用“第三金属”焊接海洋梦想——威海校区首个国家级科研平台诞生记

发布时间:2013-12-16 15:57:08  阅读数:

      哈工大报讯(隗海燕 文/图)近日,由威海校区冯吉才教授牵头的“海洋工程材料及深加工技术国际联合研究中心”通过科技部批准,成为威海校区首个获批的国家级科研平台。喜讯传来,校区上下欢欣鼓舞,这不仅是威海校区船舶、海洋特色学科建设的重要里程碑,更是哈工大进军深海、推动国家海洋强国战略的崭新起点。

      传说中的“第三金属”

      进入新世纪以来,随着国家对海洋资源的高效开发利用,一种广泛适用于海洋资源勘探开发、海上运输和海防建设等领域的高性能海洋工程材料逐渐为人们所认知。这种材料在海水及海洋环境中具有耐腐蚀、抗腐蚀能力强等特点,且比重轻、强度高、抗冲击、无磁、透声、膨胀系数小,能在550℃高温下和零下250℃低温下长期工作而保持性能不变,被认为是良好的海洋工程材料;同时,它也是潜入大洋7000米深处的“蛟龙号”壳体的主要材料,被称作继钢铁、铝之后21世纪最有发展前景的“第三金属”——“海洋金属”钛合金。
      随着海洋资源开发对轻质高强海洋工程材料的需求越来越高,高性能钛合金及其复合材料的制备、后续深加工制造技术也成为决定海洋科技发展和相关产业进程的核心问题。记者在采访中获悉,目前国内高性能钛合金及其复合材料制备技术还有待提高,海洋开发领域的许多重要部件仍依赖于国外进口,而深海耐压装备及海洋结构物所采用大厚度钛合金结构的焊接技术以及相应的工艺及设备的研究及开发在国内尚属空白,水下焊接技术的研究较少,现有的方法也局限在水下焊条电弧焊与高压干法水下焊接上,高性能钛合金及其复合材料特种塑性加工技术有待探索,深海防污防腐机制尚不清楚。加快高性能钛合金及其复合材料的制备、后续深加工制造技术的研发将直接制约海洋科技的发展和相关产业的进程,也直接关系到我国对海洋开发和综合利用战略目标的顺利实现。
      正是基于以上背景,以国家重大需求为己任的哈工大人在冯吉才教授牵头下,组建了“海洋工程材料及深加工技术国际联合研究中心”。他们聚焦备受关注的“第三金属”钛合金,依托前期承担国家“863计划”、国家自然基金及国家重大成果转化项目及汇聚的高水平人才队伍,加强与国际上在该领域研究处于领先地位的研究机构交流和合作,在特种钛粉制备、高性能钛材及其型板材特种成形技术、钛合金大厚磁控窄间隙高效焊接装备与工艺、钛合金防腐防污等领域开展了卓有成效的工作。

