书城传记中国航空工业人物传·英模篇1
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第46章 王仁智 1978年全国先进科技工作者

王仁智(1932.8—),山东烟台人,1978年全国先进科技工作者,中航工业北京航空材料研究院(简称中航工业航材院,航材院)研究员,享受国务院特殊津贴专家。1956年毕业于哈尔滨工业大学机械系金属学热处理专业,同年分配到第二机械工业部第六研究所(现中航工业航材院)工作。在40多年工作中,一直坚守在航空工程技术科研第一线上,利用掌握娴熟的常规力学和物理的以及现代的X衍射仪、透射与扫描电镜等测试工具,主要从事航空材料及其零件的疲劳断裂专业基础理论研究,依据这些基础理论从事改善金属材料/零件疲劳断裂抗力的各种表面处理工艺技术的试验研究。先后在国内外刊物上发表论文200余篇,主编出版《机械产品失效分析丛书》11部,主编出版6国文字《金属材料词典》1部。2011年出版个人专著《金属材料的喷丸强化与表面完整性论文集》1部。1978年出席全国科学大会,并获得“全国先进科技工作者”称号;1979年获航空部授予的全国先进工作者奖状;1992年航空部授予有突出贡献专家证书。曾获得国家科技进步一等奖1项、二等奖1项、三等奖4项。被美国工程师协会收入1995年“世界工程师名人录”(第9版),被国家科委收入1996年电子版的“中国科技名人录”。1997年离休。

1960—1962年,涡喷5发动机涡轮叶片第1榫槽开裂故障率一度曾高达20%~30%。第三机械工业部与空军共同商讨决定,由新中国自己培养的年轻工程技术研究人员接手解决叶片榫槽开裂故障的瓶颈难题,航空材料研究所金属物理研究室王仁智参加了此项工作。他采用X射线背反射照相法,对叶片榫槽表面用电抛光去层法测定每一层多晶体特定晶面的X射线谱线衍射线积分宽度(β)随叶片榫槽深度的变化,找出问题的原因,并采用“去层电抛光工艺”翻修叶片榫槽。用该工艺处理的叶片通过发动机长试后,经检验无一片榫槽发生开裂,效果非常良好,很快获得上级主管部门批准使用。

“去层电抛光工艺”一诞生,因每次返修榫槽厚度需减薄1.45mm,翻修几次其厚度就减薄到图样规定的下限尺寸而致使叶片报废,造成较大的经济损失。为了寻找更好的方法,王仁智把近百年来能找到的新老表面处理工艺做了一次盘点,对比分析,最后决定采用表面喷丸工艺。经反复试验完成了新叶片、使用不同寿命叶片的多种实物叶片榫槽的高温疲劳断裂试验。其结果清楚地表明:新叶片榫槽的疲劳断裂寿命高于使用过的叶片的寿命,但经过喷丸处理的旧叶片开裂寿命又高于新叶片的寿命。最后,把采用发生过1~2次开裂的同台发动机中选出一批未产生开裂的叶片进行喷丸处理,然后装在发动机上进行长试,结果无一个榫槽发生开裂。从1965年到1968的3年多里,共完成了4批3个种类的疲劳试验,从不同角度不同方法获得的试验结果一致证明,喷丸强化完全具备了在不影响榫槽部位厚度尺寸的条件下,能够改善叶片叶身(700℃、750℃)与其榫槽应力集中部位(550℃)的高温疲劳断裂抗力。至此,北京航材院与空军16厂联合向空军后勤部工厂管理部递交了以新研发的“表面喷丸强化工艺”取代去层电抛光旧工艺的批准申请报告,并较快地得到上级机关批准。

从1969年12月26日起,空军16厂、17厂、24厂3个厂分别采用喷丸工艺翻修叶片叶身与榫槽。之后,经过喷丸强化修理的叶片,其使用寿命由苏联原定的640h,延长至1250h。经过一段使用时间,又从1250h延长到1450h。1962年以前根据苏方提出的“叶片持久强度下降论”的论点而误定报废但未毁掉而是在仓库内保管的那些良好叶片,经过喷丸处理后又装上发动机使用,无须再向航空制造厂购买新叶片,为空军修理厂节省了一笔可观的维修费用。

喷丸强化工艺在改善叶片高温疲劳断裂抗力的应用研究中,王仁智发现了喷丸强化机理中另一种新的强化机制,即“显微组织结构强化机制”的客观存在。经过多年的研究,王仁智把该理论上的严谨证明等全部定格在《金属材料的喷丸强化原理及其强化机理综述》论文中,该论文已被《中国表面工程》杂志编辑部选定为2011—2012年度优秀论文(2012年第6期)。弹簧业内3位专家在评审该论文的评语中写道,喷丸强化处理除了“应力强化机制”之外,被王仁智先生新提出的另一个“组织结构强化机制”,标志着半个多世纪以来喷丸强化工艺技术发展到了一个新的里程碑。

王仁智在航空工业乃至我国整个机械制造工业中完善了喷丸强化工程的建立,系统地研究了喷丸引入材料表层残余压应力场和表层循环塑性变形组织结构与材料室温和高温疲劳断裂抗力之间的关系。除了原有的为世界喷丸届共认的应力强化机制之外,由此王仁智又提出了另外一个新的“组织结构强化机制”。编写并出版了一整套实施喷丸强化工艺技术必须遵循的指导性技术文件、技术规范、喷丸手册以及喷丸处理标准(HB/Z26—81、92)。主持设计并制造了近30台各种类型(航空零件、装甲车零件、汽车零件、石油机械零件、齿轮与弹簧基础件等)的喷丸强化设备及其工艺装备。在我国10余个机械工业部门(其中包括航空航天工业、核工业、兵器工业、汽车工业、石油工业、汽轮机工业、矿山机械、机车工业、齿轮与弹簧基础制造业等)中推广应用喷丸强化工艺技术。为上述各工业部门开办了喷丸强化工艺技术训练班。

作为中国最早一批从事机械产品失效分析专家,王仁智在学术上肩负着领导、组织和培养该领域青年专业人员的义务。为此,在当时国家经委主任朱镕基的支持下,在中国机械工程学会材料学会的领导下负责主编并由机械工业出版社出版了我国第一部11本系统阐述《机械产品失效分析丛书》专著。这套丛书于1986—1993年陆续出版完毕,曾被许多筹办失效分析短训班作为教材使用。

王仁智于1997年离休。