基于大數(shù)據(jù)的全球焊接研究進展 （2014~2018?年）

李洋 羅震 鄭博方 王帥 羅丹青 金帥

摘要：以2014～2018年Web of Science （WOS）數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫收錄的焊接領域學術論文、德溫特創(chuàng)新索引（DII）數(shù)據(jù)庫和CNKI專利數(shù)據(jù)庫收錄的焊接領域發(fā)明專利以及中國國家自然科學基金委批準的焊接領域基金項目為研究對象，利用可視化技術繪制出全球焊接領域研究機構、研究人員、研究熱點等的科學知識圖譜。指出我國機構和學者對全球焊接領域論文、專利貢獻最大。“ 接頭—微觀結構—力學性能 ”是全球焊接領域的研究主線。與日本、美國等焊接制造強國相比，我國焊接技術在產(chǎn)學研轉化及企業(yè)創(chuàng)新方面尚有不足。

關鍵詞：焊接;大數(shù)據(jù);知識圖譜;發(fā)展現(xiàn)狀;研究熱點

中圖分類號：TG40? ? ? ? ?文獻標志碼：C? ? ? ? ?文章編號：1001-2003（2021）01-0001-16

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2021.01.01

0? ? 前言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，焊接技術已經(jīng)從一種傳統(tǒng)的熱加工技術發(fā)展成為集機械、電子、材料、冶金、結構、自動化與計算機控制等多門科學技術為一體的熱成形技術，成為現(xiàn)代制造業(yè)中的支柱技術之一[1-2]。航空航天[3]、先進武器[4]、核能核電[5]、石油化工[6]、海洋工程[7]、軌道交通[8]、新能源汽車[9]等重大國防、民生工程的建設與發(fā)展都與焊接技術的發(fā)展密切相關，也為先進焊接技術的發(fā)展和應用提供了新的機遇。大力發(fā)展焊接制造技術及其相關產(chǎn)業(yè)，對促進我國由制造大國向制造強國轉變有著極為重要的意義[1]。

當前我國焊接技術應用與服務產(chǎn)業(yè)市場化轉型，正處于保生存、保市場的高壓期，經(jīng)濟增長的換擋期，改革調(diào)整的陣痛期，思維模式的轉型期[10]。文中以2014～2018年發(fā)表的論文、申請的專利、獲批的自然基金項目為研究對象，從焊接學科的發(fā)表文獻量、申請專利量、發(fā)文機構、關鍵詞聚類等方面進行可視化分析，建立全球焊接學科的研究學者、研究團隊、研究熱點等知識圖譜，厘清焊接學科發(fā)展現(xiàn)狀，為未來焊接發(fā)展策劃提供參考。

1 數(shù)據(jù)采集

1.1 論文數(shù)據(jù)采集

在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫和Web of Science（WoS）數(shù)據(jù)庫中，分別檢索2014～2018年發(fā)表的主題為焊接、封裝和表面工程的論文。由于傳統(tǒng)焊接和封裝、表面工程的主題詞不同，故分別進行檢索。

圖1為CNKI數(shù)據(jù)庫和WoS數(shù)據(jù)庫檢索得到的論文數(shù)量。由圖可知，2014～2018年在CNKI數(shù)據(jù)庫上發(fā)表的論文數(shù)量基本保持不變，5年共發(fā)表28 707篇;在WoS數(shù)據(jù)庫發(fā)表的論文逐年上升，5年共發(fā)表論文21 803篇。

1.2 項目數(shù)據(jù)采集

本研究重點考察中國國家自然科學基金委批準的焊接學科青年項目和面上項目，項目信息通過科學基金網(wǎng)絡信息系統(tǒng)（Internet-based Science Information System，ISIS）獲取。通過ISIS系統(tǒng)，采集申請代碼為E041607（焊接冶金）、E050803（焊接結構、工藝與裝備）的項目，以及申請代碼為E050904（高能束加工工藝與裝備）中關于焊接的項目。

圖2展示了5年間面上項目和青年項目的批準數(shù)。其中面上項目每年分別獲批29、27、27、33、30項，共獲批146項，平均每年獲批29項;青年項目每年分別獲批27、32、32、33、37項，共獲批161項，平均每年獲批32項。

