金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)專利技術(shù)綜述

劉昌碩

摘? 要：文章對(duì)金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行了分析與統(tǒng)計(jì)，并對(duì)專利技術(shù)進(jìn)行技術(shù)分解，獲得國(guó)內(nèi)外歷年申請(qǐng)量、重要申請(qǐng)人分布，分析了國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)模式。我國(guó)在該領(lǐng)域可以做到自給自足，該領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)一種高校主導(dǎo)型的狀態(tài)，企業(yè)與高校之間的合作仍需加強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：金屬構(gòu)件;殘余應(yīng)力;無(wú)損檢測(cè);專利技術(shù)

中圖分類號(hào)：T-18? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）26-0015-02

Abstract： This paper analyzes and statistics the patent applications in the field of nondestructive testing of residual stress of metal components， decomposes the patent technology， obtains the number of domestic and foreign applications and the distribution of important applicants， and analyzes the domestic application modes. China can achieve self-sufficiency in this field， which presents a university-led developmentstate in China， and the cooperation between enterprises and universities still needs to be strengthened.

Keywords： metal component; residual stress; non destructive testing; patent

引言

殘余應(yīng)力是構(gòu)件力學(xué)性能最主要的影響因素之一，如拉伸殘余應(yīng)力會(huì)降低拉伸屈服極限、提高壓縮屈服極限，壓縮殘余應(yīng)力正好相反;宏觀殘余應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生形變、并影響疲勞壽命，微觀殘余應(yīng)力導(dǎo)致組織內(nèi)產(chǎn)生微裂紋發(fā)生脆性破壞[1]。因此在工程設(shè)計(jì)中掌握殘余應(yīng)力的作用特點(diǎn)以及其在各個(gè)截面形式構(gòu)件中的大小和分布模式就顯得尤為重要。本文重點(diǎn)分析了金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)的專利技術(shù)情況，從該領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn)、專利申請(qǐng)勢(shì)態(tài)、重要申請(qǐng)人等方面進(jìn)行了分析。本文選取的專利數(shù)據(jù)源為DWPI和CNABS專利數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 專利發(fā)展?fàn)顩r

技術(shù)分支：根據(jù)原理和結(jié)構(gòu)的不同，技術(shù)分解如表1所示。

表1 技術(shù)分解

2 專利分析

2.1 專利申請(qǐng)量分析

通過(guò)對(duì)申請(qǐng)日或優(yōu)先權(quán)日字段的統(tǒng)計(jì)分析，得到金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)的專利申請(qǐng)量年度分布圖，如圖1所示，有關(guān)金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在1974年左右，經(jīng)過(guò)10余年的發(fā)展，全球年度申請(qǐng)量在1987年首次突破20件，達(dá)到28件，而整個(gè)20世紀(jì)全球年度申請(qǐng)量最多的一年是1990年，這一年的申請(qǐng)量為35件，進(jìn)入21世紀(jì)后，金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已得到長(zhǎng)足的發(fā)展，21世紀(jì)的前十年，全球年度申請(qǐng)量的平均值為24.3件，而從2010年起到2015年，申請(qǐng)量連續(xù)5年上升，2015年的申請(qǐng)量已達(dá)到93件，這是由于中國(guó)申請(qǐng)量的迅速增加導(dǎo)致的。

2.2 專利技術(shù)分解分析

金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)各技術(shù)分支的申請(qǐng)量如圖2所示。由圖可知，磁性法、衍射法、超聲波法呈現(xiàn)三足鼎立的趨勢(shì)，其中衍射法最多，占比為36%，超聲波法占比最少，但也有30%，從各技術(shù)分支的申請(qǐng)量占比來(lái)看，基本上體現(xiàn)了金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)各相關(guān)技術(shù)的科技含量排布。

2.3 申請(qǐng)人專利分析

由圖3可知，在前10排名中，來(lái)自日本的申請(qǐng)人最多，占據(jù)4席，其后依次是中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)，而來(lái)自中國(guó)的北京理工大學(xué)擁有最多的專利申請(qǐng)量，達(dá)到了36件，其中大多數(shù)申請(qǐng)來(lái)自我國(guó)無(wú)損檢測(cè)專家徐春廣教授的課題組;而對(duì)比前10排名中的中國(guó)申請(qǐng)人和外國(guó)申請(qǐng)人，可以發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的申請(qǐng)人均是高校，外國(guó)的申請(qǐng)人均是公司，因此在專利的經(jīng)濟(jì)價(jià)值轉(zhuǎn)化方面，我國(guó)的申請(qǐng)會(huì)有較大概率弱于外國(guó)的申請(qǐng)。

從圖4可以看到，國(guó)內(nèi)前十位申請(qǐng)人中占據(jù)大多數(shù)席位的還是高校，相關(guān)行業(yè)的公司和研究所各只占一席，這可能是由于金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)涉及的理論知識(shí)較多且科技含量較高，而目前中國(guó)的科研力量和資源還是主要集中在高校，因此該領(lǐng)域的研究還是由高校來(lái)承擔(dān);此外，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人中排名第4，這和國(guó)家近些年對(duì)航空航天事業(yè)，尤其是國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)項(xiàng)目的大力發(fā)展不無(wú)關(guān)系，在航空航天設(shè)備中，金屬構(gòu)件的使用量非常高，殘余應(yīng)力的檢測(cè)和消除關(guān)系著設(shè)備的安全，因而檢測(cè)金屬構(gòu)件中殘余應(yīng)力是航空航天工業(yè)中一個(gè)重要的研究課題。

如圖5所示，在金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的主要類型為大專院校，占比58.27%，以企業(yè)為申請(qǐng)人的申請(qǐng)量占比29%，而科研單位僅占比8.4%，正如前文所說(shuō)，本領(lǐng)域多數(shù)專利掌握在高校手中，不利于專利價(jià)值的轉(zhuǎn)化，與國(guó)外形成了鮮明的對(duì)比，并且從側(cè)面證明了國(guó)內(nèi)企業(yè)在金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究還較為薄弱，技術(shù)積累還遠(yuǎn)不如國(guó)外企業(yè)，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力的無(wú)損檢測(cè)為產(chǎn)品提供了質(zhì)量保障，因此國(guó)內(nèi)企業(yè)若想要進(jìn)一步提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，還需要在該領(lǐng)域多下功夫，而為了節(jié)約科研資源，提高科研效率，國(guó)內(nèi)企業(yè)可以多與高校開(kāi)展校企合作，將學(xué)校的科研成果應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中，達(dá)到雙贏的局面。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn)、技術(shù)分支、專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)，以及重要申請(qǐng)人等方面進(jìn)行了綜述。從整體看來(lái)，金屬構(gòu)件殘余應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域從19世紀(jì)70年代開(kāi)始，經(jīng)過(guò)了四十余年的技術(shù)演進(jìn)，技術(shù)逐步趨于成熟。該技術(shù)在中國(guó)雖然起步于19世紀(jì)80年代末，起步雖晚，但是發(fā)展迅速，目前技術(shù)上我國(guó)已經(jīng)基本可以做到自給自足;此外，該領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)一種高校主導(dǎo)型的狀態(tài)，企業(yè)與高校之間的合作仍需加強(qiáng)，從而真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]付學(xué)義，劉莉.殘余應(yīng)力的危害及對(duì)策[J].包鋼科技，2006，32（增刊1）：82-84.