焊接是一項有廣闊發(fā)展前景的制造技術(shù)，任何新材料可焊性差就難有廣泛的應(yīng)用前景。21世紀(jì)是新材料輩出的世紀(jì)，很多新材料的連接需要發(fā)展新的焊接技術(shù)。焊接同時也是一項多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù)，它涉及能源、冶金、材料、電子、力學(xué)等學(xué)科，有大量的技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)前沿問題。 　　哈工大材料學(xué)院現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室的前身是始建于1952年的焊接專業(yè)，也是國內(nèi)第一個焊接專業(yè)、全國第一批研究生教育試點單位及第一批博士點授權(quán)單位。1986年被評為全國首批重點學(xué)科，1989年在焊接專業(yè)的基礎(chǔ)上籌建國家重點實驗室，1995年通過國家驗收并正式對外開放，2003年通過科技部組織的首次評估，今年3月6日通過科技部的第二次評估，是國內(nèi)焊接領(lǐng)域唯一的國家重點實驗室。

　　與實驗室主任剛鐵面對面

　　記者：請您介紹一下現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室成立的背景。

　　剛鐵：焊接是應(yīng)用最廣泛、最重要的材料永久連接方法，也是現(xiàn)代制造尤其是重大裝備制造不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。有數(shù)字顯示，西方工業(yè)國家鋼產(chǎn)量的50%—60%需要焊接；中國2007年鋼產(chǎn)量4.9億噸，約半數(shù)需要焊接。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足1克的微電子元件，從水下到太空、從民用產(chǎn)品到軍用裝備都離不開焊接技術(shù)。

　　記者：現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室的主要研究目標(biāo)是什么？

　　剛鐵：實驗室的主要研究目標(biāo)是面向國際焊接科技前沿，開展具有前瞻性和創(chuàng)新性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究；圍繞國民經(jīng)濟建設(shè)和國家安全重大需求，加強焊接先進技術(shù)攻關(guān)；參與國家與國防重大項目，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)及重大裝備，注重工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化；推進國際間合作，提高實驗室國際影響力；力爭把實驗室建設(shè)成為具有國際先進水平的焊接科學(xué)技術(shù)研究和高級人才培養(yǎng)基地。

　　針對焊接領(lǐng)域的重大科學(xué)和技術(shù)前沿問題，圍繞我國國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國防安全的需求，結(jié)合本實驗室的基礎(chǔ)和學(xué)科優(yōu)勢，實驗室自1995年開放運行以來，始終將研究方向定位在先進焊接技術(shù)領(lǐng)域的幾個緊密相關(guān)的重要目標(biāo)上。

　　實驗室在學(xué)術(shù)委員會的指導(dǎo)下，重點在5個方面開展研究：

　　高效焊接方法及過程智能控制，重點研究焊接熱源物理基礎(chǔ)與能量傳輸機理、高效高能焊接方法；熔滴過渡、熔池行為與焊縫成形控制；焊接過程質(zhì)量傳感與智能控制；焊接機器人與自動化系統(tǒng)集成技術(shù)及裝備。

　　焊接結(jié)構(gòu)可靠性與質(zhì)量評價，重點研究焊接接頭的力學(xué)行為；焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形控制；連接接頭的自動化檢測與分析；智能化質(zhì)量評價與仿真；結(jié)構(gòu)可靠性與壽命評估。

　　新材料及異種材料連接的內(nèi)容包括，重點研究新材料、異種材料的連接性及界面行為；超聲、擴散、自蔓延高溫合成等新連接方法；連接過程的數(shù)值模擬及接頭質(zhì)量控制。

　　微連接與電子封裝，重點研究微細(xì)材料連接界面行為分析方法、原子尺度潤濕性及釬料合金設(shè)計；微系統(tǒng)封裝、微連接新方法；新型封裝結(jié)構(gòu)、大功率LED封裝；可靠性與失效分析。

　　表面改性與延壽技術(shù)，重點研究電子束表面強化與鍍膜；激光熔覆與表面合金化；等離子體噴涂﹑燒結(jié)與刻蝕；等離子體離子注入與沉積技術(shù)以及各種材料表面改性與延壽工藝。