1.3 專利數(shù)據(jù)采集

在CNKI中國專利全文數(shù)據(jù)庫中，按分類號B23K或B29C65檢索2014～2018年申請的專利。其中分類號B23K表示“ 釬焊或脫焊;焊接 ”，B29C65表示“ 塑料部件的接合;所用的設備 ”。檢索共得到197 392條專利。在德溫特創(chuàng)新索引（DII）數(shù)據(jù)庫中，采用與B23K、B29C65對應的關鍵詞進行專利檢索，共得到118 995條專利。圖3展示了中國和全球焊接領域專利申請數(shù)量，呈逐年上升態(tài)勢。

2 研究機構與研究學者分析

2.1 焊接領域主要國家或地區(qū)

圖4展示了基于WoS數(shù)據(jù)庫得到的發(fā)表論文數(shù)量大于5的79個國家或地區(qū)圖譜。其中圓圈大小表示論文數(shù)量多少，曲線表示合作關系，線條粗細表示合著論文數(shù)的多少。顏色表示根據(jù)軟件聚類算法獲得的分類，如紅色區(qū)域（18個國家）以東歐國家為主，包括俄羅斯、波蘭、捷克、烏克蘭、奧地利;綠色區(qū)域（13個國家）包括西歐的德國、意大利、挪威、丹麥等，以及南美的巴西、墨西哥、古巴等國，兩個大洲的國家以西班牙和葡萄牙為連接;藍色區(qū)域包括英國、愛爾蘭、土耳其、伊朗、伊拉克等12個國家;黃色區(qū)域包括印度、也門、埃及、約旦、以色列、沙特阿拉伯、阿拉伯聯(lián)合酋長國和瑞典;紫色區(qū)域以亞洲為主，包括日本、韓國、馬來西亞、泰國、中國臺灣地區(qū)、越南和菲律賓;淺藍色區(qū)域有法國、威爾士、比利時、挪威、阿爾及利亞、摩洛哥和突尼斯;橙色區(qū)域包括中國、新加坡、澳大利亞、新西蘭、孟加拉和科威特;棕色區(qū)域包括美國、加拿大、黎巴嫩和卡塔爾。

圖5以密度分布的形式展現(xiàn)了2014～2018年發(fā)表文章總數(shù)大于5的79個國家或地區(qū)圖譜。可以明顯看出世界上存在幾個焊接研究密集國家或地區(qū)，包括中國大陸及臺灣地區(qū)、美國、印度、德國、伊朗、俄羅斯、法國、巴西、西班牙和土耳其。

提取圖中各國家或地區(qū)發(fā)表論文數(shù)、論文引用數(shù)、合作數(shù)、合著論文強度，按照發(fā)表論文數(shù)排列，得到2014～2018年發(fā)表論文數(shù)最多的前10個國家或地區(qū)，如表1所示。表中的“ 合作數(shù) ”是指每個國家或地區(qū)與多少國家或地區(qū)有合作，“ 合著論文強度 ”是指與其他國家或地區(qū)合著的論文次數(shù)，“ 論文國際合作程度 ”是指合著論文強度與發(fā)表論文數(shù)的比例。

根據(jù)數(shù)據(jù)，可以總結得到以下幾點：

（1）我國大陸地區(qū)在焊接學科發(fā)表的論文數(shù)在世界排名第1，且論文數(shù)是排在第2位的美國的3.3倍。論文引用數(shù)約為美國的3.1倍。從論文絕對數(shù)和引用數(shù)量上看，可以說我國是焊接研究領域的“ 強國 ”。

（2）傳統(tǒng)制造、焊接強國的“ 論文國際合作程度 ”都較高，如美國為51.6%，德國為52.2%，日本為45.5%，英國為85.3%，法國為81.9%，意大利為61.2% （排名第12，未列入表1）。

（3）一些小國或資源貧瘠國家的“ 論文國際合作程度 ”都很高，這是很好理解的，如加拿大61.2%，澳大利亞（排名第18） 93.5%，瑞典（排名第19） 84.1%，西班牙（排名第20） 63.9%。

（4）我國大陸地區(qū)的“ 論文國際合作程度 ”非常低，僅高于印度和土耳其（排名第15，未列入表1），這是值得思考的。

2.2 焊接領域主要研究機構

圖6為基于CNKI數(shù)據(jù)庫的我國焊接領域的研究機構圖譜。可以明顯看出，國內(nèi)焊接學科主要的研究團隊集中在哈爾濱工業(yè)大學、上海交通大學、蘭州理工大學、天津大學、江蘇科技大學等傳統(tǒng)及新興焊接強校。

