2021年11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。习近平、李克强、王沪宁、韩正等党和国家领导人出席大会并为获奖代表颁奖。由浙江工业大学袁巨龙教授团队领衔，联合洛阳轴承研究所、人本集团、慈兴集团共同完成的成果“高性能滚动轴承加工关键技术与应用”荣获2020年度国家科技进步二等奖。
袁巨龙教授
从车轮到航天
轴承转动天与地
轴承是机械装备中的重要基础零件，犹如人体关节。汽车车轮的转动，离不开轴承；空调、冰箱等家用电器的静音效果和能耗取决于轴承的精度；航天装备、高精度机床等高端装备更依赖于一种精密轴承——高性能滚动轴承。
高性能滚动轴承具有高精度、高可靠性、长寿命等优点，是决定高端装备性能和寿命的关键核心基础件。例如海洋一号A卫星，在高低温交变、频繁启停等极端工况下，水色仪轴承的失效造成过卫星服役仅14天就报废的严重后果。
长期以来，我国高性能轴承长期依赖进口，在敏感领域甚至被禁运，是我国高端装备自主发展所面临的“卡脖子”领域，严重制约了高端装备的创新发展。因此，我国将高性能轴承的超精密制造列入国家重大发展战略。
占有率90%以上
解决了航天轴承的“卡脖子”问题
一百多年来，轴承球和圆柱滚子分别沿用传统的概率研磨和无心磨削成形技术。球体加工运动的随机性以及砂轮的磨损会导致加工精度离散、成品率低、量产难。再加上高性能轴承通常采用超硬陶瓷，高强、高韧钢等难加工材料，传统抛光工艺常采用硬质磨料进行研磨和珩磨，划痕、微裂纹、烧伤等加工损伤难以避免，表面质量也不高。
“批量加工高一致性的高精度轴承球就好比炒一锅黄豆，要求锅里每颗豆子的圆度和大小都相同，而且豆子表面每个点都要炒到一样熟，用传统的概率成形法加工几乎是不可能实现的。”袁巨龙教授说到。
因此，创建新的超高精密度轴承成形原理，创新抛光加工工艺，研制轴承核心部件的高稳定性加工系列装备，是实现高性能轴承规模化生产的关键。
袁巨龙教授从2004年开始，历经十余年产学研用协同创新，实现了滚动体成形原理的理论突破，将最高精度等级滚动体的批量加工一致性，从30%大幅提高到98%以上；发明的新抛光工艺可使轴承滚动表面质量优于国际标准最高精度等级；研创了轴承球、圆柱滚子、套圈滚道等轴承核心元件的超精密加工系列设备，为实现高性能轴承的高质量稳定加工和规模化生产提供了关键装备支撑。
团队成功解决了海洋一号B卫星水色仪轴承的高质量、高一致性加工难题，研制的轴承在轨稳定服役了近10年。
此外，团队还攻克了陀螺仪轴承、火箭燃料涡轮泵轴承、航天员生命保障系统的耐强酸碱自润滑全陶瓷轴承等系列高性能航天轴承的超精密加工难题，将陀螺仪轴承寿命从几千小时提升至2万小时；火箭燃料涡轮泵轴承的高速性和耐磨性提高30%，充分保障了航天员的生命安全。产品还成功应用于空间站、探月、载人航天、运载火箭等重大工程，在我国航天领域占有率90%以上，实现了航天轴承的自主保障。
从科学家到超级工匠
成果从太空走向工厂
2007年4月11日，火箭升空、帆板展开、对地定向、时间校准、轨道注入，一系列动作完成后，海洋一号B卫星于4月12日达到正常运行状态。这颗远在万里之外的卫星上就装载了袁巨龙教授团队为水色仪研制的轴承，如今小小的它已在轨稳定服役十几年。
十几年来，袁巨龙教授团队不断攻克陀螺仪轴承、火箭燃料涡轮泵轴承、航天员生命保障系统的耐强酸碱自润滑全陶瓷轴承等系列高性能轴承超精密加工难题，系列产品在我国航天领域占有率达90%以上，实现了航天轴承的自主保障。
采用袁巨龙教授团队成果技术加工的高性能轴承核心元件
取得如此成果，袁巨龙教授说：“这一切源于偶然，关键在于打破原有思维把一切不可能都变成可能，过程中努力地把每一个细节都做完美，最后达到完美的结果也是必然的。”
1997年，有人问袁巨龙：“你知道轴承里的钢球是怎么加工出来的吗？”当时他就被这个问题难倒了。袁巨龙回去翻遍教科书，并没有找到轴承钢球的加工方法。他立刻前往钢球厂实地调研加工设备与工艺，一看“发现它们的工艺非常‘土’，发现问题意味着急需创新。”
