匠心炼成“顶天立地”的中国粉末
北京青年报 2026-05-27 06:54

在前不久过去的“五一”国际劳动节,北京科技大学新材料技术研究院曲选辉教授获得了一份沉甸甸的礼物——“全国五一劳动奖章”。从三尺讲台到科研一线,从受制于人的无奈到“复兴号”高铁闸片在“无人区”的创新,曲选辉带领团队在粉末冶金这个“既古老又现代”的领域里,用几十年的冷板凳,换来了中国材料“自立自强”的底气。在他看来,科研工作者的“劳模精神”一是要脚踏实地,二是要面向学科前沿和国家重大需求勇于创新,正如他创立北京科技大学新材料技术研究院时“顶天立地”的理念一样,做“顶天”的基础研究,出顶尖的科技成果;做“立地”的科研项目,为国家解决实实在在的难题。

实验室里的“老中医”:要把中国资源变成战略优势

曲选辉的专业是粉末冶金。为了让外行听懂,他常打一个生动的比方:“粉末冶金就像‘抓中药’。”粉末冶金就是把金属粉末或者无机非金属材料粉末按比例混合,通过成形和烧结,就能产生具有奇妙性能的材料来。在他看来,这门技术的核心魅力在于“绿色”与“精准”,通过成形和烧结,运用粉末冶金技术可以直接成形,做出复杂形状的制品,不需要传统的机械加工,节省能源且原材料利用率极高。

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如今,大到航天发动机的涡轮盘、高铁的闸片,小到折叠屏手机的转轴、摄像头模组支架,粉末冶金技术无处不在。

但在曲选辉刚入行的70年代末,情况却远非如此。曲选辉是我国恢复高考后的第一届学生,1977年,他考入当时的中南矿冶学院(现中南大学)特冶系粉末冶金专业。在学校实验室。

一根黑灰色的棒子引起了曲选辉的好奇,原来这是钨合金制作的穿甲弹,密度可达18g/cm3以上,是钢的两倍多,能够穿透几十厘米的钢板。然而,这样的重要军工产品,以我国当时的制备技术是无法生产的。尽管中国钨、钼等难熔金属资源丰富,但由于技术差距,却长期处于“卖资源、买产品”的被动地位——低价出口原料,再高价从国外买回成品零件。

带着要为国实现突破的愿景,在海外公派留学的曲选辉毅然回到母校中南大学,参与了我国首个粉末冶金国家重点实验室的筹备与建设。

经过二十余年的接续奋斗,曲选辉团队成功研制出大尺寸难熔金属制品,做出了世界最大的钨坩埚,支撑了我国蓝宝石单晶和半导体行业的发展。如今,这些曾被“卡脖子”的技术已经变成了我们的战略优势。

“复兴号”的制动奇迹:在没人走过的路上原始创新

在曲选辉的科研生涯中,最惊心动魄的莫过于“复兴号”高铁闸片的攻坚战。

我国的高铁技术最早从国外引进,很多关键零部件,主要依靠进口。2012年,国家研发“复兴号”中国标准动车组,提出要具备完全的自主知识产权。接到研发高铁刹车盘闸片任务后,曲选辉发现,当车速达到350公里甚至更高时,高铁刹车盘上的闸片因剧烈摩擦产生高温,进口的刹车材料出现了灾难性的失效:闸片表面会像掉渣一样一块块脱落,甚至熔掉。

“全世界没有人关注这个问题,因为国外没有这么高的速度需求。”曲选辉说。这种“无人区”里的原始创新让曲选辉一度感到迷茫,“最难的是没有头绪,没得可学,只能自己闯。”

面对这一难题,曲选辉带领团队从基础理论开始死磕,通过无数次迭代实验和大数据分析,终于发现关键不在于材料机体,而在于高温下形成的那层“摩擦膜”。最终,他们利用粉末冶金的调控技术,让闸片在近千度的高温下依然能均匀磨损、稳稳刹车。

这项技术不仅让“复兴号”跑得稳,还通过改进,让刹车噪音降低了20分贝,应用在了北京冬奥会的“雪之梦”和杭州亚运会的“西子号”专列上。

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三尺讲台上的“引路人”:推动课程改革 激发学生科研兴趣

除了科学家的身份,曲选辉更看重自己作为教师的角色。即便行政事务再忙,他也始终坚持给本科生上课。

为了让学生真正爱上这个专业,他在北科大推行了一场持续20年的教育改革:为大一新生开设《材料科学与工程导论》课程,请院士、杰青、长江学者走进小班课堂,用鲜活的科研案例吸引学生。

“很多学生听爸妈意见选择了材料专业,但进校后一脸茫然,不知道这个专业要学什么,自然没动力。”曲选辉说。在《材料科学与工程导论》的课堂上,除了材料学科的基础内容外,老师们还会重点讲解自己的科研成果,让大一的学生们了解,材料学科与我们的日常生活、国家的发展息息相关,激发他们的科研兴趣。曲选辉不仅把大师请进课堂,还将国家级科研平台全面向本科生开放,甚至为有想法的同学提供科研经费,帮他们走好科研生涯的第一步。

曲选辉不仅关注课堂上的知识传递,更致力于构建一个能让学子们学以致用的科研高地。2008年,曲选辉牵头成立北京科技大学新材料技术研究院,并将该学院定位为“顶天立地”。他告诉北青报记者,“顶天”是指要做材料学科最前沿、能发顶级论文的基础研究;“立地”则是要为国防、为国民经济主战场解决实实在在的难题。

如今,年过六旬的曲选辉依然在关注着人工智能与材料的交叉——“材料智能化”。这种永不停歇的创新劲头,或许正是对他胸前那枚五一劳动奖章最好的诠释。

受访者供图

文/北京青年报记者 张月朦
编辑/胡克青

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