重大装备在极端工况下受损怎么办?机械“修复师”如何提升部件表面性能?损伤区域如何进行高效再制造?……针对这些问题,浙工大机械学院周振宇撰写的浙江省优秀博士论文《超声滚压铝合金表面纳米梯度结构成形机理及抗腐蚀磨损行为》采用“三剑合璧”实现“伤口愈合”。
周振宇,浙工大机械工程专业2019级硕博连读博士研究生曾获浙江工业大学十佳学术之星,连续三年获得研究生国家奖学金,获2024年中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖,在国际主流刊物上发表SCI论文20余篇,出版中英文专著各一部,授权国家发明专利20余件。
对他而言,专业基础课程的学习,是打开科研之门的第一把钥匙。老师们富有逻辑、层层递进的教学设计,带领他徜徉于工程科学理论和工程专业技术知识的海洋,引导他发问与反思,逐步形成工程设计与制造的思辨能力。
大二选定导师并进入课题组后,他把问题从工厂车间带进实验室,设计实验,制样、做表征,又将研究成果从实验室带到组会上讨论,最后把方案送进车间,在越来越多的实战实练中,他逐渐喜欢上了科学研究工作。
“我是浙工大人,这十年的学习生活不仅助我夯实知识基础,也点燃了我的学术理想。”周振宇如是说道。航天、国防等装备的工作环境,正向深空、深海、深地、极速等苛刻工况迁移。装备表面服役性能要求大大提高,涂层、铸件等部件表面的“原生”微缺陷在高压、高温和复杂应力的作用下被放大,微观损伤的累积与扩展导致关重件提前失效……针对这些问题,他将“超声滚压铝合金表面纳米梯度结构成形机理及抗腐蚀磨损行为”作为自己的研究主题并开始寻找答案。
随着实验数据的积累,如何有效地进行数据处理和分析,成为他遇到的一大难题。在表面改性与摩擦学领域,实验结果往往受到多种因素影响,如表面粗糙度、残余应力、材料的微观结构等,导致实验数据呈现出较大的离散性,特别是在多场耦合作用下,材料表面微观结构的变化复杂多样,常规的统计分析或数据拟合手段很难全面反映复杂的物理过程。为此,周振宇深入学习了机器学习和大数据分析方法,尝试寻找更有效的数据挖掘手段,揭示实验背后的物理机制。
“科研道路是曲折的,持续学习就是最好的解法。”经过长期研究,他提出了声电力协同均质化制造技术,将超声振动、脉冲电流与表面滚压工艺相结合,犹如“三剑合璧”:表面滚压实现纳米化,超声振动引入深层残余压应力,脉冲电流促进元素均匀扩散,在多场耦合作用下,材料表面不仅构筑了纳米梯度结构,还实现了微缺陷的自愈合。这项技术使材料抗磨损能力提升一倍,疲劳寿命实现十倍跨越式增长,相应的成果也以论文和专利的形式呈现。
“只有站在巨人的肩膀上,吃透每一个细节,一步一个脚印,才能走得更远。”从本科到硕博连读,他也曾有过动摇和彷徨的“黑暗时刻”。课题进展到第二年年底,他因尚未取得高质量成果而陷入自我怀疑。朴钟宇教授引导他转换思维,对选题方法、撰文逻辑等难题给予细心指导,勉励他:“付出和收获总有时差,做好当下是最佳解法。”无数次当面指导、电话沟通使他重拾信心,愈发坚定自己脚下的路。“科研是一条充满挑战的道路,每当我迷茫或遇到困境时,总能在恩师那里找到答案。”周振宇感慨道。
未来,他将继续深耕于表面改性与摩擦学领域,致力于声电力协同制造技术的优化与应用。奔跑吧,“摩”拳“擦”掌的少年!