然而，碳纖維復(fù)合材料是典型難加工材料，加工時極易產(chǎn)生不可控的損傷，導(dǎo)致性能難以保證且會危及安全。

 

　　由大連理工大學(xué)賈振元領(lǐng)銜完成的“高性能碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)高效加工技術(shù)與裝備”，從源頭上一舉攻克高性能復(fù)材構(gòu)件低損傷數(shù)字化加工“卡脖子”難題，榮獲2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

 

　　“當(dāng)時的難點在于弄清楚問題是怎么產(chǎn)生的，因為影響碳纖維復(fù)材去除過程的因素復(fù)雜，加工損傷的產(chǎn)生隨機且不可控。” 項目第三完成人、大連理工大學(xué)教授王福吉說，沿用傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論，加工碳纖維復(fù)合材料時損傷嚴(yán)重、質(zhì)量差，難以滿足復(fù)材構(gòu)件的高性能要求。

 

　　作為團隊領(lǐng)軍人，賈振元拍板定調(diào)，“必須突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛，建立一個適應(yīng)碳纖維復(fù)合材料加工的新理論體系。”

 

　　要建立理論體系，談何容易？成百上千次實驗后，團隊揭開了碳纖維復(fù)材去除機理和加工損傷形成機制，當(dāng)力小且集中時，纖維易剪斷且損傷小。通俗來說，10微米和30微米的切深相比，前者的小切深可減少纖維界面的開裂；而當(dāng)?shù)毒邎A弧半徑小于纖維半徑時，纖維更容易被剪斷而不是折斷……

 

　　“搞科研一定要服務(wù)于國家重大需求，高校要解決企業(yè)、行業(yè)‘卡脖子’的問題, 形成基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制一條鏈的創(chuàng)新體系。”賈振元說，十幾年來，團隊在摸清機理后，建立了適應(yīng)碳纖維復(fù)合材料加工的新理論體系，通過開發(fā)工具和設(shè)計工藝的調(diào)整，實現(xiàn)了碳纖維復(fù)材的低損傷加工。

 

　　當(dāng)賈振元團隊在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域斬獲成果后，再回頭進行應(yīng)用實踐研究，就顯得游刃有余了。之后，相繼發(fā)明三類9個系列的制孔、銑削等刀具，不僅壽命高于進口刀具2—7倍，價格僅為其1/6—1/4；研發(fā)出13臺套數(shù)控加工工藝裝備，填補國內(nèi)空白，成為我國航空航天多個重點型號復(fù)合材料關(guān)鍵構(gòu)件加工的唯一裝備。

 

　　自2010年起，該項目新研制的技術(shù)裝備和刀具開始應(yīng)用，使復(fù)合材料加工損傷由原來的厘米、毫米量級減至0.1毫米內(nèi)，實現(xiàn)了從無法加工或手工加工到低損傷數(shù)字化加工的跨越，加工技術(shù)進入國際領(lǐng)先水平。

 

　　如今，在航天一院、三院、中航工業(yè)和商飛等企業(yè)中，都有他們的成果應(yīng)用。某新型航天裝備艙段、某系列直升機旋翼、大型客機復(fù)材機翼試驗件……這些關(guān)鍵構(gòu)件的加工難題，都被賈振元團隊一一攻破，為國家重點型號研制、定型及批量生產(chǎn)作出重要貢獻，提升了高端裝備的性能和核心競爭力。