慈溪汇丽机电股份有限公司 博士
研发中心主任 高级工程师
在传统制造行业从事工艺或产品研发的工程师，大多数工作者感觉很难有较大的作为，很难做出创造性的研究成果，要想申报发明专利、在EI和SCI期刊上发表高水平学术论文方面感觉非常困难。
作者从事铸造工艺研发多年，本文结合作者在半固态铝合金流变压铸技术研发过程中的一些心得体会，浅谈在传统产业从事工艺或产品研发工作的工程师，如何在本领域获得突破并取得出色成绩，成为本行业的佼佼者，以期与大家进行经验交流并一起成长。
20 世纪 70 年代初，美国麻省理工学院的 Flemings 教授等提出了一种新的金属成形方法，即半固态金属成形技术(SSP或SSF)，这种成形方法是在固液两相区间进行，它综合了传统铸造和传统锻造的许多优点，能够成形结构复杂、高强度、高韧性、高致密度和高物理性能的金属结构零件，在汽车零配件、工程机械、通信器材、医疗卫生等许多领域得到广泛应用。例如，半固态铝合金挤压铸造生产汽车轮毂、制动泵体、压缩机活塞、半固态流变压铸车身骨架铆接接头、叶轮、工程建筑支架、医疗设备、体育器材等等。由于半固态铝合金铸件具有高强韧性能的优点、具有传统压铸难以达到的优越的物理性能，因而可以实现"以铝代铁"、"以铝代钢"、"以铸代锻"的目标。半固态铝合金流变压铸具有工艺短流程的工艺优点，可以生产形状比较复杂、锻造生产比较困难、无切削加工的铝合金零部件，生产制造成本大大降低。所以，半固态金属成形技术属于世界前沿的材料加工技术，半固态新材料也被誉为21世纪最具有发展前景的新材料之一，被我国列为"863"和"973"项目。
图1半固态在相图中的位置（以二元合金为例）
半固态铝合金流变压铸与半固态铝合金触变挤压铸造、精密铸造、铝合金锻造比较，其工艺流程短、生产成本低，特别是流变压铸可以生产锻造难以加工的复杂铝合金零部件，而且铸件性能可以与铝合金锻件相当。与铝合金传统压铸、真空压铸、重力铸造以及低压铸造工艺比较，流变压铸生产效率更高，属于标准的绿色生产，特别是流变压铸件性价比较更高。所以，半固态铝合金的流变压铸是目前乃至今后若干年里先进金属加工技术的发展方向之一。表1是半固态铝合金流变压铸与其它铝合金成形工艺的比较，以流变压铸为标准，定义为"1"，其它工艺如果高于"1"或者低于"1"，说明流变压铸是否具有优越性。
目前，铸造铝合金的应用仍以传统压铸为主，但是与流变压铸相比，传统压铸件的性价比要低得多。图2和3是不同牌号的铸造铝合金传统压铸与流变压铸的性能比较，图4是半固态铝合金流变压铸与传统压铸的微观组织比较。
(图2 半固态流变压铸与常规压铸抗拉强度对比)
(图3 流变压铸与常规压铸单铸试样延伸率对比
【注——DC代表传统压铸、RDC代表流变压铸、
[ALT001/ALT002/ALT003]为慈溪汇丽机电股份有限公司自主研发的铝合金】）
（图4 半固态铝合金流变压铸与传统压铸的微观组织比较）
（图5 半固态铝合金铸件的应用领域）
鉴于半固态铝合金的流变压铸件在工艺和力学性能方面的若干优点，产品的目标市场目前主要集中在汽车轻量化、工程机械和通信领域的零部件。据预测，在乘用汽车的底盘零件、动力总成零件、车身连接件和悬挂零件等大量使用半固态铝合金铸件，可以使整车质量减重近10%，在汽车轻量化技术中，铝合金代替钢铁是重要轻量化途径之一。图5是半固态铝合金铸件的应用领域。
目前，国内进行半固态铝合金技术研发和生产的企业据不完全统计大约有20家左右，在行业内具有一定影响力的企业约8家，具体见表2。半固态铝合金铸件的总产量由于缺少统计数据，还无法准确统计。在市场需求方面，由于对这项技术的宣传力度不足、用户对半固态铝合金铸件的优越性的了解不够、兼有这项技术产业化过程还不如人意，使得这项技术的产业化应用比较缓慢。但是，这项技术本身具有强大生命力，其产品发展前景比较广阔、潜在市场需求巨大。
就半固态铝合金流变压铸技术本身而言，在合金成分设计、熔体净化、半固态浆料制备、半固态模具设计、成形模拟仿真、铸件后处理等方面的工作还不足。欧美一些少数发达国家工业化应用已经具有20年左右的历史，而国内大部分相关企业仍然处于初试和中试阶段，个别企业虽然接近量产水平，但是半固态铸件的性能还未能达到实验室的设计和试验水平，铸件性能一致性差、良品率不高、生产成本比普通铝合金压铸件高15%以上，直接影响了我国半固态成形技术在国内外市场的认可度和竞争力。
半固态铝合金流变压铸的关键技术：第一是在线制备质量优、成本低的半固态浆料，核心问题是半固态浆料制备技术和专用制备设备的研发；第二是压铸出无铸造缺陷或者铸造缺陷在允许范围内的铸件，核心问题是压铸模具工艺设计和压铸工艺参数的优化设计。半固态铝合金浆料制备和流变压铸是半固态铝合金流变压铸技术的主攻方向，也是该技术产业化发展的瓶颈。