圖7與圖8分別為基于CNKI數(shù)據(jù)庫的我國焊接領域發(fā)表論文數(shù)和引用數(shù)最多的20個機構。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以初步得到以下結論：

（1）國內(nèi)焊接學科發(fā)展較快的研究團隊，都是國內(nèi)較早成立焊接專業(yè)的大專院校。其中哈爾濱工業(yè)大學在發(fā)表論文數(shù)和論文引用數(shù)上均排第一，是我國焊接領域的領軍研究機構。

（2）從地域分布來看，焊接學科發(fā)展較好的學校都分布在我國一些重工業(yè)地區(qū)和城市，比如重工業(yè)基地東北的哈爾濱、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)江蘇省，以及西北地區(qū)的蘭州。這也充分說明，我國焊接學科的發(fā)展與我國經(jīng)濟的發(fā)展息息相關。

（3）在發(fā)表論文數(shù)前20的機構中有兩個企業(yè)上榜：中車青島四方機車車輛股份有限公司和海洋石油工程股份有限公司，說明我國這些年在高鐵動車和海洋石油領域發(fā)展迅速。

圖9給出了基于WoS數(shù)據(jù)庫的全球焊接領域主要研究機構圖譜，通過提取圖譜數(shù)據(jù)總結于表2、表3中。由表可知，在焊接領域，哈爾濱工業(yè)大學發(fā)表論文數(shù)為全球第一;日本大阪大學為發(fā)表論文數(shù)最多的外國機構。

2.3 焊接領域研究學者

圖10展示了2014～2018年基于CNKI數(shù)據(jù)庫的我國焊接領域研究學者圖譜。圖11、圖12分別為發(fā)表論文數(shù)和論文引用數(shù)最多的20位學者。可以看出：哈工大馮吉才教授在發(fā)文量上占有絕對優(yōu)勢，蘭州理工大學石玗教授、樊丁教授、黃健康教授等學者在發(fā)文數(shù)量和引用數(shù)量上也較多，并且他們之間的聯(lián)系程度也很緊密。

圖13為2014～2018年發(fā)表文章總數(shù)大于5的3 207位作者圖譜，其中圓圈大小表示論文數(shù)量多少，曲線表示合作關系，線條粗細表示合著論文數(shù)的多少。顏色表示根據(jù)軟件聚類算法獲得的分類。圖14為3 207位作者論文密度圖譜，可以看出，幾乎所有合作關系都集中在中心區(qū)域。

表4列出了基于WoS數(shù)據(jù)庫的發(fā)表論文數(shù)最多的10位研究學者。哈爾濱工業(yè)大學馮吉才教授在論文數(shù)和引用數(shù)上均為全球第一。法國貝爾福-蒙貝利亞爾技術大學的Hanlin Liao教授為外國學者中發(fā)表論文最多。前10位學者中有8位為我國學者，表明我國焊接學者是全球焊接領域的主要研究力量，貢獻顯著。表5則列出了基于WoS數(shù)據(jù)庫的發(fā)表論文數(shù)最多的10位外國研究學者。

圖15為綜合WoS和CNKI數(shù)據(jù)庫得到的我國焊接領域發(fā)表論文數(shù)最多的20位研究學者。從表中看出，很多研究學者分布在哈爾濱工業(yè)大學、上海交通大學、天津大學、蘭州理工大學等老牌的焊接專業(yè)學科較強的高校中。這個結果與前文研究機構的情況基本保持一致。

3 焊接領域研究熱點分析

通過了解焊接領域2014～2018這5年來的研究熱點，可以更好地掌握焊接學科的發(fā)展動態(tài)，包括研究前沿與研究不足，從而更好地指導焊接工作者開展今后的工作。文獻中的關鍵詞往往概況了文獻所關注的最核心主題，因此通過分析國際、國內(nèi)學術論文中的關鍵詞，可以在一定程度上掌握某學科的研究熱點。

