扬，且在多年的求学、科研、教学中时刻保持一颗童心。文中解读了高教授的学术成果和研究课题，也表明了解决零部件质量问题的关键所在。

本刊记者:铁文