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中国开展3D打印技术研究的大学分布

  2、北京:北京航空航天大学

  “瞄准前沿问题、立足国家重大的战略需求做科研。”这是北京航空航天大学材料科学与工程学院北航王华明教授及其团队多年来不懈努力的方向,也是他们未来持续发展的动力目标。

  王华明,男,1962年5月出生,汉族,四川省合江县人,中共党员。1989年毕业于中国矿业大学北京研究生部矿山机械工程摩擦学专业,获博士学位。1992年获德国洪堡基金会“洪堡基金”,并于1992.10~1994.11赴德国埃尔兰-根纽伦堡大学 金属科学与技术研究所进行国际合作研究(“洪堡学者”),回国后,到北京航空航天大学材料学院任教,先后任处理专业教研室科研副主任、主任、材料加工工程学科部主任、材料学院材料加工工程系主任、北京市特种功能能材料与表面技术重点实验室副主任等职。1991年在中国国科学院金属研究所破格晋升副研究员,1995年在北京航空航天大学破格晋升教授,1996年被评为博士生导师,现任北航材料加工工程学科责任教授、北航《蓝天计划》“蓝天学者”特聘教授。2006年受聘为北京航空航天大学材料科学与工程学院“长江学者特聘教授”。

  

北京航空航天大学王华明教授

  王华明教授主要从事以下几个方向的研究:

  提出“激光熔覆多元多相过渡金属硅化物高温耐磨耐蚀多功能涂层”研究新方向,研究出Cr3Si/Cr2Ni3Si等耐磨性能优异并同时具有“反常磨损-载荷特性”、“反常磨损-温度特性”、“不粘金属特性”等性质的过渡金属硅化物多功能涂层材料新体系10余个,系列研究论文被《Advanced Coatings & Surface Technology》国际期刊“专题报道”;

  在对高推重比航空发动机关键摩擦副零部件高温高速“超常”摩擦学行为深入研究基础上,研究出含碳量高达9~12%的“激光熔覆超高碳Cr-Ni-C高温自润滑特种耐磨涂层新材料”,在我国某新型航空发动机关键热端高温耐磨运动副零部件上得到成功应用,获“国防科学技术奖”二等奖;

  在对钛合金非接触激光熔化冶金晶体择优生长特性深入实验与理论研究的基础上,发明“定向生长柱晶钛合金激光区域约束熔铸冶金材料制备与发动机叶片等复杂零件激光直接成形新技术”,钛合金高温持久寿命提高10倍以上;

  突破飞机钛合金等高性能金属结构件激光快速成形关键技术及关键工艺装备技术,激光快速成形BT20钛合金机身关键结构件通过装机试飞前构件全部地面考核并已通过装机评审即将完成实际装机应用;将“合金超纯净精炼”、“定向凝固”、“快速凝固”等三大先进高温合金制备技术与“激光快速成形技术”有机融合为一体,提出“超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘”新思路及其近终形零件激光直接成形制造新技术,成功制造出直径达450mm的超纯净径向微细柱晶梯度组织高性能高温合金涡轮盘件;

  发明了“水冷铜模激光熔炼炉”及难熔、难加工、高活性金属材料激光熔铸材料制备与零件直接成形新工艺”,成功实现W等难熔合金及W/W5Si3等难熔金属增强超高温“原位”复合材料及其零件的激光熔铸冶金制备与成形制造,为难熔难加工高性能合金材料的制备与复杂零件成形制造找到了一条新的途径;

  发现“高Jackson因子小面晶体”光滑液-固界面及台阶生长机制对凝固冷却速度及界面过冷度的高度不敏感性,对在经典凝固理论中被广泛接受的“随凝固冷却速度或界面过冷度的增加、小面晶体液/固界面结构将由原子尺度光滑向原子尺度粗糙转变、生长机制由侧向生长向连续生长机制转变”经典凝固理论“著名推论”的适用范围进行了合理补充。

  围绕大飞机等国家重大专项及重大装备制造业发展的战略需求,北航王华明教授带领他的创新团队,“产学研”紧密结合,经10余年持续研究,自主创新,发明了系列激光成形新工艺、内部结构控制新方法和大型工程成套新装备,使我国成为迄今世界上唯一突破该技术并实现装机工程应用的国家。该成果为钛合金、超高强度钢等难加工大型复杂关键构件的高性能、短周期、低成本、快速制造提供了技术新途径,对提升我国飞机、航空发动机等重大装备研制生产能力、提高性能、降低成本,具有重大应用价值和广阔应用前景。在2012年度国家科技奖励大会上,该项成果荣获国家技术发明一等奖,同时,这也是北航9年来获得的第八项国家科技奖励一等奖。

  致力材料科学研究,组建科技创新团队

  王华明是恢复高考后入学的第3批大学生,随后又获得硕士、博士学位,完成博士后研究出站后,进入北航。1992年,他获得德国“洪堡研究奖学金”,成为北航第一位“洪堡学者”赴德国深造。完成了在德国的深造后,德国的师友诚恳地挽留他:“这里的环境、条件都比中国好,留下来吧。”王华明坚定地回答:“我是中国人,学成回国,是很正常的事情。”

  王华明从事的材料科学研究,在国家科学研究、国防建设与经济建设中占有十分重要的地位。一回国,他便组建了研究团队,开始了艰难的自主创新和研究工作。当时,实验室里连张像样的桌子都没有,可是他没有向学校、系里开口谈条件,提要求,而是自筹经费用于实验室的建设。

  10年来,王华明累积自筹经费200余万元,其中至少有20余万元是他本人的劳务费用。为了支持这位默默奉献在教学科研一线的学者,学校为他落实了“激光材料制备加工与成形制造”研究条件的建设工作,支持该建设项目进入国家“211工程”重点建设计划,很快建成了“激光材料加工与表面工程实验室”,实验室在最近实施的国家“985工程”中又被学校继续列入重点建设计划。

  刚起步的时候,他们的实验室只是北航校内一个不起眼的小院子,面积约1千平方米,天天经过门口的学生也对它难有印象。平常院子里偶见研究人员和实验工程技术人员忙碌进出,唯一引人注意的是,这个院子天天彻夜灯火通明。

  然而,就是这个不起眼的小院子,既是高性能金属材料激光制备与成形教育部创新团队的研究基地,也支撑着北京市大型关键金属构件激光直接制造工程技术研究中心和大型整体金属构件激光直接制造教育部工程研究中心两个省部级工程研究中心。在这里,王华明带领他的创新团队,“产学研”紧密结合,十几年来围绕大飞机等国家重大专项及重大装备制造业发展的战略需求,致力于飞机、发动机等装备中钛合金、超高强度钢等高性能难加工大型复杂整体关键构件激光直接制造关键技术研究,创造了一个又一个奇迹。

  谈到所取得的成绩,王华明总是感慨地说:“我们很幸运,赶上了国家拨乱反正、改革开放的大好时期,赶上了国家尊重知识、尊重人才的好政策,才有了我今天的一点点成绩,没有党的培养就没有我的今天。”

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