挑战科研“无人区” ——讲述轧制技术及连轧自动化国家重点实验室李云杰的故事

发布时间:2025-03-07点击数:

李云杰博士,于2014年、2020年分别获东北大学学士学位和博士学位,师从王国栋院士、袁国教授,主要从事高强钢强韧化机理研究。以第一作者或通讯作者在Science、Scripta Materialia等期刊发表高水平论文12篇;授权国家发明专利7项,主持国家杰出青年自然基金、中国博士后基金等5项;获辽宁省优秀博士论文、沈阳市自然科学奖等荣誉。

【李云杰在2023年“讲述·东大人的故事”典型推介会上的演讲实录】

大家好,我的青春关键词是:挑战。

我是来自轧制技术及连轧自动化国家重点实验室的博士后李云杰。非常荣幸能够在这里和大家分享一些关于自己成长与科研的经历。

我的研究方向是超高强钢铁材料,都说钢铁是传统行业,一度被大家称为“夕阳产业”。这些话也曾对我产生过负面影响。庆幸的是,大三的时候我有机会进入RAL实验室,结识了恩师王国栋院士。是他的坚定、对钢铁的热情和高屋建瓴,改变了我对钢铁行业的认知和理解。王老师常说:“钢铁行业是国民经济和国防军工的支柱产业,这样的流程工业不是夕阳产业,正面临巨大的挑战和机遇,有非常大的创新空间。”从那时起,我对钢铁材料兴趣愈加浓厚。我坚信在这样一个领域长期深耕,定能做出有显示度的成果。也正是如此,我本科毕业时以专业排名第一的成绩,选择了直博本校材料加工工程,来到王国栋院士、袁国教授课题组攻读博士学位。

攻读博士学位期间,我主要围绕“汽车用先进高强度淬火-配分钢”开展研究,这个课题早在2003年已经提出了相应的设计理念,世界上关于该方面的研究层出不穷,井喷式爆发,给予后来者的创新空间并不大。然而,在这样的条件下,我们选择向无人区发起挑战,首次提出“控制控冷+淬火-配分”的工艺路线,旨在开发“以热代冷”型淬火-配分钢,这也契合了钢铁行业绿色化、短流程的发展方向,尤其是在如今实现“双碳”目标的过程中,这样的研究更为迫切。

课题研究之初也是困难重重,关于该方向的参考文献不到10篇。王老师每两周都会组织我们小组讨论,鼓励我,让我有了坚持下去的勇气和信心,也启发了新的研究思路。恩师每每提到“要敢于挑战无人区,勇当第一人”,要在实践中学会科研,在游泳中学会游泳,我逐渐领悟到其中的深意。问题是创新的源泉,这也是恩师经常给我灌输的理念,对于该课题,需要回归到热连轧生产线去思考工艺和生产线的匹配性,寻找和挖掘该钢种在实际生产中的关键科学技术难题。我来到迁钢、京唐、山钢等多个钢厂进行学习和交流,通过与现场技术人员的交流,逐渐理解工业生产过程中的痛点,进一步总结凝练出一系列科学问题。低温淬火的难控制、卷取冷速的不均匀性、连续冷却的相变复杂性几个科学点均来自工业生产线的启发,这些都成为我博士课题的重点研究内容。终于,在2018年我们取得了标志性的突破,成功在首钢迁安生产出世界上第一卷轧热淬火-配分钢工业卷,向世界宣告东北大学首次完成了该钢种工业化生产,我认为这非常有意义。如恩师所说,无人区虽伴随着巨大风险,但是也意味着更多的惊喜。2020年1月,我结束了博士生涯,以第一作者发表SCI论文8篇,授权国家发明专利4项,出版研究报告1部,获得省优博士论文、省优毕业生、校长奖章等多项荣誉。

博士研究生毕业后,我进入了博士后流动站,瞄准国际前沿的超高强钢强塑性倒置科学难题,探索2000MPa级以上钢铁材料的极限性能,目标很明确,力争实现从“0”到“1”的突破,满足大国重器对轻量化和特殊、极端使用性能的需求。但是2020年初新型冠状病毒感染暴发,给所有人的生活和工作都带来了诸多不便,在这期间要拿到国家自然科学基金、博士后基金已是不小的挑战,我竟然异想天开地想要在钢铁材料这样的传统领域发表Science/Nature级别的成果。但是事实上,当我选择攻克2000MPa级超高强钢的科学问题之后,我调研了很多世界上有代表性的研究成果,发自内心地认为这个领域有很大的突破空间。于是,这几年我专注于做这一件事情,早8晚11点是常事。在此,非常感谢学校的柔性政策,让疫情对我科研工作的影响能够降到最低。最终,我们通过借鉴生物结构的优势,大胆创新,在钢铁材料设计中提出“马氏体拓扑学结构设计+亚稳相调控”的增塑新机制,构筑出一种全新的拓扑学双重有序马氏体和多尺度亚稳奥氏体的纳米组织结构。该科学理论可拓展应用于系列高强材料的开发,对推动低成本、大尺寸超高强塑性钢铁材料的制备和应用具有重大现实意义。该研究工作也获得Science编辑和审稿人的高度评价。该材料可应用于工程机械、坦克装甲以及潜艇航母等关键领域,以提高我国战略科技力量。2023年1月,我们在Science上发表了钢铁领域唯一一篇和工业应用联系最为紧密的文章。

近期我们又取得了一项重大进展,创新提出的“低强度成形,高强度使用”新策略,首次在世界上获得屈服强度高达2300MPa、均匀延伸率超过10%的零件使用性能,同时解决成型和成性两大难题,开辟了超高强塑性钢铁材料新的研究方向。在此,也希望在学校、实验室及团队的支持下,能够在该方向产出更多创新性成果。

亲爱的学弟学妹们,以上是我的主要科研成长经历。可以说,我并无多么精彩的履历,但我想说,对于纯粹的科研而言,最关键的还在于自己,你的坚持、你的果敢、你的放手一搏、你的敢于想象、你的不惧失败……锤炼这些品质终有收获。

从2010年入学,我在东大已经度过了本科、博士、博士后阶段。13载有余,我有幸见证了母校的蓬勃发展,能够与其深度同频共振,经常会因母校取得的伟大成就而自豪和骄傲,也时常会思考母校与世界顶尖学府的差距,而内心频频想到那句“能不奋勉乎吾曹!”13年虽短且长,在东北大学的历史长河里属于小量级时间尺度,百年东大已有如此成就,而东大还有很多个100年,我坚信母校在每一位东大人的努力奋斗下定能持续创新发展。

在母校建校100周年之际,祝母校生日快乐,再创辉煌!

(文:李云杰)