3.1 我國焊接學科的研究熱點

圖16為基于CNKI數(shù)據(jù)庫焊接領域發(fā)表論文得到的關鍵詞圖譜。通過觀察、分析可以得到我國焊接學科的一些研究熱點方向：

（1）微觀組織-力學性能是我國焊接領域的研究主線。

（2）在工藝技術方面，激光熔敷、攪拌摩擦焊、激光焊接是關注度最高的研究工藝。

（3）在焊接材料方面，鋁合金是關注度最高的研究材料。

（4）在研究對象方面，殘余應力、焊接變形、溫度場、硬度、焊接缺陷、質量控制、裂紋、耐磨性等與焊接接頭性能直接相關的屬性是主要研究對象。

（5）在研究方法方面，數(shù)值模擬、熱處理是最主要的研究方法。

（6）在焊接設備方面，焊接機器人是最重要的研究設備。

3.2 國際焊接學科的研究熱點

圖17為基于WoS數(shù)據(jù)庫的詞頻大于10的1 837個關鍵詞圖譜，其中圓圈大小表示詞頻多少，曲線表示關鍵詞相關性，相關性高的詞定性地聚成大類，表示為同一種顏色，其中紫色區(qū)域以釬焊為主;紅色區(qū)域以表面工程為主;黃色區(qū)域以焊接結構方向為主;藍綠色區(qū)域以攪拌摩擦焊、攪拌摩擦加工方面為主;藍色和綠色區(qū)域高度重合，包括弧焊、激光焊、點焊等各類熔化焊方面研究。通過觀察、分析可以得到國際焊接學科的一些研究熱點方向：

（1）微觀組織-力學性能-接頭行為是國際焊接領域的研究主線。

（2）在工藝技術方面，攪拌摩擦焊、激光焊、激光熔敷是關注度最高的焊接工藝。

（3）在焊接材料方面，鋁合金是關注度最高的研究材料。

（4）在研究對象方面，殘余應力、溫度、金屬間化合物、腐蝕、疲勞、熱影響區(qū)、變形等與焊接接頭性能直接相關的屬性是主要研究對象。

（5）在研究方法方面，數(shù)值模擬、熱處理、優(yōu)化技術、表征技術是最主要的研究方法。

上述研究熱點與基于CNKI數(shù)據(jù)庫的分析結果基本一致。

3.3 攪拌摩擦焊研究熱點

更具體的，以攪拌摩擦焊為例進行分析。圖18為與攪拌摩擦焊相關的關鍵詞圖譜。其中與攪拌摩擦焊關聯(lián)度較高的關鍵詞有：microstructure、mechanical properties、aluminum alloy、joint、behavior、parameters、aluminum、material flow、alloy、evolution、magnesium、tensile properties、steel、tool、tensile strength、residual stress、model、process parameters。根據(jù)這些關系，可大致勾畫出攪拌摩擦焊領域的研究熱點：（1）鋁合金攪拌摩擦焊;（2）攪拌摩擦焊接中工藝參數(shù)研究;（3）鋁合金攪拌摩擦焊中的材料流動;（4）鎂合金攪拌摩擦焊;（5）鋼材攪拌摩擦焊;（6）攪拌摩擦工具的研究;（7）攪拌摩擦焊接中的殘余應力;（8）攪拌摩擦焊建模。

基于同樣的方法，得到焊接領域的主要研究熱點，包括：（1）攪拌摩擦焊變形、殘余應力與接頭疲勞性能;（2）鋁合金攪拌摩擦加工;（3）金屬基復合材料攪拌摩擦加工;（4）鎂合金攪拌摩擦加工;（5）納米復合材料攪拌摩擦加工;（6）鋁合金攪拌摩擦點焊;（7）不銹鋼、鋁合金激光焊;（8）激光焊小孔研究;（9）激光焊數(shù)值模擬;（10）激光熔敷復合涂層;（11）冷噴涂機理;（12）鋁、鈦材料的冷噴涂;（13）熱障涂層;（14）WC-Co系硬質合金的超音速火焰噴涂;（15）電阻點焊接頭失效模式、接頭強度;（16）鋁/鋼、鋁/銅、鋁/鎂、鋁/鈦、鎂/鋼、鈦/鋼異種材料焊接;（17）焊接接頭殘余應力、焊接變形的有限元模擬及預測;（18）釬焊時中金屬間化合物的生長以及界面反應。

