超声无损检测专家

    周正干：湖南湘潭人。分别于1987年和1992年在哈尔滨工业大学机械工程系获学士、博士学位；1993年5月-1995年5月在北京航空航天大学从事博士后研究工作；1997年4月-1998年11月分别在美国佛罗里达州立大学和韩国高等技术研究院做高级访问学者；现任北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授、机电工程学科带头人、副院长，兼任中国机械工程学会无损检测分会常务理事、中国声学学会检测声学分会理事；主要从事超声无损检测、机电测控系统等方面的研究工作；先后主持国家自然科学基金项目5项、国家企事业单位合作项目40余项，在国内外公开发表学术论文100余篇；曾获航天工业总公司科技进步二等奖。
    随着现代科学和工业技术的迅速发展以及世界大环境的影响，无损检测作为控制产品质量、保证在役设备安全运行的重要技术手段，在现代工业设备安全保障体系中发挥着至关重要的作用。我国无损检测行业起步于上世纪50年代初期，从早期依赖苏联援助发展到综合应用先进无损检测技术解决检测难题，自主研发高端仪器设备的新阶段。在这个过程中，少不了一代又一代无损检测科研人员的共同努力。他们不断攀登科技的高峰，不断完善检测工艺、开发新设备，使检测更加准确、快捷和方便。我们有幸采访到了北京航空航天大学机械工程及自动化学院副院长、北航无损检测研究的领军人物周正干教授。
    由于航空航天技术发展的需要，复合材料得到了迅速发展。各类先进的复合材料正在取代传统的机体结构材料。但是，复合材料容易产生老化和腐蚀损伤等故障，而且复合材料在断裂或损坏之前几乎没有先兆，其破坏具有突然性，往往对结构造成致命威胁。因此，复合材料的无损检测，特别是发现一些隐藏缺陷就显得尤为重要。周正干教授领导的课题组看到了复合材料无损检测的重要性，在这一领域开展了卓有成效的研究工作。2009年北航和上海飞机制造有限公司联合成立了‘先进复合材料研究中心’，他是该中心无损检测研究室的负责人。
    2011年是北京航空航天大学无损检测研究室发展厚积薄发的一年，在这一年里，研究室硬件设施的建设突飞猛进，先后建立了超声C扫描系统、相控阵超声检测系统、激光超声检测系统、空气耦合超声检测系统和红外热像检测系统等，为研究室更好地开展准确、快速和方便的无损检测工艺研究提供了完善的设施保障。
    周正干教授领导的研究团队致力于先进超声检测技术的研究，在坚持开展基础研究、自主创新的同时，积极研究引进、吸收和借鉴国外先进的无损检测技术，促进我国无损检测技术的发展。
    我国对特殊结构零部件的无损检测一直存在不足，尤其在航空航天制造领域，研究先进无损检测技术对复杂形状关键构件进行质量检测迫在眉睫。相控阵超声检测技术是一种多声束扫描成像技术，具有高速、高效、适合复杂形状工件以及能实时成像等优点，在工业无损检测领域具有良好的应用发展前景。北航无损检测研究室在相控阵超声检测方面展开了一系列的研究，设计了两种R角构件的相控阵超声检测方案，开发了高效的相控阵超声检测成像算法，为R角构件相控阵超声检测提供了优化的设计方案，并成功解决了R角构件的检测问题，为很多特殊形状部件检测提供了很好的经验。
    激光超声检测技术是一种先进的超声波检测技术，具有非接触、可控性强、缺陷识别与表征能力强以及检测效率高等技术特点，是国外为适应复合材料的应用发展趋势而正在大力研发的检测技术。北航无损检测研究室在激光超声检测方面开展了卓有成效的研究工作，基于进口激光干涉仪和激光发生器，集成了一套激光超声检测系统，研发了激光超声检测软件，并成功实现了碳纤维复合材料层压板、陶瓷基纤维增强复合材料层压板的激光超声检测。
    快速高效无损检测技术己成为21世纪世界航空装备研发和制造的重要发展方向。非接触空气耦合式超声检测方法是快速无损检测技术的主要发展方向之一。空气耦合式超声波无损检测技术具有完全非接触、无损伤的特点，可用于传统超声检测手段难以适应的场合，特别是在航空航天领域应用广泛的蜂窝夹心复合材料、泡沫夹心复合材料的检测，以及其他不允许使用耦合剂的航空航天大型构件的非接触检测。北航无损检测研究室是国内最早关注并开展空气耦合超声检测研究的单位，一直位于国内空气耦合超声检测系统研究的前列。研究室引进了大型空气耦合超声检测系统，并完成了某型号复合材料空气耦合超声检测关键技术的研究。
    非线性超声检测技术能够获取材料的多种特性，如疲劳、微裂纹、粘合剂的粘结强度和界面间的特性等，其灵敏度远远高于超声衰减和波速测试等传统的线性方法，而且很多信息只能通过非线性测试才能得到。北航无损检测研究室研究了超声波在非线性界面及非线性介质中的传播机制，分析了测试条件对非线性方法的影响，定量分析了整个信号传播路径中每一步所引起的非线性对于结果的影响和所占比例，并提出了相应的检测方案。
    常规超声检测技术研究方面，北航无损检测研究室自主研制了一套三自由度水浸超声C扫描检测系统，开发了具有孔隙率检测、3D超声成像等功能的超声检测软件。利用该系统，采用水浸聚焦反射板法和多动态电子门脉冲回波法等，实现了含不同埋深分层缺陷的等厚、非等厚CFRP层压板检测；采用与厚度无关检测反射板法实现了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的均匀性检测及弹性常数的超声测量。
    作为一名无损检测技术的教学科研工作者，周正干老师以推动我国无损检测事业发展为己任。他认为，作为人才培养和科学研究并重的高校，有责任和义务把国外行业内最先进的技术引进到国内，经过消化、吸收，然后介绍给我国的相关工业企业。我国是一个无损检测大国，但不是一个强国，尤其是在先进检测技术的研究和应用方面。社会的需要是推动科技进步的最大动力，我国与国外发达国家的产业发展水平存在一定的差距，因此，促进产业优化升级并且在产业优化升级的过程中推广先进的技术是非常必要的。从高校方面来说，对无损检测科研方向做整体规划，分工合作，避免研究课题重复设置，是当前应该积极解决的问题。另外，促进产学研用相结合，促进高校研究成果工程化应用也是我们今后应该改进的问题，这样才能更好地促进科技转化为生产力。
    周正干老师从2004年开始独立招收并指导博士研究生开展无损检测技术的研究，同时他还主讲2门本科生课程——《测试技术基础》和《现代无损检测技术》，1门研究生学位课程—《无损检测技术》。作为一名老师，最大的欣慰莫过于看到自己的学生学有所成，北京航空航天大学的校训“德才兼备，知行合一”是他对自己以及学生的要求。
    面对未来，这位在科研一线的工作者希望尽一己之力，和国内广大同行一起密切合作，共同提高国内的无损检测技术水平，满足国内各行业对无损检测技术的需求，为中国制造的发展“保驾护航”！

本刊记者 孟琳