西安交通大學機械工程學院教授王富
採訪嘉賓簡介：王富，西安交通大學機械工程學院教授。陝西西安人，德國亞琛工業大學冶金和材料科學專業博士。有豐富的單晶葉片製備工藝研究和開發經驗，在葉片製備工藝、缺陷控制和設備優化方面具有深厚的理論和工業應用基礎，並在國際葉片製備及材料界具有強的影響力。
遠赴德國學“真經”
從科研院所離職，遠赴德國深造學習製備先進高溫合金單晶葉片的方法，並在全球首次提出用於製備高溫合金單晶葉片的向上“抽拉法”，王富這個地道的西安人，作為西安交通大學“青年拔尖人才”人才引進的教授，對單晶葉片的研究可謂“一往情深”。
眾所周知，航空發動機是飛機的心臟，而渦輪葉片就是心臟的“主動脈”。作為航空發動機熱端關鍵部件，單晶葉片要承受超過其金屬融化溫度700度的高溫和大約1000kg的離心拉伸應力，毫不誇張的講，每個葉片承受的作用力就相當於1輛F1賽車的產生的馬力。而目前只有少數的歐美國家能夠掌握這個關鍵零部件的製作工藝，因此單晶葉片被稱為“現代工業“皇冠上的明珠。
就是這樣具有“魔力”的單晶葉片成為王富遠赴德國深造學習的動力。2008年研究生剛畢業的王富就進入西安某公司做研究工程師，“當時公司的很多設備、關鍵技術專家都是來自國外”，王富對36氪西安介紹說。也正因如此，勵志鑽研、學習先進製作工藝的決心在王富心裡紮了根。在一次偶然的德國亞琛首席科學家的報告會上，那些前沿、接地氣的航空葉片技術和工藝製作方法激起了王富的興趣，正是這次德國教授的科研報告會結下了王富去德國亞琛大學深造學習的機緣。
找準差距：原材料、工藝、設備急需改進
當時，國內航空領域的很多核心零件和材料製作都備受制約。以單晶葉片為例，國內行業存在兩個短板：一是母合金製備方面，在原材料設計和製備方面和國際存在一定的差距；二是從製備工藝角度看，我們的自主產權設備與國際也存在一定的差距，單晶葉片製備工藝穩定性不足，因此我國在單晶葉片整個產業鏈條中和國際水準相比都處於劣勢地位。雖然我國也可以實現部分單晶葉片的量產，但由於材料和工藝上的限制，和國際上的先進技術還有很大差距。
航空發動機是一個很複雜的系統，單晶葉片是靠近燃燒室最近的核心材料，所要承受的溫度是最高的，因此對它的性能要求也非常高。但由於單晶葉片的成本非常高，國外關於單晶葉片的造價有很詳細的描述“一片單晶葉片相當於一輛寶馬車的價值”，而且使用壽命有限，所以國內航空發動機每次單晶葉片的更換都是一筆很大的成本支出。
正是看到了我國在相關領域的短板，更加明確了王富到德國亞琛大學深造的目標：掌握製備高性能高溫合金單晶葉片的方法，提升我國在該領域的技術。
理論突破：全球首次提出單金葉片製造 “抽拉法”
即便在製造設備穩定的德國，傳統的單晶葉片製作工藝也存在一定程度上的不足。傳統的單晶葉片製造工藝，由於工藝方法的限制，其定向凝固界面前沿的溫度梯度只能保持在2-3 K/m, 單晶葉片極易形成不可消除的冶金缺陷，導致單晶葉片的成品率大大降低；而王富在德國亞琛大學深造期間經過理論研究、摸索後，在全球首次提出了單晶葉片的“抽拉法”製作工藝，因為省去了澆注工序，陶瓷模殼可以做的相對較薄，可很大程度上提高界面前沿的溫度梯度，單晶葉片的成品率也得到提升，“抽拉法”的製作工藝讓單晶的殘次品率從49%降低到6%。
王富在全球首次提出的製備高溫合金單晶葉片的向上“抽拉法”，使製造單晶葉片的設備和工藝大為簡化，綜合性能大幅提高。英國皇家工程院院士、伯明翰大學教授約翰·坎貝爾認為“該技術集合了現有一切方法的一切優點”。
盡團隊及自己力量 促進單晶葉片製作工藝發展
“提升單晶高溫合金母合金設計和製備方法（製備技術、熔鍊技術等）、定向凝固技術、加快設備的研發是推動我國高性能單晶葉片製造的關鍵”，王富在談及我國單晶葉片製造發展時談到。目前，王富教授在積極利用國家和學校的支持資金，構建研發平臺，為西安打造 “硬科技之都”盡一份自己的力量。
王富所在的西安交大課題組也在研究和產業化應用新的技術製備單晶葉片，致力於解決帶有複雜型腔單晶葉片的製備問題，該團隊在單晶空心葉片成型和 3D 打印技術方面居國內領先水平，通過“產學研”一體，促進單晶葉片研究成果轉化。
“西安有著龐大的航空產業基礎，如果在西安落地單晶葉片的成品研發、生產的話，單晶葉片將在材料製備、生產製備等方面起到引領作用；後續還可以配套到西安相關的航空產業，引申出其他設備的研發、生產，對西安航空整個產業鏈體系的都會起到促進作用”。王富教授對西安發展單晶葉片產業有著很大期許。
相信在不久的將來，單晶葉片這顆“現代工業的皇冠”，定能在西安這片致力於打造 “硬科技之都”的沃土上開花結果。
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