王富：擦亮現代工業“皇冠上的明珠”

王富展示高溫合金單晶葉片。 記者 侯燕妮攝

學人小傳

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。他有豐富的單晶空心葉片製備工藝研究和開發經驗，在空心葉片製備工藝、缺陷控制和裝置最佳化方面具有深厚的理論和工業應用基礎，並在國際空心葉片製備及材料界具有很強影響力。王富在全球首次提出了用於製備高溫合金單晶葉片的向上抽拉法，使裝置和工藝大為簡化，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”。

航空發動機被譽為現代工業的“皇冠”，單晶葉片精密鑄造則是航空發動機及重型燃機葉片製備的核心技術，被形象地稱為“皇冠上的明珠”。單晶葉片的鑄造工藝直接決定了航空發動機的效能，是一個國家航空工業水平的顯著標識之一。半個世紀以來，為攻克該難題全球無數科學家前赴後繼為之努力。1月25日，記者見到西安交通大學機械工程學院教授王富，聽他講述自己一路走來的科研歷程，感受一顆熱烈跳動的報國心。

2015年獲得德國亞琛工業大學博士學位後，王富留在該校鑄造研究所從事先進航空和燃氣輪機用單晶葉片領域的研究。就在一切都順風順水地向前發展時，王富卻選擇回國，“如果有一天我國某新型發動機上，有我作的一點貢獻，我這輩子都值得了。”如今，新階段伊始，他眼前的征途是星辰大海。

奮鬥是青春的底色

碩士研究生畢業後，王富滿懷迷茫走向工作崗位，在科研院所和政府機關短暫的工作經歷，讓他的人生規劃在一點點地調整中更加清晰，最終作出遠渡重洋求學的決定。

2011年12月平安夜，鐘錶指標已接近半夜12時，王富戀戀不捨地放下手中的葉片模型，帶著滿腦子問題起身離開實驗室。寒風吹來，冷得他直打哆嗦。“叮叮噹，叮叮噹”，歡樂的樂曲飄來，“今天是聖誕節了啊！”王富這才記起。看到別人家庭團聚，溫馨歡樂的場景讓他鼻子微微發酸，加快腳步離開了。凌晨4時又要起來做實驗，他沒有太多傷感的時間。

這個平安夜向前推兩個月，王富來到德國亞琛工業大學攻讀該校冶金和材料科學專業博士。德國導師說，王富要在一年半的時間裡做出成績，才能留下。否則，必須離開。同時，他還面臨著另外一個迫在眉睫的困難——語言關。上午學德語，下午做科研。異國他鄉求學的孤苦被繁重的學習任務沖淡許多。

“我才學了不到三個月，導師就讓我在一個重要的學術會議上作報告。我準備了很久，把涉及的專業詞彙都背熟了。但是，在最後的提問環節，有人問了一個關於加熱線圈功率的問題。加熱線圈那個詞的德語我聽不懂，提問者整整問了6遍。沒有一個人提醒我。就那樣，我在臺子上被晾了15分鐘。”王富回憶學語言的日子。受到這次打擊後，他就利用各種時間學習德語，在公園裡和老頭老太太聊、去商場和售貨員聊，在生活中利用一切機會練習口語。

失敗者各有不同，成功者卻大多相似。憑著超人的勤奮和執著，王富挺過了這段時間，綜合能力有了很大提高。他不僅達到德語專業八級水平，而且科研上有突破性進展，被允許留下繼續學習。

“我的目標很明確，就是要學到製備高效能高溫合金空心葉片的方法。”王富說，這是他能堅持下來的原因所在。在這所久負盛名的工科學校，他用4年的時間讀完8年的課程，成為同級學生裡第一個畢業的學生。

自主創新攀高峰

德國亞琛工業大學鑄造研究所所長對這位個子不高、眼神堅定的年輕人印象深刻。在4年裡，他親眼見證了王富一步步成長為高溫合金定向凝固方向和葉片製造技術方向的青年專家。

高溫合金單晶葉片是航空發動機及燃氣輪機的熱端靠近燃燒室的核心部件，其抗高溫、抗強腐蝕和高強度效能是決定航空發動機和燃氣輪機壽命的關鍵因素之一。而高溫合金單晶葉片中的缺陷控制和組織控制則是決定其效能的主要因素。

