大連理工大學有這樣一支科研團隊，他們在碳纖維增強樹脂基復合材料加工領(lǐng)域堅持自主創(chuàng)新，走出了一條產(chǎn)學研合作的新路。1月8日，這支以大連理工大學教授賈振元為首的科研團隊憑借“高性能碳纖維復合材料構(gòu)件高質(zhì)高效加工技術(shù)與裝備”項目摘取2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

　　直面難題

　　傳統(tǒng)加工方式嚴重制約了碳纖維復合材料的推廣應用。為此，賈振元團隊研究多學科交叉融合，開辟了適應碳纖維復合材料加工的新理論體系

　　民航客機結(jié)構(gòu)重量每降低1％，其油耗可減少3％至4％；高鐵每減重1％，其能耗可減少6％至7％……

　　對于“一克重就是一克金”的高端裝備領(lǐng)域來說，不管是天上飛的，還是地上跑的，只有減輕重量，才能提高結(jié)構(gòu)效率、提升裝備性能。

　　為此，一場由“減重”而引發(fā)的先進材料之爭早已蔓延全球。“碳纖維復合材料作為高端裝備領(lǐng)域減重增效的優(yōu)選材料，其用量越多，表明裝備性能越先進。”賈振元說。

　　然而，工藝技術(shù)的滯后難以支撐材料的創(chuàng)新運用，這讓碳纖維復合材料一經(jīng)亮相就遇上了不小的難題。賈振元告訴經(jīng)濟日報記者，傳統(tǒng)加工只能采取手工方式，低質(zhì)低效，加工構(gòu)件極易出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層等損傷，并且加工損傷是隨機的、不可控的，達不到碳纖維復合材料構(gòu)件的高性能要求，嚴重制約了材料的推廣應用。

　　“從2005年到2009年，我們雖然也曾較好地解決了若干航空航天企業(yè)復合材料構(gòu)件加工中遇到的難題，但是加工質(zhì)量提升到一定程度就受限，原因在于工程中沿用的是傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論，但碳纖維復合材料的特性和結(jié)構(gòu)與之完全不同，是典型的難加工材料。”團隊骨干高航說。

　　經(jīng)過反復研討，賈振元果斷提出：“必須突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛，開辟和建立適應碳纖維復合材料加工的新理論體系、從理論到工程同時解決問題的研究思路。”

　　要建立理論體系，必須在前人的基礎(chǔ)上有所突破。實踐上的難題倒逼賈振元團隊在基礎(chǔ)理論研究上開疆拓土，重新打造一番新天地。為此，團隊加大材料、力學、機械等多學科交叉融合的研究力度，從碳纖維復合材料特性上和材料去除過程中徹底弄清楚加工損傷產(chǎn)生的原因，進而研究低損傷加工的原理和構(gòu)件高性能的保證方法。

　　啃硬骨頭，打攻堅戰(zhàn)。終于，賈振元團隊在一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得了突破，揭示出碳纖維復合材料去除機理和加工損傷的形成機制，提出了針對碳纖維復合材料加工的切削理論，建立了切削力和切削過程動態(tài)仿真模型，實現(xiàn)了切削理論的源頭創(chuàng)新。