中國網武漢6月12日訊 今天上午，湖北省科學技術獎勵大會在武漢召開。華中科技大學機械學院張海鷗教授帶領團隊研發的金屬微鑄鍛同步複合增材製造技術與裝備，獲得2019年度湖北省技術發明獎一等獎，張海鷗教授還在大會上發言（相關報道——應勇：以創新驅動發展新成績譜寫湖北高品質發展新篇章）。就在前不久，該團隊研發的“大型複雜高端零件微鑄鍛同步超短流程製造技術與裝備”提名2020年度國家技術發明獎一等獎。
獲得20余項專利，整體技術居於國際領先水準
金屬3D列印“微鑄鍛”技術由張海鷗團隊潛心攻關近20年，在國際上首次實現了多自由度協同、組織性能優異、品質穩定可靠的微鑄鍛同步複合增材製造，有力支撐了我國大型高端裝備自主創新，有望引領短流程製造技術革命和傳統工業綠色轉型升級。
湖北省技術發明獎一等獎給張海鷗教授團隊的頒獎評語中寫道：“該技術在技術原理、工藝及裝備等方面取得突出創新，在國內外首次研製成功微鑄鍛合一裝備，獲得20余項專利等多項創新性成果，整體技術居於國際領先水準。”
張海鷗認為，科學的重大發現將顯著改變人類的思想觀念，技術的重大發明將改變人類的生活和生産方式。如今，科研基礎條件大大改善，大力發展原創技術、實現産業化應用正當其時。
“金屬3D列印‘微鑄鍛’顛覆了國內外傳統機械製造工藝流程和裝備，有望結束傳統重工業製造方式，破解了複雜大型零件製造的‘卡脖難題’，將‘臟、重、險’的傳統工業生産方式變為‘潔、輕、安’的美好生産方式。有望開闢中國領先於世界水準的綠色製造新時代。”張海鷗説。
曾研製首臺世界最大鍛件的3D列印裝備
2000年初，張海鷗與王桂蘭夫婦便開始踏上金屬3D列印事業的漫漫征途。2009年，張海鷗開始構想如何讓金屬3D列印制件具備鍛件性能，使之能應用於高端領域。“當時，很多同行在這裡受阻或認可了3D列印不能列印鍛件的論斷。”張海鷗偏偏要去挑戰這樣一個大家都覺得不能完成的事。
張海鷗與和桂蘭夫婦。 資料圖
經過無數次磨難與失敗，2016年，張海鷗團隊終於研發出首臺世界最大鍛件的3D列印裝備，該裝備突破了“鑄鍛同步、控形控性、缺陷監測、自主修復”等難題，研製出世界最大鍛件（16m2）的3D列印短流程製造裝備，並列印出全球第一批鍛件：鐵路關鍵部件轍叉與重載超長導軌、C919承力件、超高壓耐蝕高精度異型殼體。
“我們將原先需要8萬噸力才能完成的動作，降低到八萬分之一，也就是不到1噸的力即可完成，節能高達90％。”張海鷗説，“經過驗證，鍛件疲勞壽命超過國際航空鍛件水準，且成形效率為國外頂級水準的3倍。”
可為大型螺旋槳製造提供“中國方案”
金屬3D列印“微鑄鍛”技術不僅在“上天”的航空航太關鍵部件製造中大有可為，在“入海”的船舶潛艇製造中同樣有用武之地。
使用金屬3D列印“微鑄鍛”技術製造大型螺旋槳葉，將自動化焊接技術、多軸聯動數控加工技術複合，同時使用微鑄鍛技術，在微區鑄造的基礎上，加入微區鍛造，能夠優化材料的綜合機械性能。經綜合檢驗，已進入規模化生産及實際應用階段。
王桂蘭教授介紹，在攻克了大型艦船用螺旋槳的製造難題後，他相繼“啃下”了大型超高壓泵及高低頻重載複雜鍛件製造的硬骨頭，為船舶和核電等提供更為強勁、穩定的中國動力。
2016年以來，張海鷗團隊利用金屬3D列印“微鑄鍛”技術為合作單位研製多種推進器和動載承力的關鍵部件。
金屬3D列印“微鑄鍛”技術破解了複雜大型零件製造的“卡脖難題”，對國之重器的自主創新意義重大。相關産品已應用於大型飛機、航空發動機、燃氣輪機、航太、船舶、先進軌道交通、核電等多個大國重器的裝備製造領域。
“未來隨著各種新金屬材料的出現，我們將進一步拓展適用增材製造的金屬材料性能數據庫。此次獲得湖北省發明獎一等獎代表了業界對我們的肯定，這是一個新的起點。”張海鷗説。
（成國煌）