西安交通大学机械工程学院教授王富
采访嘉宾简介：王富，西安交通大学机械工程学院教授。陕西西安人，德国亚琛工业大学冶金和材料科学专业博士。有丰富的单晶叶片制备工艺研究和开发经验，在叶片制备工艺、缺陷控制和设备优化方面具有深厚的理论和工业应用基础，并在国际叶片制备及材料界具有强的影响力。
远赴德国学“真经”
从科研院所离职，远赴德国深造学习制备先进高温合金单晶叶片的方法，并在全球首次提出用于制备高温合金单晶叶片的向上“抽拉法”，王富这个地道的西安人，作为西安交通大学“青年拔尖人才”人才引进的教授，对单晶叶片的研究可谓“一往情深”。
众所周知，航空发动机是飞机的心脏，而涡轮叶片就是心脏的“主动脉”。作为航空发动机热端关键部件，单晶叶片要承受超过其金属融化温度700度的高温和大约1000kg的离心拉伸应力，毫不夸张的讲，每个叶片承受的作用力就相当于1辆F1赛车的产生的马力。而目前只有少数的欧美国家能够掌握这个关键零部件的制作工艺，因此单晶叶片被称为“现代工业“皇冠上的明珠。
就是这样具有“魔力”的单晶叶片成为王富远赴德国深造学习的动力。2008年研究生刚毕业的王富就进入西安某公司做研究工程师，“当时公司的很多设备、关键技术专家都是来自国外”，王富对36氪西安介绍说。也正因如此，励志钻研、学习先进制作工艺的决心在王富心里扎了根。在一次偶然的德国亚琛首席科学家的报告会上，那些前沿、接地气的航空叶片技术和工艺制作方法激起了王富的兴趣，正是这次德国教授的科研报告会结下了王富去德国亚琛大学深造学习的机缘。
找准差距：原材料、工艺、设备急需改进
当时，国内航空领域的很多核心零件和材料制作都备受制约。以单晶叶片为例，国内行业存在两个短板：一是母合金制备方面，在原材料设计和制备方面和国际存在一定的差距；二是从制备工艺角度看，我们的自主产权设备与国际也存在一定的差距，单晶叶片制备工艺稳定性不足，因此我国在单晶叶片整个产业链条中和国际水准相比都处于劣势地位。虽然我国也可以实现部分单晶叶片的量产，但由于材料和工艺上的限制，和国际上的先进技术还有很大差距。
航空发动机是一个很复杂的系统，单晶叶片是靠近燃烧室最近的核心材料，所要承受的温度是最高的，因此对它的性能要求也非常高。但由于单晶叶片的成本非常高，国外关于单晶叶片的造价有很详细的描述“一片单晶叶片相当于一辆宝马车的价值”，而且使用寿命有限，所以国内航空发动机每次单晶叶片的更换都是一笔很大的成本支出。
正是看到了我国在相关领域的短板，更加明确了王富到德国亚琛大学深造的目标：掌握制备高性能高温合金单晶叶片的方法，提升我国在该领域的技术。
理论突破：全球首次提出单金叶片制造 “抽拉法”
即便在制造设备稳定的德国，传统的单晶叶片制作工艺也存在一定程度上的不足。传统的单晶叶片制造工艺，由于工艺方法的限制，其定向凝固界面前沿的温度梯度只能保持在2-3 K/m, 单晶叶片极易形成不可消除的冶金缺陷，导致单晶叶片的成品率大大降低；而王富在德国亚琛大学深造期间经过理论研究、摸索后，在全球首次提出了单晶叶片的“抽拉法”制作工艺，因为省去了浇注工序，陶瓷模壳可以做的相对较薄，可很大程度上提高界面前沿的温度梯度，单晶叶片的成品率也得到提升，“抽拉法”的制作工艺让单晶的残次品率从49%降低到6%。
王富在全球首次提出的制备高温合金单晶叶片的向上“抽拉法”，使制造单晶叶片的设备和工艺大为简化，综合性能大幅提高。英国皇家工程院院士、伯明翰大学教授约翰·坎贝尔认为“该技术集合了现有一切方法的一切优点”。
尽团队及自己力量 促进单晶叶片制作工艺发展
“提升单晶高温合金母合金设计和制备方法（制备技术、熔炼技术等）、定向凝固技术、加快设备的研发是推动我国高性能单晶叶片制造的关键”，王富在谈及我国单晶叶片制造发展时谈到。目前，王富教授在积极利用国家和学校的支持资金，构建研发平台，为西安打造 “硬科技之都”尽一份自己的力量。
王富所在的西安交大课题组也在研究和产业化应用新的技术制备单晶叶片，致力于解决带有复杂型腔单晶叶片的制备问题，该团队在单晶空心叶片成型和 3D 打印技术方面居国内领先水平，通过“产学研”一体，促进单晶叶片研究成果转化。
“西安有着庞大的航空产业基础，如果在西安落地单晶叶片的成品研发、生产的话，单晶叶片将在材料制备、生产制备等方面起到引领作用；后续还可以配套到西安相关的航空产业，引申出其他设备的研发、生产，对西安航空整个产业链体系的都会起到促进作用”。王富教授对西安发展单晶叶片产业有着很大期许。
相信在不久的将来，单晶叶片这颗“现代工业的皇冠”，定能在西安这片致力于打造 “硬科技之都”的沃土上开花结果。
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