贾振元:“我就是个干活的”
部分荣誉:973首席科学家、国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才(万人计划)获得者、“百千万人才工程”国家级人选、科技部重点领域创新团队带头人、教育部创新团队带头人。
贾振元凭借高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备这一研究,获得2017年国家技术发明奖。从2003年起,他带领团队接力攻关十多年,不仅在碳纤维复合材料切削原理研究方面取得重大突破,而且研制出低损伤、高效率的系列新型加工工具、工艺和装备,使加工损伤由原来的厘米级降低到0.1毫米内,达到国际领先水平,为碳纤维复合材料在航空、航天和交通等领域的大规模应用铺平了道路。
传统加工方式严重制约了碳纤维复合材料的推广应用。为此,贾振元团队研究多学科交叉融合,开辟了适应碳纤维复合材料加工的新理论体系。
民航客机结构重量每降低1%,其油耗可减少3%至4%;高铁每减重1%,其能耗可减少6%至7%……
对于“一克重就是一克金”的高端装备领域来说,不管是天上飞的,还是地上跑的,只有减轻重量,才能提高结构效率、提升装备性能。
为此,一场由“减重”而引发的先进材料之争早已蔓延全球。“碳纤维复合材料作为高端装备领域减重增效的优选材料,其用量越多,表明装备性能越先进。”贾振元说。
然而,工艺技术的滞后难以支撑材料的创新运用,这让碳纤维复合材料一经亮相就遇上了不小的难题。贾振元告诉经济日报记者,传统加工只能采取手工方式,低质低效,加工构件极易出现毛刺、撕裂和分层等损伤,并且加工损伤是随机的、不可控的,达不到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。
经过反复研讨,贾振元果断提出:“必须突破传统金属等均质材料切削理论体系的束缚,开辟和建立适应碳纤维复合材料加工的新理论体系、从理论到工程同时解决问题的研究思路。”
啃硬骨头,打攻坚战。终于,贾振元团队在一系列关键环节取得了突破,揭示出碳纤维复合材料去除机理和加工损伤的形成机制,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,实现了切削理论的源头创新。
“这是一个很难的事情。”贾振元说,碳纤维复合材料是由纤维和树脂经过赋形、固化而成的新型材料,多层叠加、多相混合、各向异性,切边、制孔过程中产生的失效行为、去除机理与金属等均质材料完全不同,是典型的难加工材料。国外大公司耗费九牛二虎之力研发的碳纤维复合材料高质高效加工技术属于核心机密,根本不会告诉你。
“必须从根子上解决问题。”经过深思熟虑,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,贾振元团队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。
一通百通。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3大类、9个系列的制孔、铣削等刀具,实现了复合材料的低损伤加工。
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,实现了从无法加工、手工加工到低损伤数字化加工的跨越——高性能碳纤维复合材料构件终于在航空、航天和交通等领域的高端装备上大显身手。
这是贾振元第四次获国家技术发明奖。第一次是2005年,他以第五完成人身份荣获得国家技术发明奖二等奖,第二次是2008年,他以第二完成人的身份荣获国家技术发明奖一等奖;第三次是2014年,他作为第一完成人荣获国家技术发明奖二等奖。四次拿大奖,都是聚焦国家重大需求的关键零部件加工的基础理论和工具工艺装备问题,但对象完全不同,有联系也有区别。但他始终称自己是个“干活的人”
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,现在干副校长,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。”
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