日本焊接研究與技術(shù)發(fā)展及JWRI情況介紹

雷永平

根據(jù)公開(kāi)資料來(lái)源，介紹了日本近年來(lái)焊接技術(shù)的研究和發(fā)展，包括日本科學(xué)研究項(xiàng)目中關(guān)于“焊接”課題的統(tǒng)計(jì)情況、國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略中有關(guān)“焊接”的問(wèn)題，以及近年來(lái)在日本全國(guó)焊接大會(huì)上發(fā)表論文的情況。最后，介紹了日本大阪大學(xué)接合科學(xué)研究所近年的人員構(gòu)成、經(jīng)費(fèi)來(lái)源、研究項(xiàng)目和成果。

1 概要

2014年5月6日～6月5日，筆者受日本大阪大學(xué)接合科學(xué)研究所焊接計(jì)算科學(xué)國(guó)際合作研究基地Murakawa教授的邀請(qǐng)，對(duì)大阪大學(xué)接合科學(xué)研究所進(jìn)行了訪問(wèn)。在訪問(wèn)期間，通過(guò)相關(guān)網(wǎng)站以及會(huì)議文集、期刊雜志等，對(duì)日本焊接技術(shù)研究及發(fā)展情況進(jìn)行了一些了解。

表1是查閱的相關(guān)網(wǎng)站名稱、以及期刊雜志和會(huì)議文集來(lái)源。

2 日本科學(xué)研究項(xiàng)目

表2為日本科學(xué)研究項(xiàng)目主要類型。除此之外，還包括一些其他類型研究課題，如獎(jiǎng)勵(lì)研究、特別獎(jiǎng)勵(lì)研究、活動(dòng)研究等。

圖1是以2008～2014年為起始年，以“溶接”為關(guān)鍵詞，檢索到的項(xiàng)目數(shù)量，共計(jì)98項(xiàng)（由于2013年和2014年還沒(méi)有關(guān)鍵詞索引，所以這兩年的項(xiàng)目數(shù)量是通過(guò)項(xiàng)目名稱中的“溶接”檢索的，其結(jié)果可能不全）。

圖2是圖1中顯示的98個(gè)項(xiàng)目的類型分布。從圖2中可以看出，以“溶接”為關(guān)鍵詞檢索到的項(xiàng)目中沒(méi)有特別推薦項(xiàng)目，沒(méi)有基礎(chǔ)研究（S）類項(xiàng)目，也沒(méi)有青年基金（S）類項(xiàng)目，但是基礎(chǔ)研究（A）和（B）類型的項(xiàng)目都有。7年中平均每年有基礎(chǔ)研究（A）類項(xiàng)目1.14個(gè)。也就是說(shuō)，每年都有可能達(dá)到約300萬(wàn)人民幣的項(xiàng)目。

圖3為2008～2014年期間各項(xiàng)目類型在各年度的分布。從圖中可以看出，大部分項(xiàng)目在500萬(wàn)日元以下，即約30萬(wàn)人民幣以下；基礎(chǔ)研究（A）類項(xiàng)目在2009年和2010年各2項(xiàng)，2013年沒(méi)有，其它年份是一年1項(xiàng)。

表3是2008～2014年期間以“溶接”為關(guān)鍵詞搜索到的基礎(chǔ)研究（A）項(xiàng)目名稱。從表3中可以看出，項(xiàng)目涉及電弧物理、焊接冶金、焊接結(jié)構(gòu)可靠性、接頭性能及焊接檢測(cè)等方面。從題目看，這一基礎(chǔ)研究項(xiàng)目也包含了應(yīng)用開(kāi)發(fā)內(nèi)容。大阪大學(xué)和東北大學(xué)一人申請(qǐng)成功2個(gè)該類項(xiàng)目。

圖4為2008～2012年期間按檢索詞組合搜索到的項(xiàng)目分布情況。從圖4中可以看出，以“表面改質(zhì)”為關(guān)鍵詞的項(xiàng)目較多，達(dá)94項(xiàng)，原因是其中包含物理氣相沉積PVD和化學(xué)氣相沉積CVD等。另外，以“溶接”、“接合與界面”、“溶射”、“激光與接合”為檢索詞的項(xiàng)目數(shù)也比較多。

另外，通過(guò)其他關(guān)鍵詞也可以檢索到與“焊接”有關(guān)的基礎(chǔ)研究（A）項(xiàng)目，如表4所示。從表4可以看出，關(guān)鍵詞的選擇不同，搜索結(jié)果也不同，這說(shuō)明與焊接大類有關(guān)的基礎(chǔ)研究（A）項(xiàng)目每年要多于2項(xiàng)。如果以“接合”作為焊接的替代名詞，則涉及的研究范圍會(huì)急劇擴(kuò)大，可見(jiàn)，傳統(tǒng)的研究方式可能難

