先進(jìn)制造行業(yè)的開拓者

賈海琴

編者按：在中國國務(wù)院2015年印發(fā)的《中國制造2025》規(guī)劃中，開篇便寫到“世界強(qiáng)國的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強(qiáng)盛。”自2014年以來，我國已經(jīng)成為世界制造第一大國。就先進(jìn)制造業(yè)而言，我國具備建設(shè)制造強(qiáng)國的基礎(chǔ)與優(yōu)勢，但與美國、德國、日本等國家的先進(jìn)水平相比，許多領(lǐng)域還存在明顯差距，但在各領(lǐng)域科研工作者的共同努力下，這些差距在不斷縮小中。

作先進(jìn)制造研發(fā)的國家隊(duì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，雖然我國制造業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在先進(jìn)制造方面自主創(chuàng)新能力仍不夠強(qiáng)，高端領(lǐng)域的核心技術(shù)和關(guān)鍵元器件往往受制于人，主要問題在于先進(jìn)材料和先進(jìn)工藝。

在飛機(jī)發(fā)動機(jī)特種加工領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗(yàn)的張文武以打孔問題為例，打孔問題對飛機(jī)發(fā)動機(jī)很重要。由于現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)動機(jī)的工作溫度一般超過高溫合金的熔點(diǎn)溫度300-500度，所以發(fā)動機(jī)葉片要保障葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一是必須使用熱障陶瓷涂層（TBC），二則必須使用氣膜冷卻以充分隔離熱流，二者聯(lián)手形成最大的溫度梯度。氣膜冷卻需要通過氣膜孔來實(shí)現(xiàn)。發(fā)動機(jī)異型孔相比常規(guī)直孔的加工要困難很多，但其冷卻效率是直孔的兩倍，等效保護(hù)面積是直孔的十倍以上，所以不使用復(fù)雜異型孔，發(fā)動機(jī)的代差就無法縮小。

三維復(fù)雜異型孔加工最好能夠解決短脈沖激光的速度和深度能力問題，實(shí)現(xiàn)直接穿越TBC的單步單機(jī)異型孔加工。為此，張文武回國后便組建了國內(nèi)也是國際上第一家以智能能量場制造為中心的官方科研團(tuán)隊(duì)——激光與智能能量場制造工程團(tuán)隊(duì)，依托中科院寧波材料所所屬先進(jìn)制造技術(shù)研究所的先進(jìn)設(shè)備和資金支持，啟動了高速皮秒/納秒微細(xì)加工項(xiàng)目，獲得了國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金等項(xiàng)目的支持。如今，他們已經(jīng)打通了復(fù)雜異型孔的技術(shù)鏈條，正在把該技術(shù)應(yīng)用于國產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件的孔加工中。

除此之外，張文武還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究了新一代水助激光加工技術(shù)，主要是為了解決目前激光加工的普遍難題，即熱影響和大深度。在研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)明了新一代技術(shù)，解決了高能量與耦合可靠性之間的矛盾，擴(kuò)展了耦合功率范圍，從而將水助激光加工的加工能力進(jìn)一步提升，為熱敏感材料的接近零熱影響孔加工探索出國際領(lǐng)先的工藝路線。

該研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了隨動型激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的研究。張文武表示，現(xiàn)有的激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)存在能量利用率低、約束層穩(wěn)定性差、需要前后處理貼膜等。針對這些弊端，他和團(tuán)隊(duì)成員發(fā)明了同軸送水加移動吸收層的工藝，激光透過諧振腔里的流體聚焦到移動吸收保護(hù)層上形成沖擊波，大大提高了能量利用率，同時(shí)，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中約束層適應(yīng)性差、加工效率低下等問題。新工藝可以象激光焊接一樣隨動施加于金屬部件，不需要預(yù)先貼膜！這樣，處理速度提高至少十倍。這個(gè)工藝是顛覆性的，將啟動一個(gè)龐大的激光表面處理市場。目前，該工藝已經(jīng)獲得相關(guān)國內(nèi)發(fā)明專利，國際發(fā)明申請中。這個(gè)技術(shù)可望將中國的激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)帶進(jìn)國際引領(lǐng)階段。

之所以能在短短五年時(shí)間去取得這樣突出的成果，源于“求實(shí)進(jìn)取，精益創(chuàng)新”的團(tuán)隊(duì)精神，張文武的目標(biāo)將團(tuán)隊(duì)發(fā)展成為我國先進(jìn)制造研發(fā)的國家隊(duì)，國家隊(duì)的特種部隊(duì)，特種部隊(duì)的先遣隊(duì)。“說白了就是要大量原創(chuàng)性地突破工藝極限，服務(wù)國家重大需求和國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場。經(jīng)過五年努力，一支特別能戰(zhàn)斗的先進(jìn)工藝研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)活躍起來了。”他如是說。2016年，寧波材料所所屬先進(jìn)制造技術(shù)研究所被推舉為中國機(jī)械工程學(xué)會特種加工分會副理事長單位，這是對他們的莫大鼓勵，也是他們繼續(xù)前進(jìn)的動力。

