大连理工大学贾振元团队：匠心独运雕琢中国制造

贾振源(右二)和他的团队在实验室工作。(信息图片)

大连理工大学拥有这样一个科研团队，在碳纤维增强树脂基复合材料加工领域坚持自主创新，开辟了产学研合作的新途径。1月8日，大连理工大学贾振源教授带领的研究团队获得2017年国家技术发明奖“高性能碳纤维复合材料构件优质高效加工技术及设备”一等奖。

正视一个难题

传统的加工方法严重制约了碳纤维复合材料的推广应用。为此，贾振源的团队研究了跨学科的整合，并开辟了一个适用于碳纤维复合材料加工的新理论体系。

民用客机的结构重量每减少1%，其油耗就会减少3%至4%。高铁每减少1%重量，其能耗可降低6%至7%。

对于“一克重一克金”的高端设备领域，无论是在空中飞行还是在地面上运行，只有减轻重量才能提高结构效率和设备性能。

因此，由“减肥”引发的关于先进材料的争论已经蔓延到全世界。“在高端设备中，碳纤维复合材料作为减轻重量和提高效率的首选材料越多，设备性能就越先进。”贾振源说道。

然而，工艺技术的滞后难以支撑材料的创新应用，这使得碳纤维复合材料一经问世就遇到了很大的问题。贾振源告诉《经济日报》记者，传统加工只能手工完成，质量差，效率低。加工构件容易产生毛刺、撕裂、分层等损伤，加工损伤具有随机性和不可控性，不能满足碳纤维复合材料构件的高性能要求，严重制约了材料的推广应用。

“从2005年到2009年，虽然我们也解决了几个航空航天企业在复合材料部件加工中遇到的问题，但加工质量的提高在一定程度上是有限的，因为项目中使用了金属等同质材料的传统切削理论，但是碳纤维复合材料的特性和结构与碳纤维复合材料完全不同，碳纤维复合材料是典型的难加工材料。”团队的骨干高航说。

经过反复讨论，贾振源坚决提出:“我们必须突破金属等同质材料传统切割理论体系的束缚，开拓和建立适合碳纤维复合材料加工的新理论体系，研究思路从理论到工程同步解决问题。”

要建立理论体系，必须在前人的基础上有所突破。现实的困难迫使贾振源团队在基础理论研究上开拓新领域，重建新世界。为此，团队加强了材料、力学、机械等学科交叉融合的研究，从碳纤维复合材料的特性和材料去除过程中深入了解加工损伤的原因，进一步研究了低损伤加工原理和部件高性能的保证方法。

咬紧骨头，打硬仗。最后，贾振源团队在一系列关键环节取得突破，揭示了碳纤维复合材料的去除机理和加工损伤的形成机理，提出了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的动态仿真模型，实现了切削理论的源头创新。

突破性应用

贾振源团队进行了技术创新，开发了13套数控加工设备，填补了国内空白，成为中国航天工业多种关键型号复合部件加工的关键设备。

“大型外国公司花费大量金钱和时间、时间和精力，最终发现的经验是企业的核心秘密，不会告诉我们。”贾振源说，"如果我们想在短时间内跟进和领先，没有基础研究是不可能的。"

以扎实的理论创新为依托，然后沉浸在实践和应用中，这完全是一个“一村接一村”的场景。

贾振源的团队提出了最小化微刀片力和抑制损伤的原则。螺旋槽的刃口用切屑槽切割形成微齿，从而实现加工过程中的“微元去除”。通过巧妙的刀具设计和切割动作的协调，发明了“反向剪切原理”，实现了对表面纤维的有效切割。此外，为实现碳纤维复合材料的高质量加工，开发了制孔、铣削等九大系列刀具，使用寿命是进口刀具的2-7倍，价格仅为进口刀具的1/6-1/4。

不仅如此，他们大胆尝试技术创新，发明了原位行走加工方法、低应力柔性工装和后续除尘装置，开发了13套数控加工设备，填补了国内空白，成为中国航天工业多种关键类型复合材料构件加工的关键设备。

自2010年以来，新开发的技术设备和刀具投入使用，复合材料加工损伤由原来的厘米级和毫米级降低到0.1毫米以下，实现了从不可能加工或手工加工到低损伤数字加工的飞跃，加工技术跃居国际领先水平。

高航告诉《经济日报》的记者，有一次他带着他的学生鲍永杰去一家航空企业推销他们的刀具。企业不相信刀具的性能，只是简单地提出了“让刀具连续加工100个孔”的测试问题。师生在现场拿着复合板，实际钻了100个孔，每个孔都很光滑，最终赢得了企业的信任。

今天，基础理论和加工技术正双向相随，由一批切割工具和一系列加工技术和设备谱写的“中国制造”的传奇充满了别出心裁和别出心裁。

新型航空航天设备舱、飞机部件异形深腔、航空航天设备机翼结构中的大厚板边缘轮廓和超大孔、一系列直升机旋翼和尾端、大型客机机身筒段复合材料/铝层压验证件、高速复合材料体试件...贾振源团队解决了大型国家重型装备关键零部件的加工难题，为国家重大装备、关键型号的研制、定型和批量生产做出了突出贡献，并成功应用于第一航天研究所、第三航天研究所、航空工业和商用飞机等企业。

找到正确的方向

贾振源团队认为，从事科研，应增加原创基础研究，形成需求驱动型企业，构建基础研究、应用基础研究、技术开发和产品开发的创新链。

"我们必须找到进行科学研究的正确方法。"这是贾振源经常说的:“这里有许多勤劳的人。关键是找到正确的方向。如果你走对了路，你可能会事半功倍。如果你走错了路，即使你煞费苦心，四处打转，也可能不会成功。”

“我们的困难在于弄清楚问题是如何产生的。由于影响碳纤维复合材料加工损伤的因素复杂，加工损伤形式多样，整个研究过程充满挑战团队成员王富士说，“需要数百个实验来创建理论研究模型，发明新工具和设计新流程。”

从理论到实践，这项技术的发明在研究方法和手段上取得了许多“第一”。贾振源团队的每个成员的研究过程中都贯穿着不断的创新。

贾老师总是把各种各样的书放在书桌上。只要他有时间，他会找相关的研究生和老师讨论项目的技术方案和存在的问题。”王富士回忆道。

贾振源和不要忘记你的主动精神，谁也是大连理工大学的副校长，坚持科学研究的第一线。然而，只有他自己知道有多少责任和压力。"我甚至在吃饭和睡觉前都考虑过这个研究课题."

这是贾振源团队一直坚持的科研态度。贾振源告诉记者:“科学研究必须服务于国家的主要需求。”这种意识来源于他30多年来坚持深入企业、服务生产一线的深厚感情。“如果我们的工程教师只从学校的角度从事研发，没有企业应用的拉动，研究成果将很难‘落地’,可能会被遗弃在实验室而没有形成生产力。”

与企业合作选择研究目标非常重要。“从事科研，要加大原创基础研究力度，解决企业和行业“瓶颈”问题，形成需求驱动型企业，构建基础研究、应用基础研究、技术开发和产品开发的创新链。”贾振源说道。

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