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發(fā)布日期:2024-03-25 來源:湖北省科協(xié)調宣部、武漢科技報
助推中國鑄造從“大國”變?yōu)閺妵浫A中科技大學教授周建新
華中科技大學教授周建新,高端智能制造領域的武漢最美科技工作者!為實現(xiàn)鑄造業(yè)工業(yè)軟件的自主可控,他和團隊歷經(jīng)數(shù)十年的長期產(chǎn)學研攻關,攻克了鑄造工藝全流程缺陷定量預測難、復雜生產(chǎn)模式下生產(chǎn)全流程單件化質量管理與問題追溯難等技術難題。
2023年9月,湖北省科技廳發(fā)布入庫湖北省實驗室亮點科技成果名單(第一批),53項科技成果被納入省實驗室亮點科技成果庫,其中包括周建新教授團隊的成果“高性能復雜鑄造輕合金材料與控形控性工業(yè)軟件”。
近日,記者對這位以實驗室為家的教授進行了專訪。
解決國家急需 攻克航空發(fā)動機關鍵技術
1993年,周建新考進華中理工大學(現(xiàn)華中科技大學)學習鑄造專業(yè)。從此,在母校一路攻讀,一直到十年后取得博士學位并留校。2004年,年僅29歲的他被破格升為副教授,2009年晉升教授,半年后又順利晉升為博士生導師。
21世紀經(jīng)濟的飛速發(fā)展,催生了我國航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展,大飛機/大運載等項目成為國家重點工程。然而這些項目也對傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了新的技術挑戰(zhàn),如航空發(fā)動機鈦合金機匣等。
2010年,國內鈦合金鑄造領頭羊單位——北京航空材料研究院研制新一代鈦合金機匣鑄件,縮孔縮松、卷氣夾渣等缺陷導致廢品率高,100%讓步使用。由于該鑄件有126道成形工序,流程超210天,經(jīng)驗試錯無法解決該類鑄件高品質成形的急需,困難重重。
鑒于周建新及團隊在鑄造數(shù)值模擬領域的影響力,航材院向周建新尋求合作,開展鈦合金機匣鑄件缺陷控制研究工作。初次接觸該零件,周建新發(fā)現(xiàn)其幾何模型標準文件大于100兆,遠超一般鑄件水平(≤10兆)。為此,周建新不畏困難與艱辛,身先士卒,多次往返武漢與北京,進行鈦合金機匣鑄件特征研究,研發(fā)了自主知識產(chǎn)權鈦合金機匣鑄件專用的數(shù)值模擬與缺陷預測系統(tǒng)。
以實驗室為家,最終團隊通過近百輪的數(shù)值模擬與近百TB數(shù)據(jù)的工藝優(yōu)化,完成了新一代鈦合金機匣鑄件的缺陷控制與工藝優(yōu)化,使該類鑄件缺陷降低了75%,使我國成為繼美國之后,全球第二個掌握大型復雜鈦合金機匣整體鑄造技術的國家,解決了國家急需。
理論聯(lián)系實踐 鑄造從經(jīng)驗走向科學
研制過程中,周建新和團隊推動鑄造技術“數(shù)字化+信息化”,研發(fā)了華鑄系列工業(yè)軟件以及“1+N”模式數(shù)字化鑄造創(chuàng)新平臺,應用于航空、航天等領域高性能復雜鑄件生產(chǎn)企業(yè)共計800余家。
在液態(tài)金屬充型凝固過程模擬方面,他建立了基于有限差分復合網(wǎng)格技術的溫度場、流動場及其耦合數(shù)學模型,突破傳統(tǒng)的均勻網(wǎng)格與非均勻網(wǎng)格二者只取其一的思路,首次創(chuàng)新性地將復合網(wǎng)格技術應用于鑄造過程數(shù)值模擬,提出并實現(xiàn)了縮松縮孔等缺陷定量化預測模型。在熔煉環(huán)節(jié),周建新開發(fā)出了鑄造計算機爐料配比“華鑄FCS”軟件系統(tǒng)。東風汽車有限公司采用該軟件后,對商用車鑄造一廠某靜壓造型線進行了改進,大大提高了生產(chǎn)效率等。
“企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品,為社會創(chuàng)造價值,追求的是利潤;我們做科研,探索未知領域,為社會獲取知識,追求的是創(chuàng)新。我們只有把獲取的新知識應用到實際、敢于實踐,才能為社會創(chuàng)造更多的財富。”周建新說道。
年復一年,理論聯(lián)系實踐。周建新把科研推到一線,承擔了一個個國家級、省部級科研項目。他負責的華鑄軟件團隊2022年入選了由中國產(chǎn)學研合作促進會評選的《創(chuàng)新 使命 擔當——中國產(chǎn)學研百佳科技創(chuàng)新團隊》。他個人獲國家科技進步二等獎2項,成果入選2022年“科創(chuàng)中國”先導技術榜,使鑄造從經(jīng)驗走向了科學。