在“看不见”的世界里捕捉元素密码——记北冶公司王卫丽创新工作室

发布时间:2025-09-12

王卫丽创新工作室着眼于科研工作中遇到的疑难问题开展技术攻关,解决工作难题。

创新成果

王卫丽创新工作室成立于2019年,主要致力于精密合金、高温合金、特殊不锈钢和复合材料等高端金属材料的理化分析及研究工作,连续突破高温合金痕量元素分析、极细丝力学性能评价、金属带材表面质量评价等“卡脖子”关键难题,为北冶公司产品发展提供了有效的技术保障。近三年来,该工作室申请专利20余项,授权9项,发表科研论文20余篇,共创效益110万元。其创新成果整体提高了北冶公司检测分析能力和服务客户水平,成为国内领先的检测新标杆。

工作室名片

王卫丽创新工作室涉及化学、力学、金相、物理、磁性能等多个领域,现有成员11人,平均年龄38岁,其中,博士或高级职称4人,硕士或中级职称7人。工作室带头人王卫丽是北冶公司理化研究室副主任,曾获北冶公司四星级优秀员工、“三八红旗手”等荣誉。王卫丽创新工作室骨干成员孟昭武、张新平、曹娟、曹合欢、魏江天、石枫、侯全起、张鸿通、王颖、黄丹蓝获得北冶公司级别多项荣誉。王卫丽创新工作室是一个以技术创新、问题解决、应用导向、持续改进为主线,以提升检测技术水平、推动标准化和规范化、解决现场难题为目的的职工创新基地,也是职工学习交流和成果展示的平台。工作室致力于培养职工创新能力、提升职业技术水平、促进职工快速成长,为企业发展积蓄人才力量。

创新故事

在新材料研发过程中,北冶公司科研人员如何判断材料性能是否符合应用要求呢?这就需要材料检测技术的支撑配合。测得准才能造得精,王卫丽创新工作室成为提供第一手准确有效检测数据、确保材料性能和质量的“诊断团队”。

在高温合金中,Pb、Sn、As、Te、Bi等有害元素以及杂质元素产生的非金属夹杂物,对材料性能造成严重影响。因此,检测高温合金时,不仅要控制十余种主元素的含量,还要求控制55种杂质元素含量;同时,除了需要控制O、N、S等重点杂质元素含量,更要严格限制杂质元素含量的总和。这可给王卫丽创新工作室的检测技术团队出了一个不小的难题:部分杂质元素的含量低至ppb(ng/g)级,依靠常用的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收等方法,无法对其进行准确定量。创新工作室带头人王卫丽表示,摸着黑走路可不行!针对这个难题,团队成员在实验室引入辉光放电质谱(GD-MS),用于高温合金中痕量杂质元素的准确定量分析。

有了设备,但谁来用、又怎样用好它?面对不熟悉的新设备,创新工作室成员对照设备英文说明书一字一句地研究探讨,遇见问题互相沟通、共同解决,终于把仪器的使用方法和操作技巧学会弄懂,解决了最基本的仪器使用方面的难题。

然而,更多的难题紧随其后。上百组分析条件的筛选与优化,放电电流、放电电压、放电气体流量、预溅射时间等测试条件,都需要根据材料的种类定制分析测试方案,针对每种材料选择最适宜的测试条件。其中,每一组参数都不能“空穴来风”,需要一步一个脚印、踏踏实实地进行试验,数字背后不容有一丝一毫的偏差。功夫不负有心人,在王卫丽创新工作室日积月累的试验中,新材料的测试方法初具雏形。

与此同时,一系列新挑战也迎面而来,耐热耐腐蚀高温合金中包含十几种主元素,它们会与放电气体形成数百种离子干扰,影响待测元素的检测。如何克服它们之间的干扰,成为王卫丽创新工作室亟待解决的又一难题。团队成员查找了大量相关的文献,从原理上剖析元素之间干扰形成的原因,从试验中反复摸索和试探屏蔽元素之间干扰的参数。总结整理文献、推导模拟干扰形成过程、计算校准因子……在创新工作室成员的共同努力下,成功摸索出了针对高温合金痕量有害元素与杂质元素的GD-MS检测分析方法。

每一项分析结果,都可能影响到高端装备制造的成败,利用其他仪器辅助对标、通过多种技术手段互补,也是分析检测过程中的重要一环。为获得更加全面可靠的分析结果,王卫丽创新工作室在使用GD-MS测试的同时,还综合运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、原子吸收光谱、原子荧光光谱等其他高精度分析仪器,对含量较高的元素进行交叉验证。王卫丽说:“我们的工作不仅仅是数据的生成,更要为关键材料的质量控制提供科学依据,因此,提供严谨准确的数据是我们一直秉承的理念。”

据了解,在中国联合重型燃气轮机技术有限公司与北冶公司共同筹建的“中国重燃——北京北冶联合实验室”支持下,王卫丽创新工作室采用辉光放电质谱(GD-MS),实现了Mar-M247、CM247LC等高温合金中痕量元素的自主分析,节省了数十万元的检测费,目前发表论文3篇,正在申请专利2项。

胸怀“广大”之志,恪尽“精微”之职。经过不断努力,王卫丽创新工作室还取得了镍基合金、铜合金、锰合金、316L-UHP不锈钢、高纯铁等纯金属样品中65余种元素的分析、GDMS分析块状样品不同深度氮的变化研究等一系列令人瞩目的成绩,多项分析、研究成果应用于实际生产,为企业创造了显著的经济效益。未来,王卫丽创新工作室将继续秉承创新精神,不断探索高端金属材料分析的新技术、新方法,为“国之重器”材料的研发保驾护航。


记者手记

走进北冶公司理化研究室,精密仪器运转的嗡鸣声与科研人员点击鼠标的嗒嗒声交织,仿佛在诉说这个领域特有的严谨语言。在这里,每一个小数点、每一组数据、每一道工序、每一次试验,都承载着王卫丽创新工作室团队成员对“极致精度”的执着追求。他们用辉光质谱法反复检测、分析高温合金中数十种痕量元素,只为提供高效、可靠的性能数据,助力金属新材料的创新与研发。这种对检测精度的掌控力,背后是无数次试验的积累,更折射出金属材料检测人的精神气质:既要有“挑战自我、突破自我”的胆识魄力,又要有“坐得住冷板凳”的定力。正如采访时王卫丽所言:“如果把检测比作钢铁的‘眼睛’,我们就是钢铁的‘医生’,严谨细致最关键。检测过程中任何细小的误差都会对材料性能进行误判,进而导致对材料生产工艺、使用等错误的指导,所以,我们必须要耐住寂寞、沉得住气,认认真真、踏踏实实地做好每一次检测。”