      与“第三金属”亲密接触的哈工大人

      记者在采访中了解到,早在10年前,哈工大人就开始了与“第三金属”的亲密接触。2005年,哈工大材料重点实验室课题组成功制备出了高质量的TiC颗粒和TiB晶须混杂增强的钛基复合材料,并针对其高轻度特征,开发特种工装,利用热挤压工艺制备出各种横截面 (包括管状)高性能钛合金及其复合材料型材,利用热轧制方法制备出较大尺寸的钛基复合材料板材,为其广泛的涉海工程应用奠定了基础。
      近年来,为适应国家经济发展及山东半岛蓝色经济区建设的需求,威海校区在哈工大总的发展框架下突出面向海洋的办学特色,已逐渐形成了船舶、海洋、新材料、汽车与先进制造、信息、管理等重点学科、新兴学科和基础学科构成的学科体系,实现了与校本部学科的交叉互补设置;2011年12月,威海校区船舶与海洋工程和海洋科学两个学科“985工程”建设项目顺利通过论证,纳入哈工大985重点建设学科体系,这些都为威海校区申请国家级科研平台做好了充分的准备。
      冯吉才教授介绍说,威海校区围绕海洋工程材料及深加工技术,已逐渐形成了以国家杰青为学术带头人的优势科研团队,开辟了粉末冶金技术、特种焊接技术、特种塑性加工及金属材料深海防污防腐技术为特色的研究方向,并取得了多项科研成果。例如大型、厚壁结构焊接质量及其变形控制技术的研究成果成功地解决了KM-6不锈钢真空容器、神舟号飞船大型薄壁铝合金壳体的焊接制造难题,技术水平达到了国际一流,为我国航天事业作出了贡献。校区承担涉及海洋工程材料及深加工方向的项目包括海洋焊接关键技术研究、钛基复合材料研究等国家重大需求项目,由项目支持发表高水平学术论文200余篇。
      材料科学与工程学院在依托自身优势学科的基础上,紧密贴近船舶、海洋特色学科建设,在以焊接技术与电子封装技术为主的先进制造高新技术技术领域,开展了水下焊接、防污腐蚀防护、船舶工程材料等海洋工程领域的科研工作。学院目前拥有的“山东省特种焊接技术重点实验室”、“材料加工工程”山东省重点学科、“焊接技术与表面工程”山东省工程技术中心、“焊接技术与工程”山东省特色专业等,均为科研平台的建设打下了坚实的基础。特别值得一提的是,山东省特种焊接技术重点实验室先后承担了国家“863计划”重点项目“海洋焊接关键技术研究”、“激光熔覆技术在模具修复中的应用”、“铝镁合金先进焊接技术与产业化研究”、“异种金属扩散连接技术研究”等多项课题,取得了一大批重要的研究成果,在高性能钛合金及其复合材料研究方面,实验室已具备10年的研究经验。在海洋材料防污防腐技术领域,威海校区以国外留学人员为核心成员的科研团队成功开展了环境友好型涂层涂料研究,能够替代现有的有毒涂料,有效避免涉海工程作业过程中对海洋环境的深度污染。
      冯吉才教授在采访中介绍说,威海校区近年来在焊接研究领域加快了国际交流与合作步伐,已分别与乌克兰巴顿焊接研究所、英国焊接研究所、日本大阪大学接合研究所、俄罗斯中央研究院及圣彼得堡国立技术大学材料所等科研机构签订合作协议20余项。这些国际交流与合作的成果,也将进一步推动国际合作研究中心各项工作的顺利开展。

      “第三金属”与哈工大人的“海洋梦”

      科学的战略发展规划、合理的学科建设体系、良好的科研工作氛围及大量领先的科研成果,都为“海洋工程材料及深加工技术国际合作研究中心”的获批建设奠定了坚实的基础。而研究中心的获批建设,不仅为威海校区的特色学科建设翻开了崭新的一页,也加快了哈工大人用“第三金属”焊接海洋梦想的步伐。
      冯吉才教授表示,高性能钛合金及其复合材料制备技术、厚板钛合金焊接装备及技术、板材及型材特种塑性加工技术、涉海焊接技术及深海结构物表面防污防腐技术方面的研究直接填补国内空白,在引进、吸收国外先进技术的基础上,形成自主知识产权,极大改善我国涉海工程材料及加工技术方面对国外的依赖现状,相关技术对我国海洋工程结构前期制造、后期维护及水下应急修复可提供直接支持,对于进一步推动我国深潜器设计制造计划的快速实施,进而拥有自主能力的深潜器制造技术奠定了基础。
      对于未来的发展规划,研究中心计划通过实施国际科技合作,引进消化吸收国际领先的高新技术,培育储备相关技术领域的尖端技术人才队伍,重点解决国家目前发展中的重大战略急需技术和船舶、海洋结构物领域中的工程技术难题,为我国实施海洋大开发战略提供一定的技术支撑。研究中心将紧紧围绕高性能钛合金及其复合材料制备、钛合金深潜器厚板焊接技术、特种塑性加工、水下高效湿法焊接技术及深海结构物表面防污防腐技术,坚持“积极引进,自我创新”的指导方针,最快最好地掌握国外先进核心技术,并且提高自身再创新潜力,使我国钛合金制造、深潜器厚板焊接、塑性加工、水下焊接及防污防腐技术跻身世界前列。
      长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。哈工大向深海进军的航船已鸣笛起航,“海洋工程材料及深加工技术国际合作研究中心”的获批无疑为其添加了强劲的动力。这艘航船将乘风破浪,奋勇前行,为中国海洋事业的发展作出应有的贡献。


专家参观海洋工程材料及深加工技术国际合作研究中心

编辑:刘培香 来源:哈工大报

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