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神秘钢种直击新型主战坦克动力心脏 ——材料科学与工程学院任学平团队研制并独家提供新型钢种

2019年10月1日，中华人民共和国成立整整70周年。在这个举国同庆的日子里，我国举行了庆祝新中国成立70周年大阅兵活动。在阅兵场上亮相的拥有“陆战之王”美称的99A式坦克，凭借着其威猛的外形和恢弘的气势，牢牢地抓住了众人的目光。而在它的高大外表下，是生机勃勃的“动力心脏”，“心脏”核心部件的源头，要追溯到北京科技大学材料科学与工程学院。

玉经磨多终成器，同舟共济万里航

新型主战坦克是我国自行研发的新一代主战坦克，具备优异的火力、机动、防护和信息化水平。在提高国防实力的大背景下，新型主战坦克规划应运而生。坦克动力系统的改进与创新是较为困难的部分，严苛的工作环境，其材料必须同时具备高强韧、耐磨、耐疲劳、耐高温等优良性能，发达国家对我国此类材料限制进口。

如何研究出符合条件的核心部件呢？我校材料科学与工程学院任学平教授的研发团队挺身而出，勇挑大梁，主动地承担起了这一艰巨的任务。任学平及其团队开发新材料的过程中毫无国内外现成的经验可借鉴，在研制过程中遇到了诸多困难。

简单来讲，该部件的研制不单单是材料的简单设计，更需要的是材料加工的创新性研发。在我国各类材料标准中，没有能够同时具有高频、高压、耐磨、耐疲劳、耐高温等特点的钢种。任学平团队所开发出的新型钢，不仅为我国高新武器装备中的高强韧、耐磨、耐疲劳关重件的制作奠定了基础，也为我国钢铁材料增加了新的钢种。目前任学平团队正在探索扩大该新型钢种的应用领域。

尽管科研道路充满艰难险阻，任学平团队依然顺利地完成了任务。回首研发过程，任学平教授说：“这次工作的顺利开展，是集体智慧的结晶。在研制过程，团队为了确保在规定的期限内完成任务，还寻求了许多已经退休多年的老专家的帮助。各位老先生们拿出毕生所学，在每个环节、每个步骤都做精做细，精益求精，为材料的成功研制贡献了自己的一份力量，感谢每个人的辛勤付出。任务的圆满完成是大家辛苦汗水的凝聚、是团队协作的结果，是‘工匠精神’的体现。”

半亩方塘长流水，诲人不倦育新苗

新型钢的成功开发，让任学平教授对武器装备新材料的现状及发展趋势有了更深层次的了解，也进一步激发出他为祖国国防事业做贡献的决心。任学平教授认为，军工发展为经济蓬勃发展提供了坚实保障，我们需最先进的军工武器才能保障国家安全、稳定经济发展、提高国民幸福。知行合一，在此之后，任学平团队先后承担并完成了多项军工项目。其中通过开发出异形件加工技术，成功地制造出高质量的保障系统关重件，为充分发挥武器装备的可靠性和机动性提供了有利的支持，得到了用户的认可和高度评价。目前这种产品已经大量装备在履带式保障装备和轮式保障装备上。在国庆70周年阅兵中这些保障装备出现在武器装备方队中，接受检阅。

任学平教授非常注重高素质国防人才的培养，激励学生为我国国防事业多做贡献。目前任学平教授有7名博士、7名硕士在毕业后，奔赴航天、钢铁、中软、华为等国防工业各领域，任学平教授的价值观影响了他们整个学生时代。他们在国防领域的重要工作岗位上勤奋地工作，为国防工业做出了突出的贡献，成为了各行业的学术带头人和骨干力量。

谈到科研工作中最重要的品质时，任学平教授有着自己的见解。他说，“科研工作者应该静心、吃苦、下足功夫。科研工作是寂寞的，唯有耐得住寂寞，甘坐冷板凳的人，才能取得一定的成就。做科研，也要有一颗不断学习的心，学习是必须的，终身学习，弥补自己在知识方面的不足。还有一点是珍惜时光，要脚踏实地，不要浮躁。”最后，任学平教授以一个过来人的身份，对广大青年学子谆谆教导：“在本科阶段，最重要的是打好基础，踏踏实实地做好自己的功课，这就好比搭建房子首先要把地基建牢固，地基不稳定，其他什么也不必再奢求。初步了解一下材料的入门知识就好，不必着急。在硕士阶段，要做好科研训练，多多学习科学研究的方法。‘纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行’。而对于博士而言，最为重要的事情，是注重创新。‘创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。’”任学平教授希望广大青年学子，能够抱着一份崇高的信念，突破自己、充实自己、发展自己，积极投身于国防建设和社会建设当中，成为一个独立优秀的人，一个对国家和社会有用的人。

任学平教授是我校材料加工学科本科生《塑性加工力学》课程的主讲教授，通过教学工作，深深感触到理论上突破的重要意义，对材料加工理论研究工作产生了浓厚的兴趣和爱好，从而养成了不断学习新知识的一个习惯，在材料加工理论研究中取得了许多重要的研究成果。

近20年来，任学平教授是我校材料加工学科本科生《塑性加工力学》课程的主讲教授，通过教学工作，深深感触到理论上突破的重要意义，对材料加工理论研究工作产生了浓厚的兴趣和爱好，从而养成了不断学习新知识的一个习惯，在材料加工理论研究中取得了许多重要的研究成果。我国已故著名塑性力学专家，哈尔滨工业大学王仲仁教授的评价是“数学、力学基础好，有很强的逻辑推理能力。能够在较深层次上分析问题。”

01材料加工理论方面的研究成果

1.超塑性本构方程

任学平教授根据自己多年从事双相不锈钢超塑性研究的经验，结合单一晶界滑移机理，从理论上推导出了超塑性变形时的应力-应变关系理论模型，所得到的理论值与大多数超塑性材料的实验数据吻合较好。新理论在描述超塑性材料变形行为明显优于传统的经验公式，为超塑性成形技术的发展与工艺优化提供了理论基础，也为建立超塑性材料新的评价体系提供了新的思路。

2.材料屈服强度与晶粒尺寸理论

根据多晶体材料的晶内滑移和晶界滑移理论，推导出了多晶体材料的屈服强度与晶粒尺寸理论模型，理论值与实验值吻合较好。得到了晶粒尺寸d与晶界层厚度t满足d=3t时，多晶体的屈服强度达到最大值；多晶体材料的最大屈服强度是同种非晶态材料屈服强度的倍等许多之前未知的新结论，为材料组织性能的优化与控制提供了理论依据，具有重要学术意义和实际应用价值。

3.材料强度理论

任学平教授对材料强度模型具有浓厚的兴趣，先后建立了材料流动应力模型、变形功和冷却速度与晶粒尺寸模型等，计算了了四十余种纯金属的理论值，与大多数材料的实验值吻合较好。研究工作对于材料组织控制新工艺、新技术开发具有重要的指导意义。受到了我国已故著名科学家葛庭燧院士的认可和鼓励：“从理论上给出了材料的物理性能与机械性能参数之间的关系，并由此得到流动应力的解析式，理论值与实测值吻合较好。” 

4.可压缩材料的滑移线理论

国外学者在推导可压缩滑移线应力方程时，由于无法求解可压缩塑性平衡方程，只能得到与土力学相似的滑移