“精密钢球要表现出高性能，就必须让球面上每个点的状态、尺寸、形状都非常完美，”袁巨龙比划着球体的整个轮廓，“但传统方法就像在锅里炒豆子，不可能让每一粒豆子受热均匀，炒得一样熟一样透。用这样的方法不可能做出高一致性的精密钢球。”
随着我国对于高性能滚动轴承的要求越来越高，高精度、高可靠性、长寿命的高性能滚动轴承成为高端装备性能和寿命的核心基础件。例如海洋一号A卫星，在高低温交变、频繁启停等极端工作条件下，水色仪轴承的失效造成过卫星服役仅14天就报废的严重后果。
“‘炒豆子’的方法已经行不通了。”抛弃“炒豆子”，创新成形加工原理与技术。经过近六年的思考与准备，对成形原理的突破后，袁巨龙于2004年提出一种全新的制球方法。一路走来，荣获国家自然科学基金、国家基金重点项目、中国机械工业科学技术一等奖、浙江省科技进步一等奖，院士专家们纷纷点赞这项技术“是国际首创，达到国际领先水平”。
作为一名科学家，袁巨龙教授创建了新的成形理论，解决了航天轴承系列技术难题后，他又通过将绝门工艺数字化、将手艺装备化，让他的科研成果从太空落地到工厂，实现了可批量复制的高性能滚动轴承的规模化生产，把自己演化成一名“超级工匠”。
袁巨龙教授团队与民用轴承排名第一的人本集团，以及高端汽车和机器人轴承标杆企业慈兴集团等著名轴承企业合作新建了近百条精密轴承生产线，规模化生产的系列精密轴承产品，广泛应用于高档汽车、高速精密机床主轴、机器人、高档家电等行业，产品国内市场占有率达60%，并出口欧美国家，国际市场占有率达8%。合作单位人本集团被国际著名轴承制造商SKF列为全球竞争对手。
在研发及应用过程中，团队及合作单位参与起草国家、行业及军用轴承标准110项；授权发明专利57件，软件著作权9件。轴承超精密加工的行业标准正被袁巨龙团队重新定义。他本人也多次应邀在中国轴承大会上作主题报告，研究成果在国际上获多项“特别贡献奖”。
袁巨龙教授领衔的研究团队在国家自然科学基金重点项目、国家科技重大专项等支持下，针对高端滚动轴承制造难题，历经十余年产学研用协同创新研发，在高精度滚动体高一致性加工方法、滚动面高表面质量抛光技术、轴承加工装备方面取得了重大创新与突破，实现了高性能滚动轴承制造产业化。
成果攻克了高性能轴承核心元件高一致性和高表面质量加工世界难题，大幅提升了轴承品质。团队及合作单位参与起草国家、行业及军用轴承标准110项。研制的航天高性能轴承打破了国外封锁，在卫星、天宫、神舟等成功应用，市场占有率 90%以上。大规模产业化的民用精密低噪音轴承国内市场占有率达 60%，并出口到欧美国家。产生了重大的社会经济效益，显著推动了轴承行业的科技进步。
袁巨龙教授团队研发的加工设备与光学检测仪器
袁巨龙教授团队合影
再定一个目标
到70岁前再拿个国家科学技术奖
“前往人民大会堂领奖，您激动吗？”记者问。
“上人民大会堂谁不激动啊，激动过后还是要向前看。”袁巨龙答。
从2004年到现在，袁巨龙教授不停地做轴承球，也不停地给自己布置应用题。“不仅是轴承球，轴承圆柱滚子、套圈滚道也越做越精密，越做效果也好。”由宋玉泉院士为主任、谭建荣院士、中国机床工业协会于成廷理事长、中国轴承工业协会张乔凡理事长为副主任组成的专家鉴定委员会在科研成果鉴定意见中这样写到：研制的轴承球加工装备为国内外首创，项目的研究成果和产品性能达到国际领先水平。
“航天轴承几乎每一个都是量身定制，无法做到产业化，”袁巨龙教授感叹道：“以前每发射一个航天器就要万里挑一个轴承，现在发射航天器频率越来越高了，这样下去代价过大、成本过高。所以我们必须追求更高效的、一致性高的轴承加工技术。” 如今，袁巨龙教授在新理论的支持下，把轴承的制造成本降下来、可靠性升上去，已经实现了航天轴承的自主、稳定供应。
替代进口的高端轴承并让中国自主研发的轴承“走出去”。这是袁巨龙教授团队在做的事情。目前，由团队研发的精密轴承在国内市场占有率达到60%，国际市场占有率达到8%。不仅改变了以往单纯靠进口的状况，而且反过来向世界各地出口高端的产品，在国际精密轴承上占据一席之地。
到人民大会堂领奖，袁巨龙教授感受最深的就是身为科研人员要注重原创。“李克强总理在会上说，科研人员要保持十年磨一剑的定力和耐心，创造更多从0到1的原创成果。尤其是卡脖子问题，要有自己的东西。人家不会告诉你走什么路子，也不会让你学，我们只能自力更生。”