　　記者：本實驗室在國內(nèi)外相同學(xué)科領(lǐng)域?qū)嶒炇抑械牡匚缓妥饔萌绾危?BR>
　　剛鐵：實驗室自建成以來，進行了大量的科學(xué)技術(shù)研究和高級人才培養(yǎng)工作，在航天、國防和國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。已成為我國進行焊接應(yīng)用基礎(chǔ)研究、焊接先進技術(shù)攻關(guān)、焊接工程應(yīng)用和高級焊接人才培養(yǎng)的重要基地。從這里走出的學(xué)生遍布全國航天、航空、造船、汽車和工程機械等各個領(lǐng)域。

　　經(jīng)過十幾年的建設(shè)與發(fā)展，實驗室已成為國內(nèi)外公認(rèn)的我國在焊接領(lǐng)域的代表單位；開創(chuàng)了我國焊接領(lǐng)域一些重要學(xué)術(shù)方向，為我國焊接領(lǐng)域的學(xué)科建設(shè)發(fā)揮了引領(lǐng)作用；為我國國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)特別是航天和武器裝備的跨越式發(fā)展起到了支撐作用。

　　在科學(xué)研究方面，實驗室注重加強基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究與創(chuàng)新，推動焊接技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。在多熱源復(fù)合增強機制、陶瓷與金屬潤濕機理和焊接熱源模型等方面的研究中取得了一系列創(chuàng)新性研究成果。

　　實驗室圍繞國防建設(shè)的需求，針對研制和生產(chǎn)存在的技術(shù)瓶頸，開展了大量的應(yīng)用基礎(chǔ)和工程化技術(shù)的研究，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，為產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)順利實施起到了關(guān)鍵支撐和保障作用。

　　實驗室在機器人自動化焊接生產(chǎn)的計算機輔助設(shè)計和優(yōu)化、空間曲面焊縫離線編程、三維焊縫跟蹤等技術(shù)方面取得了技術(shù)突破，實現(xiàn)了運載火箭發(fā)動機關(guān)鍵部件的自動化焊接。

　　在突出國防特色，為航天和武器裝備做出貢獻的同時，實驗室還積極推動產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，在國民經(jīng)濟建設(shè)中也發(fā)揮了重要作用。其中，焊接應(yīng)力變形控制、模擬仿真等研究成果在葛蘭灘、南山等大型電站水輪機轉(zhuǎn)輪，礦山裝備工程等方面得到成功應(yīng)用；微連接與電子封裝方面的有關(guān)成果已經(jīng)用于某公司的微磁頭生產(chǎn)線；焊接專家系統(tǒng)軟件在幾十家軍工和民品企業(yè)中廣泛推廣應(yīng)用；表面噴涂與改性等方面的研究成果促成了產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，在新型陶瓷軸承、耐磨復(fù)合鋼板、高表面硬度軋輥及噴涂設(shè)備開發(fā)等方面已簽訂多個合作項目；基于系統(tǒng)集成技術(shù)，完成了吉林油建金屬結(jié)構(gòu)廠大型容器焊接生產(chǎn)線建設(shè)。

　　實驗室加強創(chuàng)新基地建設(shè)，引領(lǐng)和拓展了焊接學(xué)科的發(fā)展。目前已經(jīng)形成了國家重點實驗室、國防科技應(yīng)用研究中心等多個創(chuàng)新基地，為培養(yǎng)研究型高級人才提供了一流的平臺。實驗室擁有的焊接專業(yè)為教育部唯一批準(zhǔn)的列入招生目錄本科專業(yè)，所制定和實施的人才培養(yǎng)計劃、教學(xué)體系等在本領(lǐng)域起到了示范作用。根據(jù)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家戰(zhàn)略需求，實驗室2007年申請建立國防特色緊缺專業(yè)——電子封裝技術(shù)專業(yè)已經(jīng)獲得教育部的批準(zhǔn)，成功地實現(xiàn)了焊接學(xué)科向先進工業(yè)領(lǐng)域的拓展和學(xué)科交叉。

　　記者：目前，實驗室取得了哪些重大成果？

　　剛鐵：近年來，實驗室在應(yīng)用基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵焊接技術(shù)等領(lǐng)域開展了深入研究和攻關(guān)，取得了一些代表性研究成果。主要有以下幾個方面：

