徐錦泱：科研路上的奔跑者

李玉芹

航空、航天、交通等領(lǐng)域的高端裝備，質(zhì)量越輕就跑得越快、飛得越遠(yuǎn)，有效載荷也就越大。

那么，該如何減輕重量？

巧妙的設(shè)計與輕質(zhì)的材料成為減輕重量的兩種途徑。復(fù)合材料因具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞及性能可設(shè)計等優(yōu)點，成為最具潛力的工程材料，并被廣泛地應(yīng)用到航空航天制造業(yè)中。然而，光有好材料還不行，加工技術(shù)必須要跟得上。“復(fù)合材料雖采用近凈工藝成型，但仍需經(jīng)過切邊、制孔等系列機(jī)械加工才能連接裝配，用到高端裝備上。”上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院特別副研究員徐錦泱說。

作為一個從小就對機(jī)械加工飽含濃厚興趣的人，現(xiàn)在的他正埋身于復(fù)合材料/金屬疊層結(jié)構(gòu)精密制孔與專用刀具開發(fā)的研究領(lǐng)域里探索耕耘，追求成為一個披荊斬棘的科研工作者。他說，既然選擇了科研這條路，并在自己所喜歡的領(lǐng)域里，就得風(fēng)雨兼程，就得為滿足國家需求不斷向前。

一馬當(dāng)先的科研趕路人

在復(fù)合材料家族里，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）因輕巧又具備高比強(qiáng)度、高比模量，且易實現(xiàn)材料與結(jié)構(gòu)整體同步制造，已成為高端裝備減重增效的優(yōu)選材料。“碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能，如高比模量、高比強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性、低熱膨脹系數(shù)等，在工業(yè)界獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。作為結(jié)構(gòu)材料，它通常與金屬合金組成疊層結(jié)構(gòu)，在減輕重量的同時利用材料的不同特點獲得更優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，因此可以滿足大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件在極端服役條件下對性能和輕量化的要求。”徐錦泱說。

然而，復(fù)合材料是一種難加工材料。尤其是用于飛機(jī)機(jī)翼和尾翼的碳纖維復(fù)合材料與金屬合金組成的疊層結(jié)構(gòu)中，在裝配過程中需要加工大量的鉚接和螺接孔。由于碳纖維復(fù)合材料層間結(jié)構(gòu)特點和兩種材料性能的巨大差異，使得疊層制孔質(zhì)量難以保證且刀具磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致復(fù)合材料加工過程中很容易產(chǎn)生毛刺、撕裂、分層等損傷。這些損傷會影響連接件的承載性能、疲勞壽命和可靠性。因此，研究復(fù)合材料疊層結(jié)構(gòu)高效、高質(zhì)量制孔技術(shù)對其產(chǎn)品連接強(qiáng)度、剛度、安全性以及提高飛機(jī)的機(jī)械性能都具有非常重要的意義。在國家自然科學(xué)基金項目“CFRP/合金疊層結(jié)構(gòu)制孔界面缺陷物理建模與數(shù)值仿真研究”中，徐錦泱對航空領(lǐng)域復(fù)合材料/金屬合金制孔缺陷開展了一系列的研究。

在實際生產(chǎn)過程中，復(fù)合材料/金屬合金常通過一體化制孔方式來提高疊層連接孔的同軸度和加工效率。然而由于復(fù)合材料和金屬合金具有相異的物理力學(xué)性能和切削加工性，疊層結(jié)構(gòu)在鉆削力熱耦合作用下極易產(chǎn)生嚴(yán)重的制孔缺陷。雖然，當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者已在復(fù)合材料/金屬合金制孔缺陷、工藝參數(shù)和刀具性能評價等方面開展了一系列研究工作，但現(xiàn)有研究仍較多集中在疊層材料鉆削進(jìn)出口缺陷及復(fù)合材料分層損傷上，對于疊層界面鉆削缺陷形成機(jī)理、疊層本構(gòu)建模、界面缺陷仿真預(yù)測、評價與抑制仍缺乏系統(tǒng)深入的研究。

因此，在該項目中，徐錦泱針對當(dāng)前航空制造領(lǐng)域存在的有關(guān)疊層界面缺陷抑制理論指導(dǎo)缺失、疊層切削本構(gòu)模型與界面缺陷預(yù)測模型缺乏，以及疊層界面制孔裝配工藝適配性差等問題，準(zhǔn)備開展CFRP/合金制孔界面缺陷物理建模與數(shù)值仿真的研究，通過建立適用于疊層界面切削缺陷預(yù)測的本構(gòu)模型與有限元仿真模型，從微細(xì)觀尺度揭示CFRP/合金界面缺陷形成機(jī)制，建立疊層制孔界面缺陷評價體系并制定低缺陷鉆孔工藝方案?！跋Ｍ覀兊难芯磕軌驗閷崿F(xiàn)大型飛機(jī)疊層結(jié)構(gòu)件精密制孔裝配工藝規(guī)范化提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐?！毙戾\泱如是說。