4 焊接領域基金項目分析

4.1 面上項目

2014～2018年共44個機構獲批146項面上項目。圖19給出了獲批2項及以上面上項目的研究機構。

由圖19可知，2014～2018年哈爾濱工業(yè)大學獲資助的面上項目最多，達22項，占據(jù)全部項目總數(shù)的15%，可謂“ 一枝獨秀 ”。哈爾濱工業(yè)大學是焊接領域的傳統(tǒng)強校，具有焊接學科唯一的國家重點實驗室，在國內(nèi)外具有重要影響力。獲批面上項目排在第二位的為天津大學，5年共獲批面上項目15項，占全部獲批項目的10%，天津大學同樣是焊接領域傳統(tǒng)強校，是我國最早成立焊接專業(yè)的高校之一。排在獲批數(shù)前10名的其他高校基本都是焊接學科的傳統(tǒng)強校，多數(shù)具有省市（地區(qū)）的焊接重點實驗室。值得注意的是，幾乎所有獲得面上項目資助的單位都為高校（共42所），僅有哈爾濱焊接研究所有限公司和中國科學院金屬研究所各獲得1次面上項目資助。

圖20為2014～2018年焊接領域面上項目詞頻數(shù)大于10的關鍵詞統(tǒng)計結果。將這些關鍵詞分為以下幾個大類：

（1）研究目的，如研究、機理、行為、機制、調(diào)控、方法等，這些關鍵詞與國家自然科學基金主要支持基礎問題研究的初衷相一致。

（2）研究對象，如激光、復合、電弧、界面、摩擦、相等，表明面上項目所重點資助的研究對象，在一定程度上反映了當前最新焊接技術是向著這些方向發(fā)展。

（3）研究材料，鋁合金的焊接成為了面上項目的資助重點。

4.2 青年項目

圖21為獲批2項及以上青年項目的研究機構。其中哈爾濱工業(yè)大學以獲批15項青年項目位于榜首，天津大學、西南交通大學均獲批了7項，江蘇科技大學、太原理工大學、上海交通大學均獲批6項，清華大學獲批5項，北京工業(yè)大學獲批4項。多數(shù)機構僅獲得1～2次的青年資助。值得注意的是，與面上項目相比，獲得青年基金資助的單位中出現(xiàn)了很多的研究所或企業(yè)，例如中國航發(fā)北京航空材料研究院、上海宇航系統(tǒng)工程研究所、廣州有色金屬研究院、清華大學天津高端裝備研究院、上海市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院、中國工程物理研究院電子工程所、中煤科工集團西安研究院有限公司、北京宇航系統(tǒng)工程研究所、中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所、工業(yè)和信息化部電子第五研究所。

對青年項目采用與面上項目一樣的分析方法，得到2014～2018年青年項目詞頻統(tǒng)計結果，如圖22所示。與面上項目相比，青年項目關鍵詞更多，研究對象更廣，這與青年學者思路更加活躍的特點有關。

4.3 面上項目與青年項目對比分析

圖23為獲批面上和青年項目之和2項及以上的機構，共43家;獲5項及以上項目的機構僅13家（平均1年1項），說明我國焊接領域的研究規(guī)模還是很有限的，研究力度相對集中。獲批自然科學基金前10名的機構為哈爾濱工業(yè)大學（37項）、天津大學（22項）、北京工業(yè)大學（16項）、上海交通大學（16項）、江蘇科技大學（14項）、西北工業(yè)大學（11項）、清華大學（9項）、太原理工大學（9項）、西南交通大學（8項）和山東大學（7項），均為傳統(tǒng)焊接強校，這與上文研究機構和研究學者分析的結果一致。值得注意的是，一些機構獲批面上和青年項目時具有明顯的差異，這種差異從一定程度上可以體現(xiàn)出這些機構的研究人員結構。

2014～2018年焊接領域面上和青年項目的研究主題進行分類并匯總，結果如表7所示。分類過程參考中國機械工程學會焊接學會下設各專業(yè)委員會。根據(jù)表7，焊接領域國家自然科學基金的特點總結如下：

（1）開發(fā)新的焊接工藝（69項）以壓倒性優(yōu)勢成為焊接領域的研究熱點，也是國家自然科學基金資助的重點。其中又以開發(fā)電弧焊為基礎的復合連接技術（30項）為主要研究熱點。

（2）金屬焊接性（43項）、高能束焊（42項）、釬焊（38項）可視為焊接領域自然科學研究里面的“ 第二研究大類 ”。

（3）壓力焊（29項）、過程檢測與控制（24項）、焊接力學（23項），微納連接（15項）、新方法新原理新材料（13項）、其他應用（13項）則為焊接基礎研究領域的“ 第三研究大類 ”。

