一、团队介绍
大型金属构件增材制造团队致力于钛合金、合金钢、高温合金、高强铝、难熔高活性金属等大型复杂关键构件的增材制造工艺开发、工程成套装置研发、专用高性能材料设计制备、技术标准及产业化应用关键技术研究。团队多年致力于跨越式提升我国大型客机、大型运输机、高推重比/大涵道比航空发动机、重型燃气轮机、百万千瓦大型核电机组、百万千瓦超临界汽轮发电机组等航空、航天、电力、石化、冶金、船舶、兵器、海洋工程等重大装置制造能力、核心竞争力和自主创新能力，目前已能够为国家重大战略任务、重点工程提供高性能材料与先进制造提供技术支撑。
目前大型金属构件增材制造团队有各类研究及工程技术人员20余人，研究人员中包括中国工程院院士1人、“卓青”2人、国家“海外高层次人才引进计划青年项目”1人、中科协“青年人才托举计划”1人、国家“博士后创新人才支持计划”1人，具有高级职称者12人。形成了以院士为学术带头人、以各类人才计划入选人员为学术骨干的学术研究团队。团队2008年获批“高性能金属材料激光制备与成形”教育部创新团队、2012年获批中组部首批“万人计划”重点领域创新团队、2015年获批工业与信息化部“工信先锋”团队及2018年中华人民共和国教育部“全国高校黄大年式教师团队”。
在王华明院士的带领下，北航大型金属构件增材制造团队瞄准本领域的学术前沿，开展关键基础研究，围绕国家重大需求，开展技术研发，通过承担国家重大基础科研项目，形成特色鲜明的研究方向。研究成果荣获2003年“**科学技术二等奖”、2006年“**科学技术一等奖”、2009年“**科技进步一等奖”、2012年度“国家技术发明奖一等奖”及2015年获得教育部“自然科学一等奖”等。在国际上首次全面突破钛合金、超高强度钢等高性能难加工金属大型整体主承力结构件激光增材制造工艺、成套装置及应用关键技术，创建了完整技术标准体系，取得了“原创性”突出、国际领先的研究成果。
二、团队故事
报国使命，创新引领
钛合金等高性能大型关键金属构件制造技术，是航空航天等高端重大装置制造业的基础和核心技术。传统的铸造与锻造等制备技术，需要大量的能源与庞大的设备，且制造周期长，例如采用当今世界最大的8万吨锻造机锻造钛合金零件，其最大尺寸约为5m2,如何快速制备高性能大型复杂构件是公认的世界性难题。高性能金属构件激光增材制造（Laser additive manufacturing，俗称3D打印），以合金粉末或丝材为原料，通过高功率激光原位冶金熔化/快速凝固逐层堆积。与整体锻造等传统制造技术相比,具有以下特点：1)无需大型锻造工业装置、大型锻造模具制造及大规格锻坯制备加工；2)高性能钛合金材料的制备与大型钛合金零件的“近净成形”一步完成；3)零件机械加工余量小、数控加工时间短、材料利用率高、生产周期短 、制造成本低；4)零件具有细小、均匀的激光“原位”冶金/快速凝固组织，综合力学性能优异；5)柔性高 、响应快等。
从1998年以来，王华明院士带领团队从事钛合金、超高强度钢等高性能金属大型关键构件激光增材制造。起初以打印小型次承力件为目标，最终能够成功制备A4纸大小的次承力构件。随着打印尺寸的增大，大型构件增材制造的难度逐渐凸显。由于激光增材制造是一个“逐点熔化-逐线扫描-逐层-堆积”的循环往复过程，该过程的非平衡物理冶金和热物理变化十分复杂，同时发生着“激光/金属（粉末、固体基材、熔池液体金属等）交互作用”、移动熔池的“激光超常冶金”、移动熔池在超高温度梯度和强约束条件下的“快速凝固”及逐层堆积三维构件“内部质量演化”、复杂约束长期循环条件下“热应力演化”。在国际上，热应力控制，变形开裂预防、构件内部质量和力学性能控制及大型工程化装置是国际公认制约增材制造技术发展的四大瓶颈问题。但为了满足国家重大型号的研发需求，在该领域抢夺国际领先地位，团队面对这样的世界级挑战并未退缩，咬紧牙关迎难而上，最终实现了主承力构件激光增材制造技术的突破。同时建立了成套系列装置和国内首套大型关键金属构件激光增材制造标准规范体系，推广了增材制造在重大装置制造业领域的成果应用和转化。在王华明院士的带领下，北航大型金属构件增材制造团队走出了一条产学研结合的自主创新之路。
