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助推中國鑄造從“大國”變?yōu)閺?qiáng)國——記華中科技大學(xué)教授周建新

華中科技大學(xué)教授周建新，高端智能制造領(lǐng)域的武漢最美科技工作者！為實(shí)現(xiàn)鑄造業(yè)工業(yè)軟件的自主可控，他和團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)數(shù)十年的長期產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，攻克了鑄造工藝全流程缺陷定量預(yù)測難、復(fù)雜生產(chǎn)模式下生產(chǎn)全流程單件化質(zhì)量管理與問題追溯難等技術(shù)難題。

2023年9月，湖北省科技廳發(fā)布入庫湖北省實(shí)驗(yàn)室亮點(diǎn)科技成果名單（第一批），53項(xiàng)科技成果被納入省實(shí)驗(yàn)室亮點(diǎn)科技成果庫，其中包括周建新教授團(tuán)隊(duì)的成果“高性能復(fù)雜鑄造輕合金材料與控形控性工業(yè)軟件”。

近日，記者對這位以實(shí)驗(yàn)室為家的教授進(jìn)行了專訪。

解決國家急需 攻克航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)

1993年，周建新考進(jìn)華中理工大學(xué)(現(xiàn)華中科技大學(xué))學(xué)習(xí)鑄造專業(yè)。從此，在母校一路攻讀，一直到十年后取得博士學(xué)位并留校。2004年，年僅29歲的他被破格升為副教授，2009年晉升教授，半年后又順利晉升為博士生導(dǎo)師。

21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，催生了我國航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展，大飛機(jī)/大運(yùn)載等項(xiàng)目成為國家重點(diǎn)工程。然而這些項(xiàng)目也對傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金機(jī)匣等。

2010年，國內(nèi)鈦合金鑄造領(lǐng)頭羊單位——北京航空材料研究院研制新一代鈦合金機(jī)匣鑄件，縮孔縮松、卷氣夾渣等缺陷導(dǎo)致廢品率高，100%讓步使用。由于該鑄件有126道成形工序，流程超210天，經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)無法解決該類鑄件高品質(zhì)成形的急需，困難重重。

鑒于周建新及團(tuán)隊(duì)在鑄造數(shù)值模擬領(lǐng)域的影響力，航材院向周建新尋求合作，開展鈦合金機(jī)匣鑄件缺陷控制研究工作。初次接觸該零件，周建新發(fā)現(xiàn)其幾何模型標(biāo)準(zhǔn)文件大于100兆，遠(yuǎn)超一般鑄件水平（≤10兆）。為此，周建新不畏困難與艱辛，身先士卒，多次往返武漢與北京，進(jìn)行鈦合金機(jī)匣鑄件特征研究，研發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)鈦合金機(jī)匣鑄件專用的數(shù)值模擬與缺陷預(yù)測系統(tǒng)。

以實(shí)驗(yàn)室為家，最終團(tuán)隊(duì)通過近百輪的數(shù)值模擬與近百TB數(shù)據(jù)的工藝優(yōu)化，完成了新一代鈦合金機(jī)匣鑄件的缺陷控制與工藝優(yōu)化，使該類鑄件缺陷降低了75%，使我國成為繼美國之后，全球第二個(gè)掌握大型復(fù)雜鈦合金機(jī)匣整體鑄造技術(shù)的國家，解決了國家急需。

理論聯(lián)系實(shí)踐 鑄造從經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)

研制過程中，周建新和團(tuán)隊(duì)推動(dòng)鑄造技術(shù)“數(shù)字化+信息化”，研發(fā)了華鑄系列工業(yè)軟件以及“1+N”模式數(shù)字化鑄造創(chuàng)新平臺，應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域高性能復(fù)雜鑄件生產(chǎn)企業(yè)共計(jì)800余家。

在液態(tài)金屬充型凝固過程模擬方面，他建立了基于有限差分復(fù)合網(wǎng)格技術(shù)的溫度場、流動(dòng)場及其耦合數(shù)學(xué)模型，突破傳統(tǒng)的均勻網(wǎng)格與非均勻網(wǎng)格二者只取其一的思路，首次創(chuàng)新性地將復(fù)合網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用于鑄造過程數(shù)值模擬，提出并實(shí)現(xiàn)了縮松縮孔等缺陷定量化預(yù)測模型。在熔煉環(huán)節(jié)，周建新開發(fā)出了鑄造計(jì)算機(jī)爐料配比“華鑄FCS”軟件系統(tǒng)。東風(fēng)汽車有限公司采用該軟件后，對商用車鑄造一廠某靜壓造型線進(jìn)行了改進(jìn)，大大提高了生產(chǎn)效率等。

“企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值，追求的是利潤；我們做科研，探索未知領(lǐng)域，為社會(huì)獲取知識，追求的是創(chuàng)新。我們只有把獲取的新知識應(yīng)用到實(shí)際、敢于實(shí)踐，才能為社會(huì)創(chuàng)造更多的財(cái)富。”周建新說道。

年復(fù)一年，理論聯(lián)系實(shí)踐。周建新把科研推到一線，承擔(dān)了一個(gè)個(gè)國家級、省部級科研項(xiàng)目。他負(fù)責(zé)的華鑄軟件團(tuán)隊(duì)2022年入選了由中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)評選的《創(chuàng)新 使命 擔(dān)當(dāng)——中國產(chǎn)學(xué)研百佳科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)》。他個(gè)人獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，成果入選2022年“科創(chuàng)中國”先導(dǎo)技術(shù)榜，使鑄造從經(jīng)驗(yàn)走向了科學(xué)。