中新社北京1月8日電 題：大國制造“東北狼”——記三獲國家技術(shù)發(fā)明獎的團隊
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)科研團隊代表在接受記者采訪時開門見山。這群“東北狼”有30余位核心成員，來自材料、力學(xué)、機械和控制等領(lǐng)域。近9年內(nèi)，他們?nèi)@國家技術(shù)發(fā)明獎。
2008年，團隊創(chuàng)始人、中國工程院院士郭東明等獲國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。2014年，團隊領(lǐng)軍人賈振元的研究成果獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。2018年1月8日，賈振元等獲2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。
“三次獲獎，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。”賈振元對中新社記者說。
今年獲獎項目名為“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“碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料”在構(gòu)件加工中面臨的世界性難題。
“強度比鋼強，比重比鋁輕，導(dǎo)電性能比銅好。”賈振元說，由碳纖維為增強相制備的樹脂基復(fù)合材料，易實現(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度下降9%至30%”。
國內(nèi)外研究中缺乏系統(tǒng)的共性基礎(chǔ)理論，國際通行做法是花費大量時間和精力，采用多次實驗對比加工效果來改進傳統(tǒng)刀具。中國科學(xué)家無法得到實際經(jīng)驗，致使“中國制造”受制于人。
比如，復(fù)合材料占機身比重是衡量航空飛機先進性的一項重要指標(biāo)，空中客車A380達(dá)到25%，波音787達(dá)到50%，中國國產(chǎn)支線客機ARJ僅為2%。然而中俄正在合作研制的遠(yuǎn)程寬體客機C929的目標(biāo)是“超過50%”。
“科研工作一定要服務(wù)于國家重大需求。”賈振元說，想要在短時間內(nèi)從并跑到領(lǐng)跑，“沒有基礎(chǔ)研究做支撐，你就超不過去”。
這支科研團隊決定突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛，開辟和建立一個適應(yīng)碳纖維復(fù)合材料加工的全新的理論體系。得益于團隊內(nèi)交叉融合，又有國家項目經(jīng)費支持，他們終于啃下“硬骨頭”。
“我們要弄清楚損傷是怎么產(chǎn)生的，整個研究過程充滿挑戰(zhàn)，往往要經(jīng)過成百上千次的實驗。”團隊成員、大連理工大學(xué)教授王福吉回憶說，有些實驗做了半年都沒有一點進展。不過，得益于領(lǐng)頭人方向把得準(zhǔn)，“我們的彎路走得少”。
最終，賈振元團隊揭示了碳纖維復(fù)合材料去除機理和損傷形成機制，提出針對碳纖維復(fù)合材料加工的切削理論，建立了切削力和切削過程動態(tài)仿真模型，實現(xiàn)了“源頭創(chuàng)新”。
工欲善其事，必先利其器。研發(fā)團隊在基礎(chǔ)理論上取得重大突破后，反過來進行應(yīng)用實踐研究，先后發(fā)明三類9個系列的制孔、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臺套數(shù)控加工工藝裝備，填補國內(nèi)空白。
賈振元說，新研制的技術(shù)裝備及刀具從2010年開始應(yīng)用，使復(fù)合材料加工損傷由原來的厘米、毫米量級減到0.1毫米內(nèi)。這些刀具的壽命高于進口刀具2至7倍，價格僅是后者的四分之一。還有一些以往無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。
團隊成員、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，對方提出“如果能當(dāng)場連續(xù)加工100個孔，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個孔，贏得用戶信任。
據(jù)不完全統(tǒng)計，上述裝備及刀具授權(quán)發(fā)明專利27項、軟件著作權(quán)3項，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)、中國商飛等企業(yè)，成為中國航空航天多個重點型號關(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。以這支團隊為主要骨干創(chuàng)建了國家級遼寧省重大裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心，主動牽頭對接當(dāng)?shù)乩蠌S，把科研做到國家需要的地方。(完)
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