激情敏性，卓越超越
2020年11月，第二届教学大师奖、杰出教学奖和创新创业英才奖颁奖典礼在华南理工大学举行。王华明院士荣获杰出教学奖。专家评选委员会给予他高度评价：“他忠于党的教育事业，心系祖国建设大计。任教三十余载，他始终站在领域前沿，打造国之重器，科研成果直指星辰大海。坚守一颗初心，他从未离开育人岗位，培养时代英杰，躬耕讲坛手植桃李满园。赤子之心、精诚报国”。
2020年5月，习近平总书记5月29日在给袁隆平、钟南山、叶培建等25位科技工作者代表的回信中指出，希望全国科技工作者弘扬优良传统，坚定创新自信，着力攻克关键核心技术，促进产学研深度融合，勇于攀登科技高峰。来自各条战线的科技工作者表示，将牢记总书记的殷殷嘱托，为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。
作为给总书记写信的25位科技工作者之一，王院士带领团队二十年如一日科研攻关，瞄准国家重大装置发展需求和材料制造学科发展方向。此外，还有其他优秀的增材制造研究团队一起深钻细研的努力，使我国的激光增材制造技术后来居上，使我国成为全球唯一掌握高性能大型关键金属构件激光增材制造技术并实现应用的国家。 对此王老师深有感触：“我们的自主创新道路，最大优势就是我国社会主义制度能够集中力量办大事。这是我们成就事业的重要法宝”。
言传身教，教学相长
作为教育部首批“全国高校黄大年式”教师团队，团队形成老中青传帮带机制，将立德树人、言传身教、教书育人落到实处。团队在王老师的带领下，自上而下形成自主创新、艰苦奋斗的作风。怀赤子之心，做“顶天立地”学问，为祖国源源不断地输送优秀人才。
团队多年承担本科生及研究生的教学工作，王老师自1995年以来，为学生们讲授了《合金钢与高温合金》《金属学原理》《物理冶金原理》《位错理论》《先进材料制备科学与技术》等主要课程14门。他所教授的课程《增材制造技术》获批2014年国家级精品视频公开课。
在人才培养方面，团队目前累计培养研究生百余人，大多数已在金属材料加工领域成为兼具理论底蕴与实践能力的行业骨干。其中包括“国家技术发明一等奖”获得者4人、全国优博1人、提名2人、**科学技术一等奖和教育部自然科学一等奖获得者14人次。在不断壮大北航教师团队的同时，也向航发各单位、中航工业各类飞机设计制造院所及其他高校源源不断地输送优秀人才。
团队由青年教师担任学生课业和生活的“引路人”，手把手教授科研技能，解决学生思想和知识层面的各种困惑。每周五下午由青年教师组织的全体组会，为课题组不同年级、不同研究方向的学生提供了交流和学习的平台。每周分别有一名博士和一名硕士针对其课题进展进行汇报，而老师和各级同学将对汇报内容提出不同的见解。同时，团队还将党建与科研相融合，在组会畅所欲言、热烈讨论之后，师生党员将共同进行党课学习，做到党建与科研双促进双提升。
此外，师生支部长期联动，共同建成具有团队特色的党支部文化。今年5月，增材制造国家工程实验室党支部与研究生党支部联合组织开展党史学习教育知识竞赛活动，师生一同学习党史知识。本次竞赛活动持续一周时间，共计42名师生参与，通过党史学习教育使师生党员对中国共产党波澜壮阔、艰苦卓绝的革命史有了更深刻的理解。
总结
北航大型金属构件增材制造团队，只是当今中国众多攻克“卡脖子”关键技术的先进团队的缩影。习近平总书记在福建考察时强调，我们国家进入科技发展第一方阵要靠创新，一味跟跑是行不通的，必须加快科技自立自强步伐。现如今，半导体芯片和航空发动机是国家“弯道超车”、“换道超车”的重点攻克问题，有无数的科研工作者在为这个目标不懈努力。就像今年4月习总书记在清华大学考察时，清华大学教师所言，在实现中华民族伟大复兴的征程中，出大成果，写大论文，上大舞台！
未来团队将继续在王华明院士的带领下，攻坚克难 ，服务空天，为我国在航空发动机等重大国家战略中实现“弯道超车”继续贡献力量！
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