　　電弧焊作為一種廣泛使用的焊接工藝，一直在生產(chǎn)中占有重要的地位。隨著各種新材料、新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，對焊接工藝提出了新的要求。實驗室在焊接電弧復(fù)合基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵焊接新技術(shù)等方面開展了深入的研究，豐富和拓展了焊接電弧理論。提出和發(fā)明的焊接新技術(shù)已成功地應(yīng)用到產(chǎn)品研制和生產(chǎn)中，提高了焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率。陶瓷、金屬間化合物、復(fù)合材料、鋁合金及鈦合金等輕質(zhì)高強材料正在成為國防及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)材料，由于其材料物理化學(xué)性質(zhì)的特殊性，采用常規(guī)的連接方法很難實現(xiàn)可靠連接。實驗室針對不同類型的輕質(zhì)高強材料連接的問題及需求，在連接界面結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤濕及接頭質(zhì)量控制等方面進行了深入細(xì)致的研究，提出了一系列有價值、有理論指導(dǎo)意義的新方法、新思想，取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，對解決工程實際問題起到了重要的支撐作用。

　　焊接技術(shù)是裝備制造和產(chǎn)品總裝的基本手段，優(yōu)質(zhì)高效焊接技術(shù)始終是生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，實驗室針對載人航天、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟建設(shè)中存在的技術(shù)瓶頸，開展了大量的應(yīng)用基礎(chǔ)和工程化技術(shù)的研究，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，研制成功了多種重大裝備，榮獲了國家科技進步二等獎。

　　在微連接領(lǐng)域，實驗室開展了電子封裝微細(xì)材料連接界面行為、微連接接頭微觀力學(xué)行為、可靠性與失效分析、微連接新方法、綠色釬焊技術(shù)等方面的研究，開辟了微米及納米尺度材料連接的新方向。

　　在等離子體表面處理及工程應(yīng)用領(lǐng)域，利用表面改性技術(shù)、薄膜技術(shù)和涂鍍層技術(shù)，獲得材料和結(jié)構(gòu)的綜合性能。實驗室針對離子體表面處理研究中的難題和挑戰(zhàn)進行了深入的研究，提出了“有限鞘層碰撞”和“非均勻等離子體均勻注入”等新的理論模型，開發(fā)了“本體表面高耐磨梯度復(fù)合涂層”等新技術(shù)手段，設(shè)計了新的功能膜層和“長壽命陰極弧”等離子體源。取得的研究成果已得到應(yīng)用，研制的設(shè)備已經(jīng)出口到新加坡、香港等國家和地區(qū)。

　　記者：作為實驗室主任，您對國家重點實驗室建設(shè)有什么建議？下一步有哪些計劃？

　　剛鐵：實驗室下一步將繼續(xù)瞄準(zhǔn)國際科技前沿，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域出一些創(chuàng)新成果；還將在國家重大工程中繼續(xù)發(fā)揮作用，取得更多的標(biāo)志性成果。此外，實驗室還將繼續(xù)發(fā)揮國防特色優(yōu)勢，并在民用產(chǎn)品和國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

　　實驗室實錄 焊接領(lǐng)域的科技之旅

　　在3月春日的午后，記者跟隨哈爾濱工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室的高洪明教授，在這所國內(nèi)唯一的焊接領(lǐng)域的國家級實驗室經(jīng)歷了一次別開生面的科技之旅。

　　我們首先來到的是無損檢測與評價實驗室，這里也是焊接接頭的“體檢”室。屋子里與計算機相連的是一個魚缸大小的器皿，一塊尺子大小的鐵塊像病人一樣乖乖地“躺”在水中央，正在接受超聲波掃描。看起來可能和想象中的焊接有些遠(yuǎn)，通過這臺設(shè)備，就可用一個小小的探頭，在不破壞工件的情況下對它的內(nèi)部進行缺陷檢測，然后交出有關(guān)缺陷類型、尺寸和位置等問題的詳細(xì)“體檢”報告。

　　瞧，這和醫(yī)院里給病人做的B超沒啥兩樣吧？

　　隨著高洪明，我們又來到了高效化及質(zhì)量控制研究室。可不能小瞧了這屋子的“鋼鐵戰(zhàn)士”們，好多技術(shù)領(lǐng)先的高效焊接方法如雙絲焊、活性化鎢極氬弧焊、變極性等離子弧焊等都是在它們身上攻克的。他們在這所實驗室中同時還開展快速成形與修復(fù)、焊接自動化系統(tǒng)集成與應(yīng)用等研究，而且在很多方面取得了國際水平的研究成果。

　　接著我們又來到了高洪明負(fù)責(zé)的智能焊接實驗室。現(xiàn)在的機器人能替代焊工做很多工作，特別是那些重復(fù)率高的活兒，機器人的穩(wěn)定性和效率更讓人信賴。這里的機器人都是全副武裝，雖然沒有人類的眼耳口鼻，但干起活來還真是有板有眼