“科技人员创新很重要，想法有了，就需要持之以恒去做，才有可能得到所期望的结果。”接下来，袁巨龙教授的目标是对接国家战略需求，“超精密加工技术已列入浙江省十四五发展规划，高端装备的高性能零部件都离不开超精密加工，高性能轴承加工只是我做的一个应用题而已。”
袁巨龙对未来充满信心，他表示：“团队下一个项目，将研发第三代半导体基片的高效超精密抛光装备，我和我的团队将全力以赴攻克这一困扰全球的‘卡脖子’难题。”
最后，附上袁巨龙教授在浙江工业大学2021年研究生开学典礼致辞，再次静心读来，仍让人收获颇丰。
全文如下：
几天前，学校让我作为导师代表在今天的开学典礼上给同学们讲几句话。我这个人比较闲云野鹤，很少在这样的场合讲话，今天又是教师节，所以这几天我也在努力思考应该讲点什么。
我们现在正赶上世界百年未有之大变局，今年又是建党100周年，是全面建立小康中国到100年后建成富强中国，这两个百年之间的历史交汇点。
我们这一代人已经历了中国从改革开放，到全面融入世界的时代。少年强则中国强，我们现在又要带领你们这一代年轻人走向高质量发展、建设富强中国的新时代，深感任重而道远!
在研究生阶段到底要干什么？怎么干？是每一位同学都必须思考的问题。虽然每个人做的课题或研究领域不同，但是，我认为有些东西是相同的：
首先是家国情怀
我的师兄，西安交通大学校长王树国说过：不爱自己民族和国家的人注定会被时代所抛弃，而家国情怀是支撑一个人终生孜孜不倦前行的最大动力。
所以说，同学们应该始终胸有家国情怀，才能坚定你的信仰，永远不会放弃你的梦想。
第二是科学素养
科学素养是科研创新的基本素质，也是运用科学知识，发现问题、分析问题和解决问题的能力。虽然，你们在本科阶段已经具备了基本的科学素养，但是，随着研究生阶段科研的不断深入，你会发现知识越来越不够用，所以同学们要通过不断地学习来提高自己的科研能力。
第三是科研方法
也就是如何开展高效率、高质量的科研。
各位首先面临的是如何选题：高水平的科研应该是面向国家需求、面向行业需求、面向国际前沿来选择科研课题，这就需要你不仅要全面了解和掌握相关的政策和信息，而且还要寻根溯源，全面了解所研究领域的科技发展史。然后才能根据你的科研条件和实际能力来确定你所要研究的课题。并且还要通过国内外技术文献查新，来评估你的技术路线和方法是否具有创新性和先进性。阅读文献是需要大量时间的，这里我要提醒同学们的是，一是要带着问题去读文献，否则，就会很盲目，也不知道这篇文献对你是不是有用。二是要用批判性的思维去读文献，去真正了解和掌握事物的本质，敢于挑战权威，这才能做到事半功倍。
然后，再通过有效的实验方法和手段来验证你的技术设想，这个验证过程是一个漫长的反复迭代的过程，只有实验方法正确、实验过程稳定、检测手段可靠才能快速得出正确的结论。
我要求我团队的研究生每天要写不少于500字的工作总结，这就是积累。最后才有可能用发明专利，高水平论文以及新工艺、新技术和新装置来充分展示科研成果的创新性、先进性和实用性。
我认为，科研的过程就是一个修练内功的过程，做科研要心无旁骛、淡泊名利、持之以恒才能见效。我自己在50岁之前，几乎没有节假日的概念，直到现在我时常还带领团队连续几天通宵在实验室攻关。我相信只有经过漫长的修炼和付出，才能功到自然成。我对团队研究生和老师的要求是：只有把科研过程的每个细节做到极致，才有可能得到完美的结果。
第四是人文素养
我认为，同学们应该加强人文素养的培养，人文素养是科技创新的催化剂，也是科研表达的优美音符，它会给你的科研和生活增添无穷的乐趣。
愿同学们珍惜青春年华，敢于探索、善于发现、勇于创新，努力成为一个有志气、有骨气、有底气、有情趣的人，为推动人类生产力高质量发展，为中国的繁荣富强做点大事，做点难事，做点别人做不了的事。才能达到“会当凌绝顶，一览众山小”之境界。
愿你们仰望星空，放飞青春梦想吧！
来源：浙江工业大学，浙江工业大学科学技术研究院， 浙江工业大学机械工程学院，钱江晚报
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