中新社北京1月8日電 題：大國(guó)制造“東北狼”——記三獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)的團(tuán)隊(duì)
中新社記者 張素
“我們就是一群‘東北狼’。”大連理工大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)代表在接受記者采訪時(shí)開(kāi)門(mén)見(jiàn)山。這群“東北狼”有30余位核心成員，來(lái)自材料、力學(xué)、機(jī)械和控制等領(lǐng)域。近9年內(nèi)，他們?nèi)@國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。
2008年，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)始人、中國(guó)工程院院士郭東明等獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。2014年，團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人賈振元的研究成果獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。2018年1月8日，賈振元等獲2017年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
“三次獲獎(jiǎng)，都是解決關(guān)鍵零部件的加工原理及相關(guān)工藝，既有關(guān)聯(lián)更有差別。”賈振元對(duì)中新社記者說(shuō)。
今年獲獎(jiǎng)項(xiàng)目名為“高性能碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)高效加工技術(shù)與裝備”，是從源頭上解決航空、航天、交通領(lǐng)域高端裝備所選用的新型材料“碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料”在構(gòu)件加工中面臨的世界性難題。
“強(qiáng)度比鋼強(qiáng)，比重比鋁輕，導(dǎo)電性能比銅好。”賈振元說(shuō)，由碳纖維為增強(qiáng)相制備的樹(shù)脂基復(fù)合材料，易實(shí)現(xiàn)材料與結(jié)構(gòu)整體同步制造，可減少連接，已成為航空、航天、交通等領(lǐng)域高端裝備減重增效的優(yōu)選材料。但用傳統(tǒng)加工方式極易產(chǎn)生毛刺、撕裂等損傷，繼而影響性能，“毛刺、撕裂將使疲勞壽命和拉伸強(qiáng)度下降9%至30%”。
國(guó)內(nèi)外研究中缺乏系統(tǒng)的共性基礎(chǔ)理論，國(guó)際通行做法是花費(fèi)大量時(shí)間和精力，采用多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比加工效果來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)刀具。中國(guó)科學(xué)家無(wú)法得到實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，致使“中國(guó)制造”受制于人。
比如，復(fù)合材料占機(jī)身比重是衡量航空飛機(jī)先進(jìn)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，空中客車(chē)A380達(dá)到25%，波音787達(dá)到50%，中國(guó)國(guó)產(chǎn)支線客機(jī)ARJ僅為2%。然而中俄正在合作研制的遠(yuǎn)程寬體客機(jī)C929的目標(biāo)是“超過(guò)50%”。
“科研工作一定要服務(wù)于國(guó)家重大需求。”賈振元說(shuō)，想要在短時(shí)間內(nèi)從并跑到領(lǐng)跑，“沒(méi)有基礎(chǔ)研究做支撐，你就超不過(guò)去”。
這支科研團(tuán)隊(duì)決定突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛，開(kāi)辟和建立一個(gè)適應(yīng)碳纖維復(fù)合材料加工的全新的理論體系。得益于團(tuán)隊(duì)內(nèi)交叉融合，又有國(guó)家項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，他們終于啃下“硬骨頭”。
“我們要弄清楚損傷是怎么產(chǎn)生的，整個(gè)研究過(guò)程充滿(mǎn)挑戰(zhàn)，往往要經(jīng)過(guò)成百上千次的實(shí)驗(yàn)。”團(tuán)隊(duì)成員、大連理工大學(xué)教授王福吉回憶說(shuō)，有些實(shí)驗(yàn)做了半年都沒(méi)有一點(diǎn)進(jìn)展。不過(guò)，得益于領(lǐng)頭人方向把得準(zhǔn)，“我們的彎路走得少”。
最終，賈振元團(tuán)隊(duì)揭示了碳纖維復(fù)合材料去除機(jī)理和損傷形成機(jī)制，提出針對(duì)碳纖維復(fù)合材料加工的切削理論，建立了切削力和切削過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真模型，實(shí)現(xiàn)了“源頭創(chuàng)新”。
工欲善其事，必先利其器。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)理論上取得重大突破后，反過(guò)來(lái)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐研究，先后發(fā)明三類(lèi)9個(gè)系列的制孔、銑削等刀具。他們找到碳纖維復(fù)合材料切削質(zhì)量隨溫度變化的規(guī)律，研發(fā)出13臺(tái)套數(shù)控加工工藝裝備，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。
賈振元說(shuō)，新研制的技術(shù)裝備及刀具從2010年開(kāi)始應(yīng)用，使復(fù)合材料加工損傷由原來(lái)的厘米、毫米量級(jí)減到0.1毫米內(nèi)。這些刀具的壽命高于進(jìn)口刀具2至7倍，價(jià)格僅是后者的四分之一。還有一些以往無(wú)法加工或只能手工加工的裝備，如今做到低損傷數(shù)字化加工。
團(tuán)隊(duì)成員、大連理工大學(xué)教授高航還記得有一次到企業(yè)推廣刀具，對(duì)方提出“如果能當(dāng)場(chǎng)連續(xù)加工100個(gè)孔，我們就信服”。結(jié)果，他們用刀具干凈利落地在一塊復(fù)合材料板上鉆出100個(gè)孔，贏得用戶(hù)信任。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上述裝備及刀具授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利27項(xiàng)、軟件著作權(quán)3項(xiàng)，發(fā)表論文54篇，相繼應(yīng)用于航天一院、航天三院、中航工業(yè)、中國(guó)商飛等企業(yè)，成為中國(guó)航空航天多個(gè)重點(diǎn)型號(hào)關(guān)鍵復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)高效加工的“利器”。
既是“東北狼”，他們也以振興東北老工業(yè)基地為使命。以這支團(tuán)隊(duì)為主要骨干創(chuàng)建了國(guó)家級(jí)遼寧省重大裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心，主動(dòng)牽頭對(duì)接當(dāng)?shù)乩蠌S，把科研做到國(guó)家需要的地方。(完)
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