本刊記者 宋 潔

交大與法國(guó)液化空氣科技合作

焊接是在高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個(gè)整體的操作方法。焊接不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接，因而已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、海洋開(kāi)發(fā)、汽車(chē)制造、石油化工、航天技術(shù)、原子能、電力、電子技術(shù)等部門(mén)。上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陸?zhàn)┙淌跐撔性谶@一領(lǐng)域20余載，取得了一定的成果。陸?zhàn)┏恋碇t穩(wěn)的氣度，對(duì)他來(lái)說(shuō)，事業(yè)不僅是一份眷戀，更是一份信仰。

投身焊接，結(jié)出碩果

陸?zhàn)?987年畢業(yè)于上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程系焊接專業(yè)，本科畢業(yè)后繼續(xù)攻讀碩士學(xué)位，1990年2月碩士畢業(yè)后留校任教。工業(yè)化社會(huì)的快速發(fā)展敦促焊接技術(shù)的更新?lián)Q代，當(dāng)時(shí)我國(guó)的焊接能力仍然存在許多薄弱的環(huán)節(jié)，這也堅(jiān)定了陸?zhàn)┯幸环鳛榈臎Q心，思慮之后他決定繼續(xù)深造，師從中國(guó)焊接數(shù)值模擬開(kāi)拓者汪建華教授，在日本大阪大學(xué)接合所進(jìn)行焊接數(shù)值模擬的研究，并于2000年2月順利獲得材料學(xué)博士學(xué)位。多年的理論學(xué)習(xí)為陸?zhàn)┙窈蟮拇笳谷_打下了堅(jiān)定地基礎(chǔ)。

目前，大多數(shù)的焊接或其它熱加工變形及應(yīng)力數(shù)值仿真主要基于熱彈塑性計(jì)算，材料的性能隨溫度變化。相變是鋼結(jié)構(gòu)熱加工變形中的微觀過(guò)程，它對(duì)于熱加工結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力作用不容忽視。陸?zhàn)⑾嘧冃袨榭紤]進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力預(yù)測(cè)中，取得了突出的成果。實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)鋼、耐熱鋼焊接殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)，并將計(jì)算模型應(yīng)用到三峽升船機(jī)齒條的感應(yīng)淬火，為感應(yīng)淬火工藝的優(yōu)化和齒根淬火開(kāi)裂的防止提供了理論指導(dǎo)。傳統(tǒng)的熱彈塑性方法盡管計(jì)算精度高，但耗時(shí)長(zhǎng)，很難及時(shí)為工程設(shè)計(jì)提供有效幫助。基于此問(wèn)題，陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)提出了殘余應(yīng)變有限元法進(jìn)行大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接變形工程預(yù)測(cè)，為大量工程提供了理論指導(dǎo)，關(guān)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)高精度焊接變形有限元預(yù)測(cè)技術(shù)得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

微連接接頭的可靠性問(wèn)題隨著焊料無(wú)鉛化的推進(jìn)，成為近十年中的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。自2004年以來(lái)，陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)著手研究微焊點(diǎn)組織和性能的多尺度模擬技術(shù)。探討了微焊點(diǎn)的界面反應(yīng)，集中分析不同焊料成分對(duì)界面產(chǎn)物及缺陷的影響，電遷移、熱老化過(guò)程中界面相的形成與演變、缺陷的形成與擴(kuò)展等。與此同時(shí)，借助納尺度模擬方法及多物理場(chǎng)模擬技術(shù)，對(duì)物相、缺陷等相關(guān)的形成機(jī)理進(jìn)行了闡釋，在國(guó)際期刊上發(fā)表了十余篇高水平論文，為世界焊接技術(shù)的發(fā)展留下“中國(guó)足跡”。

交大與東京計(jì)裝科技合作

精益求精，勇于創(chuàng)新

焊接殘余應(yīng)力與變形在高精度、高安全性結(jié)構(gòu)制造中，是必須重視的關(guān)鍵因素之一，特別是隨著高強(qiáng)度鋼的推廣應(yīng)用，對(duì)應(yīng)力與變形的預(yù)測(cè)需求越來(lái)越突出。陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力與變形的理論研究與測(cè)試工作，曾獲得多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金的資助，如“低合金高強(qiáng)鋼焊接過(guò)程固態(tài)相變力學(xué)行為研究”、“復(fù)雜結(jié)構(gòu)高精度焊接變形預(yù)測(cè)技術(shù)”、“考慮熱效應(yīng)的柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模理論和實(shí)驗(yàn)研究”、“基于粘彈塑性理論局部焊后熱處理新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究”?？蒲薪M在做科研的同時(shí)也與企業(yè)保持密切的合作，陸?zhàn)┳鳛橹饕?fù)責(zé)人應(yīng)用焊接模擬技術(shù)為日本大金空調(diào)公司解決當(dāng)前空調(diào)焊接方面的問(wèn)題以及提供技術(shù)儲(chǔ)備，至今已完成了7項(xiàng)課題，并兩次獲得大金方面頒發(fā)的“成果獎(jiǎng)”。從2010年開(kāi)始，科題組與東京計(jì)裝、法國(guó)液化空氣等國(guó)外公司開(kāi)展了聯(lián)合研究，至今也分別完成了3個(gè)項(xiàng)目，出色的技術(shù)成果讓外國(guó)企業(yè)刮目相看，至今雙方仍保持密切的合作。

