“一个男人要走多少路，才能称得上是男子汉？”这句话出自诺贝尔文学奖获得者鲍勃·迪伦的歌曲《答案在风中飘扬》，亦是我校机械工程学院王建国教授的微信个性签名。王建国用数十年的时间上下求索，为了自己的目标朝夕不倦。自2005年初次接触非晶合金以来，王建国在此领域开展研究工作已10余年，在新型非晶合金的设计及制备、性能表征和产业化应用颇有建树。

  近年来，王建国教授与香港城市大学杨勇教授团队等合作，在一种五元合金体系中发现了一种新的艾林瓦效应（Elinvar effect）的机制，为人们认识、研究和利用这类材料提供了一个全新的视角。2月9日，该项研究成果在线发表在国际顶级期刊《Nature》，王建国教授为共同一作，我校为第二完成单位。

首次发现，深入探究原理机制

  生活中常见的金属如铁、钢、铝合金等有着悠长历史，相较而言非晶合金面世较晚。绝大部分材料的弹性模量会随着温度的上升而下降，也就是日常生活中人们所熟知的“热软化”。但相比于普通的合金材料，王建国及其团队发现的合金表现出独特的艾林瓦效应，随着温度升高，该合金的弹性模量不但没有下降，反而有微幅提高。

  早在2017年，香港城市大学相关团队人员便发现此现象，但一直苦于挖掘其中潜藏的原理机制。当时在城大访问交流的王建国表达了自己的观点，他提出可以从原子的不同角度、距离去进行模拟实验。“传统合金内部的原子像军训时排列整齐的方阵，而非晶合金内部的原子则如同节假日景区拥挤的游客一样十分混乱，就像是人与人之间的联系，不同的距离、不同的角度会造就完全不同的人际关系。”王建国及其团队经过无数次的分子动力模拟实验得出相应的现象，从而分析出一种新的非相变机制：即热膨胀和结构无序性下降效应的相互抵消。该合金体系不但显示了一种不同于以往人们所认识的任何一种艾林瓦效应的物理机制，而且是一种截至目前在艾林瓦效应中所存在温度范围最宽的新型合金。

  这个在非晶合金上的新发现颠覆了对金属材料遇热变软的一贯认知，该高熵艾林瓦合金因具有超弹性和极端温度条件下的模量稳定性，在实际生活中具有非常大的应用潜力，特别是能运用于需要应付急剧温度变化的航空航天工程装置和器械等方面。“单一从宽温度的角度来说，此次发现的该高熵艾林瓦合金具有重要的应用意义，但这仅是器件制备考虑的因素之一。”王建国表示，该高熵艾林瓦合金要真正用于实际生产，还有很长一段路要走，接下来开展进一步的研究必不可少。

扎根科研，为企业发展注入活力

  虽然非晶合金具有高强度、高韧性、高弹性变形、自锐特性、抗辐照、抗腐蚀等特性，但也存在着原材料成本高、临界尺寸小、室温脆性等缺点，这也成为制约这类材料产业化的障碍。

  为此，王建国的科研团队开展了一系列关于非晶合金制备、性能优化和工业应用的探索工作，并于2020年与松山湖材料实验室共同组建非晶合金成形制造工程研究中心。作为该中心的研究人员，王建国积极带领团队与郡懋电子（东莞）有限公司、东莞台一盈拓科技股份有限公司等相关企业开展校企合作，取得了良好的合作成效，为地方经济社会发展做出新的贡献。“我们利用非晶合金材料研发产品，为企业生产提供新的方向，也为他们提供技术支持和培养生产所需要的人才。”

王建国教授（右）调研校企合作的企业方车间

  2020年初疫情发生时，机械工程学院党委多方联动、主动出击，组织教师用技术响应抗疫需求，服务地方经济社会发展。王建国主动报名，和几位老师一起申请成为驻班人员进驻到长安、麻涌等地的医疗物资生产企业，帮助企业改进生产设备、优化工艺、提高产能。期间，王建国发现大部分医疗物资企业因为自动化程度不高、工艺路线长等原因，经常出现设备故障、品质不稳定、材料短缺、人员不足的异常情况。“很多传统企业由于生产过程的不稳定，造成产品质量参差不齐，这也是很多企业最头痛的问题。”于是王建国从生产线设备入手，逐一调试生产线的每个工序，找到出现故障的零部件并逐一维修，保证企业提升生产速度的同时，也能提高产品的合格率。

  解决企业的实际生产问题也是非晶合金成形制造工程研究中心的初心所在。王建国坦言，由于疫情的影响，在一定程度上阻碍了研究中心工作的开展，“希望待疫情结束，能继续与企业加强校企合作，推进研究和生产的结合，继续从科研角度解决生产问题。”

自主设计设备，为教学科研不断铺路

  “工欲善其事，必先利其器。”在日常生产生活中，不管是工业生产还是农业生产，都离不开机械化，而开展科研工作更是离不开自动化设备。王建国介绍，想要进一步深化非晶合金方向的研究，在重视理论原理的同时，也要推进设备技术的革新。近年来，王建国一直在致力于仪器设备自动化及智能化的开发工作，他希望通过优化制备工艺的方式，减小实验误差、推进实验进程。“目前我们的实验设备自动化程度比较低，带来的问题便是学生掌握上手难度大，往往当他熟练掌握后也快要毕业了。”

  为此王建国决定通过自主设计的形式制作一台能用于自动化切割金属条带的设备——全自动真空甩带机。这台设备能运用在王建国的科研、教学工作上，并能很好地解决学生上手难、体力要求大等问题。“设备熔炼合金后使合金溶体喷到旋转的铜辊表面，形成大约30微米厚的合金带材。目前我们只要将料筒嵌入设备，再进行调试无误后，设备预计3月下旬便能投入使用了。”

  “当前，非晶合金方向的教学研究在深化和推进智能制造的过程中还面临着诸多困难和挑战。”王建国认为非晶合金方面的制备与应用正在往自动化、智能化、网络化方向转型，在日常指导学生开展实验时，他要求学生要更加重视研究学习自动化控制的理论和技术。“王老师工作十分务实，在他的引导下，我主动申请往非晶合金方向开展研究，并着手于控制和非晶合金方面协同发展。”王建国指导的研究生吴谱雷表示，希望自己能够像导师一样务实、专注于科研。

  面对科研，王建国深知科研工作的“时间长、费力、结果难料”，但他始终为自己钟爱的教学、科研工作倾注着一腔热忱。对于非晶合金的应用，王建国始终保持着热爱并一直在探索。“未来我会着重研究非晶合金净成形技术(指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术)，希望能创新研究出更好的应用尺寸大、形状复杂、零件壁薄的非晶合金。”

（来源 ： 东莞理工学院；初审：柯暖慧；复审：王明波；终审：崔学海）