（4）與面上項目相比，青年焊接工作者更愿意嘗試新的研究方法（如采用實時成像技術、采用反問題理論）、提出新的焊接原理（如亥姆霍茲原理）、焊接新的材料（如鎂基復合材料、碳化物陶瓷），這也與青年工作者思維活躍的特點有關。

（5）有一定經(jīng)驗的焊接工作者（面上項目）比青年工作者更多地開展了面向特定應用的研究，這也體現(xiàn)出具有一定經(jīng)驗的焊接工作者對行業(yè)內(nèi)重大需求的認識更深、把握更強，研究更具有針對性。

5 焊接領域專利分析

5.1 基于CNKI數(shù)據(jù)庫的專利分析

圖24為2014～2018年焊接領域中國專利類別。可以看出實用新型專利累計達68 742項，占全部專利的57.77%;發(fā)明專利累計達50 253項，占全部專利的42.23%。發(fā)明專利中已授權專利3 682項。可見，實用新型專利占到了我國焊接領域專利的多數(shù)，這與國家鼓勵開發(fā)低成本、研制周期短的焊接技術的創(chuàng)造，從而更快地適應經(jīng)濟發(fā)展需要的政策有關。

圖25為2014～2018年焊接領域中國專利的主要關鍵詞。其中“ 焊接設備 ”占比例最大，出現(xiàn)6 428次，占總數(shù)的11.58%。其后依次為“ 焊接裝置 ”、“ 焊接工裝 ”、“ 焊接夾具 ”、“ 支撐板 ”、“ 氣動元件 ”、“ 焊接機 ”、“ 定位裝置 ”、“ 支撐架 ”、“ 焊接方法 ”、“ 焊接材料 ”、“ 激光切割機 ”、“ 固定板 ”、“ 連接板 ”、“ 激光焊接 ”、“ 連接桿 ”、“ 定位板 ”、“ 緊固件 ”、“ 焊接機器人 ”、“ 激光加工 ”、“ 制備方法 ”、“ 伸縮桿 ”、“ 固定裝置 ”、“ 機器人 ”、“ 支撐座 ”、“ 控制器 ”。

從上述關鍵詞統(tǒng)計不難發(fā)現(xiàn)我國焊接領域的專利研發(fā)主要集中在焊接裝置和焊接工裝，其次為激光技術與焊接機器人。這些關鍵詞具有很強的相關性。目前，我國制造行業(yè)焊接機器人已占全部工業(yè)機器人的40%，并且正以年總需求量的30%增長。預計到2030年，重點制造領域焊接自動化率將提高到80%，焊接裝備將具有網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)采集和通信功能，建立基于焊接制造質量保障的焊接裝備運行參數(shù)大數(shù)據(jù)分享和共享云端平臺，實現(xiàn)焊接裝備運行狀態(tài)和參數(shù)的無線跟蹤。焊接機器人的大量應用，必然對焊接裝置與焊接工裝提出更高的要求，例如焊接裝備需要具備必要的傳感、通訊、計算能力。同時焊接機器人一旦設定完成就會按照設定路徑進行焊接，如果工裝定位不一致，就無法保證焊接質量的一致性。因此為了焊接機器人的順利實施，必然要開展焊接工裝的研究。

5.2 基于DII數(shù)據(jù)庫的專利分析

圖26展示了2014～2018年基于DII數(shù)據(jù)庫焊接專利所屬類別（category）圖譜，圖中的分類是以德溫特手工代碼所表示的，例如類別最多的代碼為M23-H，其含義為“ ANCILLARY EQUIPMENT，Incl-udes equipment for cleaning welding devices ”。

圖27為類別前20的焊接專利。這20個分類為M23-H（焊接設備）、X24-D03（激光焊接或切割）、M23-D05（激光焊接或切割）、M23-G（檢測與控制）、P55-C（焊接）、P55-T02C （運輸、支撐系統(tǒng);自動焊接系統(tǒng)）、A09-D03（高分子成形設備）、P55-T（工具;防護設備;控制;喂料機和分配器）、X24-D09（其他焊接、切割）、A12-H（高分子機械工程）、V04-A01（印刷電路的釬焊、焊接或鉚接）、X24-B06（使用保護氣的電弧焊接或切割）、X24-B04（焊條和附件）、A12-W12F（高分子的應用-冶金）、A11-A03（高分子的混合、耦合）、M23-A03（釬焊裝備）、M23-D01B4（通用焊接裝備）、A11-B17（輪胎制造）、A11-C01A（高分子熱密封）、P55-B01（軟釬焊）。