化思想引領(lǐng)為產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)

五年來，張文武非常注重團(tuán)隊(duì)的精神文化建設(shè)，始終帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做原創(chuàng)性的東西，在工藝領(lǐng)域書寫歷史，為國家重大需求解決瓶頸難題，引領(lǐng)智能能量場制造這個(gè)學(xué)術(shù)方向，逐步把思想引領(lǐng)化為產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)。

智能是什么，智能是場嗎？智能怎么與世界交互作用？帶著這些問題，張文武帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)把制造上升到方法論和哲學(xué)層面，打造起國際水準(zhǔn)的思想高地。張文武還聘請了劉大響院士、歐陽曉平院士和薛群基院士做團(tuán)隊(duì)的“啟夢導(dǎo)師”，希望建立極端制造工程學(xué)，智能場制造理論體系，引領(lǐng)工程技術(shù)的發(fā)展。

科技成果不產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用就是浪費(fèi)！因此，張文武和江南博士、張軍安先生果斷于2013年創(chuàng)辦了寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司，以生產(chǎn)CVD大單晶金剛石等材料為主，目前公司運(yùn)行良好。晶鉆作建立起材料專家、工藝專家和管理專家的金剛石結(jié)構(gòu)，依托中科院，既有市場靈活性，又有雄厚技術(shù)支持，所以，一路高歌，三年發(fā)展，形勢喜人，正醞釀上市。

由于對發(fā)動機(jī)制造和激光加工的情懷，2015年，張文武以自己的團(tuán)隊(duì)為主，創(chuàng)辦了寧波大艾激光科技有限公司，目前已經(jīng)推出可以為國產(chǎn)飛機(jī)發(fā)動機(jī)服務(wù)的五軸聯(lián)動三維激光加工系統(tǒng)和大型激光清洗系統(tǒng)。兩年來，大艾激光科技以中科院團(tuán)隊(duì)為依托，中科院解決技術(shù)攻關(guān)問題，公司專注于生產(chǎn)和商業(yè)化運(yùn)作，同時(shí)反哺團(tuán)隊(duì)。大艾激光是一個(gè)有情懷的有遠(yuǎn)大追求的公司，他們追求創(chuàng)新，引領(lǐng)性創(chuàng)新，顛覆性創(chuàng)新。

“當(dāng)然，這意味著更多的付出和堅(jiān)持。”張文武如是說。

張文武相信信仰的力量，“大愛于心，報(bào)國以行”，他們?yōu)榱说厍蚰赣H的微笑而努力工作，幸福生活。他說自己的團(tuán)隊(duì)是“一群有情懷的傻瓜”，為了國家騰飛的夢想，為了地球更美好而創(chuàng)新，而修行！“我在等人，等待有緣的傻瓜，去書寫歷史。奮斗仍然是功利性的，修行則是更高的境界。我相信真愛的力量。”

胸懷萬里世界，放眼無限未來

科技創(chuàng)新之余，張文武不忘為國家建言獻(xiàn)策。他認(rèn)為，我國要成為真正的制造強(qiáng)國，必須重視工藝，工藝是眾多前沿產(chǎn)品功能化的最后技術(shù)瓶頸。可惜，我國目前工藝人員發(fā)言權(quán)偏小。應(yīng)該在設(shè)計(jì)布局階段就積極吸納工藝人員。其次，要大膽創(chuàng)新，以實(shí)際激勵鼓勵原創(chuàng)、國產(chǎn)。

胸懷萬里世界、放眼無限未來。面對日益激烈的國際競爭，張文武將帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以只爭朝夕的拼搏、勇往直前的豪邁，在先進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的大潮中揚(yáng)帆起航，乘風(fēng)破浪，唱響中國先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)的最強(qiáng)音！

小檔案

張文武：中科院寧波材料所先進(jìn)制造技術(shù)研究所副所長、高級研究員，激光與智能能量場制造團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，第十批國家“千人計(jì)劃”專家。1987年，考入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械精密儀器專業(yè)，后進(jìn)入航天部一院十三所攻讀研究生，留所工作。1999年美國哥倫比亞大學(xué)攻讀機(jī)械專業(yè)博士學(xué)位，2002年博士畢業(yè)后進(jìn)入美國通用電氣公司，致力于飛機(jī)發(fā)動機(jī)異型孔等領(lǐng)域的研究。2012年，以“旗艦人才”身份被中科院寧波材料所引進(jìn)，組建激光與智能能量場制造工程團(tuán)隊(duì)，先后參與創(chuàng)建寧波晶鉆工業(yè)科技有限公司和寧波大艾激光科技有限公司。

人生感悟：為了地球母親的微笑，努力工作，幸福生活。

最喜歡的一本書：《精益設(shè)計(jì)解決方案》