徐錦泱對記者說，做工程科學(xué)的人，總希望自己做的事情能有意義，把自己的研究和國家需求結(jié)合起來，瞄準(zhǔn)工程無法解決、制約行業(yè)發(fā)展的“卡脖子”問題?，F(xiàn)在，徐錦泱以國家需求為先導(dǎo)，在自己的研究領(lǐng)域憑著“螞蟻啃骨頭”的精神，“啃”出一項項科研成果。除了國家自然科學(xué)基金“CFRP/合金疊層結(jié)構(gòu)制孔界面缺陷物理建模與數(shù)值仿真研究”項目外，針對航天領(lǐng)域現(xiàn)存的有關(guān)衛(wèi)星桁架及框架復(fù)合材料/金屬疊層制孔精度低、刀具壽命短、加工成本高、生產(chǎn)效率低及制孔理論與工藝指導(dǎo)缺乏等技術(shù)問題，徐錦泱在項目“復(fù)合材料/金屬疊層結(jié)構(gòu)精密制孔與刀具開發(fā)研究”中又以常用疊層結(jié)構(gòu)CFRP/鈦合金及CFRP/鋁合金為研究對象，開展疊層制孔基礎(chǔ)切削機(jī)理、疊層制孔專用刀具設(shè)計及精密制孔工藝的研究。在研究中，徐錦泱制定了適用于疊層結(jié)構(gòu)高效精密制孔工藝方案一套，把復(fù)合材料/金屬鉆孔效率提高了50%以上，為我國航天制造領(lǐng)域疊層結(jié)構(gòu)精密切削加工提供了理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐。在上海市浦江人才計劃項目“基于航空疊層結(jié)構(gòu)CFRP/Ti的高效精密制孔研究”中，針對疊層結(jié)構(gòu)CFRP/Ti的各向異性特性和難加工性，徐錦泱以鉆削制孔為研究對象，開展航空疊層結(jié)構(gòu)高效精密加工研究，以此助力我國飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展。

愿學(xué)生都能成為頂梁柱

在“市場經(jīng)濟(jì)”的語境下，情懷是以精神滿足而非功利得失作為人生選擇標(biāo)準(zhǔn)的一種美好品質(zhì)，它使人們將個人志趣抱負(fù)融合于國家、人民的需要和對科學(xué)的追求之中，來產(chǎn)生持久動力，戰(zhàn)勝各種艱難險阻。對徐錦泱來說，把科研做好需要堅守情懷，讓他在科學(xué)研究的前進(jìn)途中充滿力量，無懼前行。也正是把科研做好的這份情懷，讓他在教學(xué)中也傾注心血，無私付出。

現(xiàn)在，徐錦泱肩上擔(dān)負(fù)的不僅有科研的重任，還有培育領(lǐng)域英才的使命。他告訴記者，作為老師，他希望學(xué)生都能接下自己手中的“這一棒”，希望他們都能成為科研領(lǐng)域的頂梁柱。因此，在教學(xué)上，徐錦泱針對工程學(xué)科特點，在本科生培養(yǎng)上，重視培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)與技能；并在此基礎(chǔ)上，拓展學(xué)生的知識面，為學(xué)生講授機(jī)械傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)、企業(yè)加工機(jī)械制造，乃至自動化控制等知識。同時，在教學(xué)中，徐錦泱重視培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐動手能力，讓每個學(xué)生在做中學(xué)?！霸谄綍r，我要求我的學(xué)生以團(tuán)隊分組的形式完成各種課程項目，讓他們在動手的過程中鞏固所學(xué)的知識?！倍诖T士與博士培養(yǎng)方面，徐錦泱則注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科敏感度。他說，在碩士生與博士生進(jìn)入課題組之后，他會給他們做一些學(xué)術(shù)前沿報告，讓他們了解研究領(lǐng)域的熱難點。此外，徐錦泱還定期組織碩博士生開展學(xué)術(shù)交流活動，讓大家進(jìn)行思想碰撞，深度交流學(xué)習(xí)。

徐錦泱還注重對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。他說，在創(chuàng)新跑出“加速度”的今天，在人人都談創(chuàng)新的時代，創(chuàng)新來源于工程實踐，需要從源頭抓起，創(chuàng)新要注重原始創(chuàng)新和基礎(chǔ)理論創(chuàng)新，再以基礎(chǔ)理論促進(jìn)應(yīng)用創(chuàng)新；同時，也要注重國際標(biāo)準(zhǔn)的制定及參與，因為只有這樣才能從一個跟蹤者邁向創(chuàng)新引領(lǐng)者。徐錦泱表示，身為科技人員，對于如何邁向創(chuàng)新之路，他有一種使命感、責(zé)任感和緊迫感。雖然創(chuàng)新之路艱難重重，但他仍在不斷訓(xùn)練創(chuàng)新思維，也在不斷朝著這條路奔跑。

干一行愛一行。在復(fù)合材料和疊層結(jié)構(gòu)精密加工研究中，徐錦泱充滿了熱情與激情。所以，一路走來的困難都成了他前進(jìn)路上的助推力。展望未來，徐錦泱說，在目前的研究基礎(chǔ)上，他還要開辟新的研究方向，如微細(xì)加工、表面工程、多尺度制造等。

哲學(xué)家薩特曾說：“世界上有兩樣?xùn)|西是亙古不變的，一是高懸在我們頭頂上的日月星辰，一是深藏在每個人心底的高貴信仰。”一直以來，為滿足國家需求不怠探索，便是徐錦泱心中的信仰和追求，讓他在科研路上不斷修煉和升華著自己，讓他越走越快，也越走越寬廣。