圖28展示了2014～2018年DII數(shù)據(jù)庫焊接專利機構（專利權人）圖譜。圖29為焊接專利數(shù)量前20的機構。在專利數(shù)量前20的機構中，日本占12家，美國4家，我國4家。日本在焊接技術發(fā)明方面處于絕對優(yōu)勢地位。值得注意的是，我國上榜的機構大多數(shù)為高校，而國外幾乎全為企業(yè)。這體現(xiàn)出：第一，我國專利產(chǎn)學研轉化有待加強;第二，我國企業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新能力仍有較大不足，需要我國焊接工作者多加重視。

6 結論

文中以2014～2018 年Web of Science、CNKI、Der-went Innovations Index和科學基金網(wǎng)絡信息系統(tǒng)（ISIS）收錄的文獻、專利、項目作為研究對象，分別從研究機構、研究人員、研究熱點、基金、專利等方面進行數(shù)據(jù)與圖譜分析，取得如下結論：

（1）我國為焊接領域的“ 超級大國 ”。

基于WoS數(shù)據(jù)庫，2014～2018年在焊接領域我國發(fā)表論文數(shù)量和論文引用數(shù)上均為世界第一，且遠遠高于世界第二的美國，為焊接學科的“ 超級大國 ”。但我國在國際合作程度上僅高于印度，而多數(shù)發(fā)達國家均存在緊密的國際合作。哈爾濱工業(yè)大學是我國以及全球焊接領域發(fā)表論文最多的機構，日本大阪大學是外國焊接領域發(fā)表論文最多的機構。

（2）我國學者對全球焊接技術進步貢獻明顯。

基于WoS數(shù)據(jù)庫，2014～2018年發(fā)表論文數(shù)最多的前10位研究人員（見表4），我國研究人員8位，外國研究人員2位。哈爾濱工業(yè)大學馮吉才教授是這期間全球焊接學科發(fā)表論文數(shù)和論文引用數(shù)最多的研究人員。我國發(fā)表論文數(shù)量較多的高校都是焊接領域傳統(tǒng)強校，焊接學科的研究學者也都集中在這些焊接學科發(fā)展較快的研究機構中。

（3）焊接領域研究熱點。

a.“ 接頭—微觀結構—力學性能 ”這條研究主線已成為全世界焊接工作者的共識。

b.基于CNKI數(shù)據(jù)庫和WoS數(shù)據(jù)庫論文關鍵詞分析，從焊接工藝、焊接材料、研究對象、研究方法等方面揭示出全球焊接的主要研究方向：激光熔敷、攪拌摩擦焊、激光焊接是關注度最高的研究工藝;鋁合金是關注度最高的研究材料;殘余應力、焊接變形、溫度、硬度、焊接缺陷、疲勞、腐蝕等與焊接接頭性能直接相關的屬性是主要研究對象;數(shù)值模擬、熱處理最主要的研究方法。

c.基于關鍵詞之間的聯(lián)系，梳理出包含“ 鋁合金攪拌摩擦焊 ”等在內(nèi)的18個焊接領域研究熱點。

（4）在基礎研究方面。

基于國家自然科學基金面上項目和青年項目分析，在基礎研究方面，有三類重點方向：

a.開發(fā)新的焊接工藝為焊接領域的重點研究方面，其中電弧焊為基礎的復合連接技術為研究熱點。 b.金屬焊接性、高能束焊、釬焊。

c.壓力焊、過程檢測與控制、焊接力學、微納連接等。

（5）在技術創(chuàng)新方面。

a.基于CNKI中國專利數(shù)據(jù)庫，我國焊接領域的專利研發(fā)主要集中在焊接裝置和焊接工裝，其次為激光技術與焊接機器人。焊接機器人正成為我國焊接技術開發(fā)的主流。

b.基于DII專利庫，國際上焊接專利申請重點在焊接設備、激光焊接或切割、檢測與控制等方面，與我國的焊接研發(fā)方向異曲同工。

c.與日本、美國等焊接制造強國相比，我國焊接存在產(chǎn)學研轉化不足以及企業(yè)創(chuàng)新能力不足的問題。

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