金屬構件殘余應力無損檢測專利技術綜述

劉昌碩

摘? 要：文章對金屬構件殘余應力無損檢測領域的專利申請進行了分析與統計，并對專利技術進行技術分解，獲得國內外歷年申請量、重要申請人分布，分析了國內的申請模式。我國在該領域可以做到自給自足，該領域在國內呈現一種高校主導型的狀態，企業與高校之間的合作仍需加強。

關鍵詞：金屬構件;殘余應力;無損檢測;專利技術

中圖分類號：T-18? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0015-02

Abstract： This paper analyzes and statistics the patent applications in the field of nondestructive testing of residual stress of metal components， decomposes the patent technology， obtains the number of domestic and foreign applications and the distribution of important applicants， and analyzes the domestic application modes. China can achieve self-sufficiency in this field， which presents a university-led developmentstate in China， and the cooperation between enterprises and universities still needs to be strengthened.

Keywords： metal component; residual stress; non destructive testing; patent

引言

殘余應力是構件力學性能最主要的影響因素之一，如拉伸殘余應力會降低拉伸屈服極限、提高壓縮屈服極限，壓縮殘余應力正好相反;宏觀殘余應力會產生形變、并影響疲勞壽命，微觀殘余應力導致組織內產生微裂紋發生脆性破壞[1]。因此在工程設計中掌握殘余應力的作用特點以及其在各個截面形式構件中的大小和分布模式就顯得尤為重要。本文重點分析了金屬構件殘余應力無損檢測的專利技術情況，從該領域的技術演進、專利申請勢態、重要申請人等方面進行了分析。本文選取的專利數據源為DWPI和CNABS專利數據庫。

1 專利發展狀況

技術分支：根據原理和結構的不同，技術分解如表1所示。

表1 技術分解

2 專利分析

2.1 專利申請量分析

通過對申請日或優先權日字段的統計分析，得到金屬構件殘余應力無損檢測的專利申請量年度分布圖，如圖1所示，有關金屬構件殘余應力無損檢測的專利申請最早出現在1974年左右，經過10余年的發展，全球年度申請量在1987年首次突破20件，達到28件，而整個20世紀全球年度申請量最多的一年是1990年，這一年的申請量為35件，進入21世紀后，金屬構件殘余應力無損檢測技術已得到長足的發展，21世紀的前十年，全球年度申請量的平均值為24.3件，而從2010年起到2015年，申請量連續5年上升，2015年的申請量已達到93件，這是由于中國申請量的迅速增加導致的。

2.2 專利技術分解分析

金屬構件殘余應力無損檢測各技術分支的申請量如圖2所示。由圖可知，磁性法、衍射法、超聲波法呈現三足鼎立的趨勢，其中衍射法最多，占比為36%，超聲波法占比最少，但也有30%，從各技術分支的申請量占比來看，基本上體現了金屬構件殘余應力無損檢測各相關技術的科技含量排布。

2.3 申請人專利分析

由圖3可知，在前10排名中，來自日本的申請人最多，占據4席，其后依次是中國、美國、英國，而來自中國的北京理工大學擁有最多的專利申請量，達到了36件，其中大多數申請來自我國無損檢測專家徐春廣教授的課題組;而對比前10排名中的中國申請人和外國申請人，可以發現，中國的申請人均是高校，外國的申請人均是公司，因此在專利的經濟價值轉化方面，我國的申請會有較大概率弱于外國的申請。

從圖4可以看到，國內前十位申請人中占據大多數席位的還是高校，相關行業的公司和研究所各只占一席，這可能是由于金屬構件殘余應力無損檢測涉及的理論知識較多且科技含量較高，而目前中國的科研力量和資源還是主要集中在高校，因此該領域的研究還是由高校來承擔;此外，中國航空工業集團公司北京航空材料研究院在國內申請人中排名第4，這和國家近些年對航空航天事業，尤其是國產大飛機項目的大力發展不無關系，在航空航天設備中，金屬構件的使用量非常高，殘余應力的檢測和消除關系著設備的安全，因而檢測金屬構件中殘余應力是航空航天工業中一個重要的研究課題。

如圖5所示，在金屬構件殘余應力無損檢測領域國內申請人的主要類型為大專院校，占比58.27%，以企業為申請人的申請量占比29%，而科研單位僅占比8.4%，正如前文所說，本領域多數專利掌握在高校手中，不利于專利價值的轉化，與國外形成了鮮明的對比，并且從側面證明了國內企業在金屬構件殘余應力無損檢測領域的研究還較為薄弱，技術積累還遠不如國外企業，在國際競爭日益激烈的今天，金屬構件殘余應力的無損檢測為產品提供了質量保障，因此國內企業若想要進一步提高國際競爭力，還需要在該領域多下功夫，而為了節約科研資源，提高科研效率，國內企業可以多與高校開展校企合作，將學校的科研成果應用在生產實踐中，達到雙贏的局面。

3 結束語

本文對金屬構件殘余應力無損檢測領域的技術演進、技術分支、專利申請態勢，以及重要申請人等方面進行了綜述。從整體看來，金屬構件殘余應力無損檢測領域從19世紀70年代開始，經過了四十余年的技術演進，技術逐步趨于成熟。該技術在中國雖然起步于19世紀80年代末，起步雖晚，但是發展迅速，目前技術上我國已經基本可以做到自給自足;此外，該領域在國內呈現一種高校主導型的狀態，企業與高校之間的合作仍需加強，從而真正實現技術創新的價值。

參考文獻：

[1]付學義，劉莉.殘余應力的危害及對策[J].包鋼科技，2006，32（增刊1）：82-84.