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2017年度国家科技奖获奖项目巡礼(上)

2018-01-12 08:31:57

  国家技术发明奖一等奖获得者贾振元

  我就是个干活的

  赵永新 吕东光

  创新感言:做科研要找对路子。刻苦的人很多,关键在于找准方向。道走对了可能事半功倍;道走错了,你费大力气、绕大圈子也不一定能成功。

  获奖项目:高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备

  “我就是个干活的”——见面握手时,贾振元这样“自报家门”。

  今年54岁的贾振元是大连理工大学长江学者特聘教授,国家973计划项目首席科学家,国家万人计划入选者,2017年度国家技术发明奖一等奖项目第一完成人。

  个头不高、头发灰白的他对记者说:“农民要种好地、多打粮食,工人要把工做好、拿出好产品,我们搞工程科学的就要把问题弄懂、把技术弄通,争取解决实际问题、满足国家重大需求。”

  贾振元干的这个活,是世界性难题——碳纤维增强树脂基复合材料(以下简称“碳纤维复合材料”)构件的高质高效加工。

  瞄准制约行业发展的卡脖子问题

  从博士毕业留校任教至今,贾振元在机械工程精密加工领域干了将近30年。“我们做工程科学的,总希望自己做的事情能有意义,把自己的研究和国家需求结合起来,瞄准高校有优势、企业无法解决、制约行业发展的卡脖子问题。”

  碳纤维复合材料的高质高效加工,就是这样的“卡脖子”问题。

  航空、航天、交通等领域的高端装备,质量越轻跑得越快、飞得越远,有效载荷也越大。贾振元介绍,这些装备的重量一般按“克”计算,飞机结构重量每降低1%,油耗可以减少3%—4%;高铁减重1%,能耗可减少6%—7%。

  减轻重量有两种途径:一是设计巧妙,二是材料轻质。目前既轻巧又有刚度、强度的材料,当属碳纤维复合材料。而且它易实现材料与结构整体同步制造,已成为高端装备减重增效的优选材料。

  “但光有好材料还不行,加工技术必须跟得上。”贾振元说,只有先经过切边、制孔等系列机械加工,复合材料构件才能连接装配、用到高端装备上。让企业头疼的是:复合材料构件加工过程中很容易产生毛刺、撕裂、分层等损伤。这些加工损伤会影响构件的承载性能、疲劳寿命和可靠性。

  2003年,科研团队在与企业合作时发现了这个“卡脖子”问题后,下决心攻克这一难关。

  贾振元告诉记者,碳纤维复合材料多层叠加、多相混合、各向异性,与金属等均质材料完全不同,是典型的难加工材料。

  “必须从根子上解决问题。”贾振元为团队确定了研发路径:从应用基础研究出发,从构成机理上弄清楚造成碳纤维复合材料加工损伤的根源,然后再从工程实践中提炼出解决共性问题的理论方法。

  凭着“蚂蚁啃骨头”的精神,他们终于取得多项重大突破:探明了碳纤维复合材料去除机理和加工损伤形成机制,提出了针对碳纤维复合材料加工的切削理论,建立了切削力和切削过程动态仿真模型。

  在此基础上,研发团队用理论指导实践,提出“微元去除”和“反向剪切”加工损伤抑制原理,先后发明三大类、9个系列的制孔、铣削等刀具。研发团队还开发了负压逆向冷却和具有自风冷排屑功能的系列加工工艺,研制了13台套数控加工工艺装备。

  自2010年起,贾振元团队研制的新型刀具和技术装备投入应用,把碳纤维复合材料的加工损伤控制在0.1毫米内。

  最喜欢别人叫我贾老师

  从2005年至今,贾振元四次荣获国家技术发明奖。这期间,他也由机械工程学院院长升至机械工程与材料能源学部部长,并于2015年起担任大连理工大学副校长。

  “其实我最喜欢别人叫我‘贾老师’。”他坦陈,“我给自己的定义就是老师,教书是本分,科研是本分。我当院长、部长很多年,行政和科研不能说没有冲突,关键是你如何分配好时间、提高效率。”

  贾振元是如何做到的?

  同事的答案是“三不会”。团队骨干高航教授说:“贾老师一不会打麻将,二不会打扑克,三不会唱歌,几乎没什么业余爱好。”

  贾振元的诀窍,是三个“一会儿”:早上早到一会儿,中午少休息一会儿,下班以后再多干一会儿。

  “其实贾老师搞科研不止三个‘一会儿’。”团队成员王福吉教授介绍说,贾振元几乎没有节假日,办公桌上全是书,一有空就看材料、研究问题。“有一次星期天我到办公楼处理点事,经过贾老师办公室时,瞅见他正低着头、仔细琢磨手里的刀具。”

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来源:人民日报
编辑:尹文卓

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