汇丽公司在研发过程中取得的成绩
2009年，汇丽公司与北京科技大学开始合作进行半固态铝合金流变压铸技术及产业化的研发，截至目前在该项目上已经申报了7项中国发明专利，授权3项发明专利，授权3项实用新型专利，发表论文6篇。其中，“低过热度高效激冷制备半固态金属浆料的方法及装置”和“低过热度永磁搅拌制备半固态金属浆料的方法及专用设备”两项发明专利已经成功用于汽车门铰链、水表壳、汽车制动总泵壳、比亚迪新能源汽车全铝车身铆接接头、工程建筑支架、高速列车前照灯灯壳等多种半固态铝合金产品的生产，并积累了大量的试验和生产数据。
研发工程师是指从事某种行业，对某种不存在的事物进行系统的研究和开发并具有一定经验的专业工作者，或者对已经存在的事物进行改进以达到优化目的的专业工作者。作为研发工程师，在从事半固态铝合金流变压铸过程中的心得体会如下：
研发内容要为企业赚取利润为目标
企业中的研发工程师不是研究学问，而是为企业的产品服务并能够为企业赚取利润，将来不是成为科学家，而是成为工程师，所以，在企业从事研发具有明确的功利性。企业所从事的研究绝大多数是应用研究，着重解决的是技术产业化的问题。但是，不排除一些知名企业也会进行基础研究和应用基础研究。慈溪绝大多数制造企业是中小企业，从研发资金和研发智力的投入规模角度，决定了研究层次只能是应用研究的层次。企业的发展定位、经济实力、产品技术特征共同决定企业研发内容的技术含量、生命周期和产品市场占有率。
以作者从事半固态铝合金流变压铸技术研发为例，主要工作内容是着重解决该技术在生产应用过程中出现的问题，如质量问题、效率问题、成本问题，因此，研究内容就包括工艺设计和优化、设备研制和改造、节能降耗，最终研究出适合于汇丽公司的工艺优、效率高、成本低的半固态铝合金产品的实现路径。例如，我们研制成功的半固态铝合金浆料的制备技术及其设备，就是为了解决半固态铝合金浆料的制备质量、制备效率和制备成本。再例如，我们研发流变压铸参数优化设计，就是为了提高铸件质量、力学性能和良品率。说到底，就是为公司谋求更加赚钱的产品和服务。
研发工程师要具备坚实宽广的专业基础知识体系
从事工艺技术研发的工程师对知识、能力和素质有较高要求。具体讲，在知识方面，具有工程研究和开发、工程科学研究所需的相关数学、自然科学、经济管理以及人文社会科学知识；系统掌握本学科的工程原理、工程技术和专业理论知识；熟悉新材料、新工艺、新设备和本专业的最新发展趋势；熟悉本专业领域的技术标准和法律法规。在能力方面，要有战略性思维、创新性思维和创造性思维；具备独立分析和解决复杂工程问题的能力、复杂工程项目的集成能力；具备知识更新、知识创造和终身学习能力；具备沟通交流、适应环境和团队协作能力。在素质方面，具备良好的职业道德、强烈的社会责任感、丰富的人文素养和追求卓越的心态；具备强烈的开拓创新意识和宽阔的国际视野。
由此看到，在企业工作的工程师不是人人能够胜任研发工程师的岗位，作者认为研发工程师在所有工程师岗位中处于塔尖层次。研发工程师的成长途径主要有两条：一条是获得博士学位后，通过服务、生产、设计和研发四个工程阶段的实践后成为研发工程师，前三个阶段的实践是研发阶段实践的基础。另一条是大学毕业后，先成为设计工程师，然后再进修获得博士学位，再经过一段时间的研发阶段实践后成为研发工程师，作者属于后一种成长路径。作者认为，从事传统制造业研发的工程师，大学毕业后，先积累一定的工程设计经验，然后再继续进修获得博士学位，这种成长路径对今后的研发工作更能取得创造性成果。
研发必须与时俱进
与时俱进是指准确把握时代特征，始终站在时代前列和实践前沿，始终坚持解放思想、实事求是和开拓进取，在大胆探索中继承发展。研发项目被立项后，如何开展研发活动呢？
首先，必须确认研发的内容是最新的，或者说，你将来获得研发成果必须是最新的，否则不可能申报发明专利，也不可能在EI和SCI学术期刊上发表高水平学术论文。一个没有获得专利技术生产的产品和服务，怎么能够称得上创造性的成果呢？没有专利技术生产的产品和服务，也不可能为企业获得超额利润。
其次，必须确认研发的价值是市场认可的。务必坚持市场第一，用户至上的研发思路，用户永远是对的，你不能让他们服从你的思路。对消费心理和消费需求要进行充分的调查研究后再筛选研发内容，现实、灵活的研发思路是研发工程师的重要特征。
最后，研发活动必须是开放的。与时俱进更加突出了思想的开放性，要求人们在分析问题、解决问题时，既要着眼国内，也要着眼世界；既要着眼现实，也要着眼未来。只有对整个研发内容了然于胸，才能确保研发的科学性和预见性。要经常参加本领域的国内国际学术研讨会和技术产品展览会，汇报自己的最新研究成果和研究过程中遇到的困境，同时也能够及时了解同行的最新研究成果。参加学术研讨会和技术产品展览会是开放研究活动的最好的方式。