鞏水利：當代高能束焊掌門人

　　32年前，一個17歲的農家少年從山西運城來到沈陽工業大學，懵懵懂懂地學起了焊接專業。

　　32年后，2013年6月24日，倫敦。當年那位懵懂少年，經過120多個國家4000多會員單位推薦提名，一路披荊斬棘，站在劍橋大學國王學院講臺，面對來自世界各國的240余名專家的眼光，獲頒英國焊接研究所TWI2013年度布魯克獎，成為繼中國工程院院士關橋之后，第二位獲得該獎項的華人。

　　這是焊接領域的最高學術獎。

　　他就是中航工業北京航空制造工程研究所副總工程師，高能束流加工技術重點實驗室常務副主任鞏水利。

　　“他接過了老一輩科研人員的旗幟，斐然的學術成就及超前的眼光，使之成為當代高能束焊掌門人。”所長張軍這樣點評鞏水利。

　　激光焊接：站在了國際最前沿

　　“當年接到大學錄取通知書，一看焊接專業，滿腦子想的都是村里的烙鐵匠。”一心想學物理的鞏水利幾乎想放棄，直到坐在課堂，才知道焊接并不簡單。

　　經鞏水利的科普，記者得知，熔化焊接僅熱源就有多種變化，從最原始的爐火發展到電弧焊，氧氣-乙炔焊，氬弧焊，CO2保護焊等多種，今天，焊接熱源又發展到高能量密度的束流，如激光束、電子束、等離子束等。

　　高能束流加工技術被譽為“二十一世紀的加工技術”，是當今制造技術發展的前沿領域，并將為材料加工和制造技術帶來革命性變化。

　　2002年，37歲的鞏水利，持焊接專業博士學位，加入這個團隊，很快被任命為實驗室常務副主任。

　　在研究所的大力支持下，鞏水利很快與同事確立了三個重點研究方向，即高能束流焊接與去除技術、高能束流表面工程技術、高能束流增材制造技術。

　　一邊明確方向，一邊招兵買馬。

　　一批更年輕的才俊陸續加入方興未艾的高能束流加工技術重點實驗室。

　　沒有設備，便自行研制;沒有路徑，便無數次摸索試驗。

　　瞄準國內國外，走出去，請進來。

　　如今，當初確立的三個研究方向均取得長足進步：率先實現了大型復雜鈦合金結構激光焊接并應用于先進飛行器整體化、輕量化長壽命和高可靠制造，使激光焊接技術站在了世界前沿，達到國際領先水平;在國內率先開展電子束熔絲成型技術研究和大型復雜金屬結構激光精密選區成型制造技術研究，并將這兩項技術成果首次應用于航空關鍵結構的制造，使該技術達到國際領先水平;積極開展表面結構功能一體化制造、超快激光制造技術研究等國際前沿技術。更重要的是組建了一支素質優良、結構合理的學術梯隊。

　　增材制造(3D打印)：要干就干最好的

　　要干就干最好的。在鎖紅波眼里，這是鞏水利使用頻率最多的一句話。

　　目前已是增材制造負責人的他，見到記者連說了幾個“沒想到”。

　　鎖紅波說，七年前開啟電子束增材制造前沿技術研究時，目標僅是把其當成技術儲備，做一些基礎性研究，卻沒想到，這一技術僅七年就用到航空制造上了;沒想到的是，當初若不是鞏水利超前的指標要求，今天就無法滿足國內航空器制造的要求了;沒想到，我國在航空金屬結構增材制造技術應用研究方面迅速走在了世界前列。

　　近一兩年，一個名詞“3D打印”橫空出世，風靡世界。這個時髦的熱詞，學名為“增材制造”。鞏水利，則是中國航空金屬結構增材制造技術發展的重要推手和見證人。

　　實驗室里，堆放著一些奇異造型的金屬結構件。拿著一塊由無數細小“格柵”孔組成的“鼻梁”狀構件，鞏水利對記者說：“這種復雜結構，靠傳統加工方法很難實現。而這就需要‘3D打印’了。”

