2016年,世界闻名的杂志《International Journal of Mechanical Science》上一篇名为《Development of an analytical model based on Mohr–Coulomb criterion for cutting of metallic glasses》的文章,在国际金属玻璃研究界独树一帜,受到国内,国际科学界的高度重视,再次将全球金属玻璃界的眼光聚焦到他身上。
这是国际上的第一篇在切削加工机理研究方面关于切削力解析建模的论文。
一件白色衬衣,蓝色上衣。他着装朴素地准时出现在北京的一家咖啡厅接受记者的专访。这身打扮和他的亮丽业绩形成鲜明对比。
他在金属玻璃加工领域的理论和实验领域做出了一系列令世界瞩目的研究成果:
他在金属玻璃加工方面的重要贡献,尤其是精密(超精密)加工、微细切削加工金属玻璃方面的研究成果,使全球在金属玻璃切削理论方面达到一个高峰。基于金属玻璃微观组织均匀无缺陷的特点,赵岩提出利用单点金刚石超精密切削的办法探究金属玻璃的加工精度极限,并提出利用分子动力学仿真技术从原子层级上捕捉金属玻璃纳米切削过程中的原子运动轨迹,从而为金属玻璃的形变机理分析提供了一种新思路。
在外界看来,他是金属玻璃加工的开拓者,国际上第一篇金属玻璃分子动力学仿真领域的论文出自他手,承担着为该领域实现突破的重大责任;在研究领域,他是带着光环的领军“学霸”: 截止目前,他在国际上和中国的专业学术期刊以及世界知名的学术会议上发表了18篇论文,其中9篇被EI Compendex数据库收录;在学生眼里,他是“身先士卒”的导师。而在他自己看来,成为金属玻璃未知领域的一名探索者,是一生最大的荣耀。
好乘东风扬帆行
“我在科研上有点踩准节奏的意思,选择了一个最火的新材料。金属玻璃其实就在我们身边,利用金属玻璃的高强度和高弹性的特性,制造出高尔夫球杆的球头部分,在同样的挥拍力度下可以将球击出更远的距离;利用金属玻璃耐磨损的特性,苹果公司已经制作成功新一代苹果手机的金属外壳;现在耶鲁大学的科研人员也正在尝试开发一种新式的微型燃料电池,在这种燃料电池的制造过程中就使用了金属玻璃,它比原来使用的硅和不锈钢材料拥有更好地强韧性和耐腐蚀性,省掉了原来的涂层工艺,大大降低了电池的制造成本。”谈起金属玻璃,赵岩滔滔不绝。
金属玻璃是块抢手的“小鲜肉”。
在世界各国争相研发金属玻璃的一片热潮中,作为多年来在金属玻璃加工领域的一面旗帜,他以雷霆万钧之势,鹰击长空:
“一种新型材料即使有再好的应用前景,也需要相应的加工方法把它加工成具体的零件才能够使用。切削加工是各种加工方法中应用最广泛的一种,它具有加工效率高,加工精度高的特点。”赵岩为记者介绍道。
过去几十年来,科学家们大都专注于怎么制造出块头更大的金属玻璃,各种不同类型的金属玻璃具有什么力学性能,从加工的角度来研究金属玻璃的成形过程中的科学问题,赵岩是地地道道的先驱者。
科技硕果盈枝头
2009年起,赵岩投入国际上都是一片空白的金属玻璃加工研究领域,开始了艰苦的拓荒路。那是一段白手起家、筚路蓝缕的日子。
多年来,他淡泊名利,甘坐冷板凳,躲进实验室成一统,竭尽一生磨一剑;他敢为人先,百折不挠;他直面难题,中流击水,成为科技创新的弄潮儿……
“要想以低成本加工出高质量的金属玻璃零件,需要清晰地把握材料加工背后的科学问题。这些年,我一直致力于解决这些科学难题。”赵岩为记者介绍道
凭着自己数年如一日的坚守和勤奋刻苦,他不断地拓展着自己的科研疆土,让智慧和汗水浇灌出一朵朵绚烂的科技之花:
2012年,赵岩在《Advanced Engineering Materials》上发表了国际上第一篇针对金属玻璃超精密切削加工的分子动力学仿真论文,该论文首次从原子级别展示了金属玻璃在金刚石刀具的切削下形成切屑的过程。随着赵岩对该领域研究的深入,现在他领导的课题组已经可以利用原子分区技术实现对工件不同区域的精确可控计算,这一技术为在纳米尺度上理解金属玻璃的形变机理提供了重要保障。
“这方面的研究成果将会在今年形成论文向国内外同行展示”。赵岩自豪地对记者说。
在金属玻璃切削宏观机理的研究方面,赵岩领导的课题组建立了国际上首个专门针对Vit1型金属玻璃的切削力计算模型,这个模型充分考虑了金属玻璃的材料特性和切削时产生的高温的影响,该研究成果目前已经在《International Journal of Mechanical Science》在线发表。
赵岩表示,这个力学模型的精确性还可以在提高一步,相关工作正在紧张进行,相信改进后的模型可以更加准确的描述金属玻璃的切削力特性,为金属玻璃的加工提供很好的理论指导。
“任何事情都是一把双刃剑,金属玻璃具有优良的力学性能,但是上帝给了他有利的一面,同时会带个它一个小麻烦,对于金属玻璃来说,就是因为其硬度高,因此带来了切削加工困难的问题。这与钛合金等难加工材料类似,切削金属玻璃的时候刀具磨损严重,目前针对金属玻璃切削加工刀具磨损方面的研究还很有限,在该领域,还有很多科学问题期待我们去理解。”赵岩的眼前,是一个更加充满生命力的金属玻璃世界。(文/张睿)