在國(guó)內(nèi)，陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)毫不懈怠，加快了研究步伐，大力發(fā)展焊接數(shù)值模擬技術(shù)，豐富傳統(tǒng)的焊接數(shù)值模型，與上海寶鋼集團(tuán)公司開(kāi)展了“多絲埋弧焊熱源模型與溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)技術(shù)”項(xiàng)目研究，提出了反演算法與智能優(yōu)化算法的熱源模型參數(shù)預(yù)測(cè)模型，通過(guò)對(duì)焊接溫度場(chǎng)的預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了多絲埋弧焊的工藝試驗(yàn)指導(dǎo)。與上海江南造船（集團(tuán)）有限公司開(kāi)展了“船體結(jié)構(gòu)焊接變形預(yù)測(cè)系統(tǒng)”項(xiàng)目研究，發(fā)展了固有應(yīng)變理論，實(shí)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)焊接中角焊縫引起的局部“魚(yú)骨狀”變形的預(yù)測(cè)，為甲板等船體結(jié)構(gòu)的工藝優(yōu)化提供了指導(dǎo)。此外，奉行科研服務(wù)于社會(huì)的宗旨，團(tuán)隊(duì)數(shù)年來(lái)一直與上海電氣集團(tuán)旗下公司、中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第708研究所、上海航天設(shè)備有限公司等企業(yè)展開(kāi)科研業(yè)務(wù)合作，為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、規(guī)范制訂、生產(chǎn)制造提供技術(shù)支持，解決實(shí)際問(wèn)題，這為社會(huì)帶來(lái)了一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

挑戰(zhàn)自我，翻新篇章

已經(jīng)為社會(huì)帶來(lái)巨大效益的陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)并未裹足不前，多年從事焊接過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬工作，讓陸?zhàn)┰诤附討?yīng)力應(yīng)變、材料相變與組織預(yù)測(cè)、多場(chǎng)耦合等數(shù)值模擬領(lǐng)域等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，陸?zhàn)┰阪嚮附硬牧鲜а恿鸭y領(lǐng)域和組合建模方法及其在焊接力學(xué)分析中的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行新的探索。陸?zhàn)┘皥F(tuán)隊(duì)對(duì)690鎳基合金焊材FM 52和600鎳基合金焊材FM 82的DDC敏感性和形成機(jī)制進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)FM 82所焊試樣在1100℃作用4%變形量后可以清晰的看到高溫失延裂紋大多起源于三叉晶界處并在晶界處開(kāi)裂，證實(shí)了晶界滑移在裂紋生成中的作用。在一系列實(shí)驗(yàn)表征的基礎(chǔ)上，將晶體塑性理論引入到鎳基焊接材料高溫失延裂紋的起裂和裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬中，探討了大小角度晶界，晶體取向、焊接應(yīng)力狀態(tài)等因素對(duì)失延裂紋形成的影響，發(fā)展了焊接裂紋微觀尺度模擬技術(shù)及失延裂紋形成評(píng)定方法。

未來(lái)，陸?zhàn)⒃趧澗€S T F研究方法、納米氧化物顆粒增強(qiáng)、增韌作用機(jī)制、焊縫晶體塑性模型等方面開(kāi)展相應(yīng)的研究，此外，他也將在利用組合模型以實(shí)現(xiàn)焊接變形、應(yīng)力、裂紋模擬的結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化建模等方面進(jìn)行專研。

科研本身是一件枯燥的工作，但每一個(gè)成果都是對(duì)科研人員最好的獎(jiǎng)勵(lì)。在中國(guó)的焊接發(fā)展歷程上，陸?zhàn)┠暙I(xiàn)自己的才智和辛勤，讓這份古老的技術(shù)彰顯著新時(shí)代的光芒，科研旨在服務(wù)民生，正是由于這些辛苦奉獻(xiàn)的科研工作者奮斗在第一線，才挺起中華民族工程羸弱的脊梁。