　　實驗室設備上的屏幕顯示著這樣的影像：一層金屬粉在激光束掃描下形成復雜的二維圖形，旋即又鋪上一層金屬粉再經過激光掃描熔化，如此周而復始。似CT掃描，把三維立體結構變成二維結構;也像打印，在“紙面”上打印上圖案后，鋪上一層紙。

　　以激光束、電子束、等離子或離子束為熱源，加熱材料使之結合、直接制造零件的方法，稱為高能束流快速制造，是“增材制造”領域的重要分支，多用于工業領域。

　　在10年前一次國際學術研討會上，鞏水利發現了“增材制造”技術。具有敏銳嗅覺的他，感覺這必是航空工業未來發展所需的一種制造技術。為保持實驗室領先的競爭力，他旋即著手創建這個方向的基礎研究。

　　“當時很多人根本不知道‘3D打印’是什么東西，人、設備更是無從談起。”在鞏水利的指導下，鎖紅波在一臺老舊電子束焊接設備上，啟動了艱難的“增材制造”基礎研究。

　　彼時，這種尖端前沿技術各國都正在起步。

　　2008年，博士畢業的李懷學也加入到實驗室，開始啟動激光快速成型研究方向。李懷學說，增材制造之所以推動這么快，與鞏總果斷超前的決策密不可分。“最初做原理樣機確定指標時，參考國外250mm規格，我們大膽地制定了280mm規格。報告送給鞏總，不僅沒得到夸獎，卻得來一句話：應該做 500mm規格。”

　　“做科研不僅要盯最前沿，而且要引領最前沿。如果覺得跨度太大，至少也要定350mm，再低就趕不上技術發展了。”鞏水利這番話至今深深印刻在李懷學腦海。

　　經歷了四年多的艱難探索，第一個大型結構件終于在2012年4月22日制成。

　　致力應用：我就是名推銷員

　　擁有諸多學術頭銜的鞏水利還是一名優秀“推銷員”。“研發的成果必須要盡快用到航空制造上，哪怕是基礎預研也要有針對性。這樣不僅能緊跟世界前沿技術，還要力推這些技術的快速應用。”這是鞏水利的宗旨。

　　無論去哪里，鞏水利隨身帶的電腦包里總會裝著許多寶貝，即實驗室出的實驗品，逢人就推介，遇會就展示。他還自豪地說：“我就是名推銷員。”

　　2010年底，在參加中航工業業務會時，一位設計單位總工程師介紹新產品設計，說關鍵地方出現問題。為保證飛機性能，必須采用大型復雜金屬結構，傳統制造技術遇到挑戰幾乎無法實現，一度成為研制的重大技術瓶頸，必須另辟蹊徑。針對這一技術難題，鞏水利意識到采用增材制造技術能夠解決，邊掏出包里一個 “3D打印”小實驗件給那位總工程師看，邊說：“我們重點實驗室擁有能夠解決問題的激光增材制造技術。”

　　半年后，這一新技術便實現了工程應用。

　　“實際上，鞏總對新技術的發展十分敏銳，眼光特別超前。不僅是李懷學的‘格柵’，包括電子束增材制造理念、激光熔絲窄間隙焊等，與鞏總的大力推動有很大關系。”實驗室支部書記孫梅告訴記者。

　　十幾年來，在鞏水利的指揮下，新的研究方向總是圍繞著航空制造裝備。新成果實驗一出，就被鞏水利快速地推銷出去。“你在研究，別人也沒停步。別人有盾，你就要有矛。所以我們不僅要看得準，更要用得快。”鞏水利果敢而堅毅。

　　鞏水利又把眼光瞄向了高能束流表面工程技術。“這是高能束流加工技術中一個重要的組成部分，這一技術應用可使產品防冰減阻，還可延長裝備的使用壽命。”被鞏水利任命為這一項目負責人的馬國佳，正躊躇滿志。