“單晶葉片製備的關鍵在於兩點：合金設計和製備工藝。就像炒菜，有菜有鍋，但炒出來的菜味道不同，差別就在工藝上。”王富形象地說。為此，他進行了很多嘗試。

在基礎理論研究方面，王富提出很多重要觀點。“雀斑”是一種形象的表述，用來描述鑄件的宏觀缺陷。該缺陷一旦形成，會對單晶葉片效能產生很大破壞。王富在世界範圍內首次發現，該缺陷不僅會出現在表面，而且會產生於合金與陶瓷型芯的內表面，最終影響產品的質量。此外，他還新命名了一種新型冶金缺陷——“馬賽克”缺陷。王富的“航空發動機高溫材料/先進製造及故障診斷科學基礎”課題，獲得國家自然科學基金，此專案將系統展開鎳基高溫合金“馬賽克”缺陷及其控制研究，可以豐富單晶葉片冶金缺陷的理論體系，為我國高效能單晶葉片的製備和先進航空發動機效能的提高提供理論和技術基礎。

在生產工藝研究方面，王富在全球首次提出了用於製備高溫合金單晶葉片的向上抽拉法。與傳統方法相比，該方法使裝置和工藝大為簡化，綜合性能大大提高，並能從本質上消除“雀斑”缺陷。

該技術的研究成果在學術期刊上發表後，王富收到英國皇家工程院院士、伯明翰大學教授約翰·坎貝爾的來信，坎貝爾教授對該研究成果給予高度評價，認為“該技術集合了現有一切方法的一切優點”。這種全新的生產工藝，因其具有良好的高溫合金單晶成型能力及良好的工業應用前景，吸引了世界著名的定向凝固裝置製造商德國ALD真空工業股份公司進行投資和聯合開發。初步實驗結果顯示，葉片雜晶缺陷率由以前的49%降到了6%，讓業內為之震驚。

科技報國終不悔

在德國工作期間，王富先後主持和參與3項德國科研基金會專案及7項企業合作專案，包括專案實施方案設計、實施過程控制和結果分析。在國際頂級冶金工程學術期刊上發表25篇文章，撰寫英文專著1部，獲批中國專利6項。

王富揣著製造高效能單晶高溫合金空心葉片的“寶匣”準備回國，一起合作的以色列工程師知道這個訊息後，坦白地說：“富，我不希望在中國看到你。”言下之意，就是說王富回到中國將會對他的國外同行形成挑戰。而王富則認為，這是來自同行的認可。

王富回到祖國以後，他那副蒼老了許多的模樣讓他的愛人大吃一驚，她心疼地說：“你走之前挺帥、挺青春的。現在頭髮少了，人也滄桑了很多。”雖然心疼，但是妻子一直默默理解和支援著丈夫的事業。

“為了國家的利益，使自己的一生變為有用的一生，縱然只能效綿薄之力，我也會熱血沸騰。”俄國作家果戈理的話語深深震撼著無數人的內心，也是王富一直未敢忘記的初衷。

目前，世界上只有少數發達國家掌握著高效能單晶葉片的生產技術。此外，由於單晶葉片製備技術的戰略意義，該技術一直被各技術擁有國限制和封鎖。

“花再大的代價也買不來航空發動機先進的設計、試驗、製造、材料技術，尤其是在高溫端使用的鎳基高溫合金單晶葉片是不可替代的，唯一的出路就是堅定不移地走自主創新之路。”王富說，他已經制定了新的規劃：響應國家“兩機”專項的發展戰略需求，在現有研究基礎上，結合快速陶瓷鑄型製備技術與傳統單晶葉片製備工藝，開發出全新的、革命性的單晶空心葉片製備技術，進而依託該技術製備出高效能的單晶高溫合金空心葉片。

“西安交通大學機械製造系統工程國家重點實驗室具有良好的科研基礎，我想把兩個平臺的優勢結合起來，推動新工藝在我國的工程化生產。”王富說，雖然自主創新時間緊、任務重，但是不能心急。首先要客觀認識到短板，然後尊重科學規律，一步步腳踏實地地做出成績。（記者 侯燕妮）