以適應(yīng)關(guān)于“接合”內(nèi)容的研究。

3 科技戰(zhàn)略規(guī)劃

從搜索到的日本2014年科技戰(zhàn)略規(guī)劃中也可以挖掘到與“焊接”有關(guān)的內(nèi)容。該規(guī)劃中提出8個(gè)方面科技戰(zhàn)略內(nèi)容，包括生命科學(xué)、信息通信、環(huán)境、納米與材料、能源、制造技術(shù)、社會(huì)基礎(chǔ)及國(guó)防科技。其中在納米與材料科技戰(zhàn)略內(nèi)容中出現(xiàn)了包括“焊接”要素的戰(zhàn)略重點(diǎn)科技技術(shù)——“關(guān)鍵新材料研發(fā)及加工技術(shù)”。又從這一重點(diǎn)科技技術(shù)內(nèi)容實(shí)施行動(dòng)計(jì)劃中看到了“新型結(jié)構(gòu)材料的開(kāi)發(fā)與能源高效利用”研究?jī)?nèi)容構(gòu)成，并在“結(jié)構(gòu)材料”內(nèi)容中有不同部門支持的課題名稱，發(fā)文編號(hào)，支持部門，實(shí)施時(shí)間，年經(jīng)費(fèi)等 。

表5是其中與“焊接”相關(guān)的內(nèi)容實(shí)施計(jì)劃，該計(jì)劃由日本文科省組織實(shí)施。除此之外，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省也在這一行動(dòng)計(jì)劃中有相關(guān)的實(shí)施項(xiàng)目，如“新一代激光加工技術(shù)開(kāi)發(fā)”。這一項(xiàng)目的實(shí)施采用官、產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方式，有項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人、主要承擔(dān)單位、共同研發(fā)機(jī)構(gòu)，以及組織實(shí)施過(guò)程中的相互關(guān)系、技術(shù)聯(lián)絡(luò)的人流與物流等。項(xiàng)目的后期技術(shù)適用性推廣采用共同負(fù)擔(dān)的方式，國(guó)家負(fù)擔(dān)費(fèi)用的2/3。項(xiàng)目的目標(biāo)是為汽車和飛機(jī)制造的輕量化和降低燃料費(fèi)用提供支撐；為能源、信息與家電、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中的低成本、低能耗，高品質(zhì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供保障。

另一產(chǎn)業(yè)省的項(xiàng)目“新型鈦合金材料開(kāi)發(fā)”，涉及到一個(gè)共性技術(shù)研究?jī)?nèi)容——“鈦合金的攪拌摩擦連接”。2008～2012年總投資6.93億日元，其中接合技術(shù)是2100萬(wàn)日元，只占總經(jīng)費(fèi)的3%。

圖5是為實(shí)現(xiàn)鈦合金的攪拌摩擦焊（FSW）而研發(fā)的新型攪拌頭材料Co-Al-W系合金的金相組織（圖5a）和析出的γ'相形貌（圖5b）。圖6為該材料應(yīng)用于鈦板的焊接實(shí)例。

4 焊接學(xué)會(huì)年會(huì)論文

日本焊接學(xué)會(huì)每年春、秋季召開(kāi)兩次全國(guó)大會(huì)，新的研究成果都可在此會(huì)議上發(fā)表，每次會(huì)議出版相關(guān)的論文集，但該文集內(nèi)容網(wǎng)上無(wú)法查到。按照日本全國(guó)焊接大會(huì)內(nèi)部設(shè)定的編目分組內(nèi)容，對(duì)2011～2014年日本焊接學(xué)會(huì)春、秋兩季會(huì)議發(fā)表文章情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖7所示?？梢?jiàn)涉及論文數(shù)量較多的幾個(gè)主題詞（黃色圈定部分）：FSW、激光連接、溶接冶金，溶接變形與應(yīng)力、點(diǎn)焊、焊接方法。

會(huì)議期間還會(huì)圍繞某一主題召開(kāi)專題研討會(huì)或論壇等，但文集中不刊出在專題研討會(huì)或論壇上發(fā)表的演講和主題發(fā)言。為了對(duì)日本全國(guó)焊接會(huì)議的專題研討會(huì)或論壇的主題有所了解，表6～表15給出了其主要議題，以供國(guó)內(nèi)同行參考。

另外，從日本最新發(fā)表的研究論文看，日本在超臨界火力發(fā)電汽輪機(jī)組的焊接、焊接技術(shù)可視化研究、焊接過(guò)程數(shù)值模擬的高效計(jì)算、攪拌摩擦焊攪拌頭材料的研究等方面都有新的進(jìn)展。

（未完待續(xù)）