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陈武柱:清华大学激光加工研究中心主任

(2016-09-26 08:25:57)
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陈武柱:清华大学激光加工研究中心主任
    1951年在欎林城区联中读书;1957年7月,陈武柱从玉林高中毕业。在老师的鼓励下,这个来自玉州区仁东镇鹏洞村的农家子弟,以优异的成绩考上了清华大学,成为机械系焊接专业的一名学生。从此,他开始踏上了攀登科学技术高峰的征程,在我国“焊接技术领域”作出了卓越的贡献

五载寒窗获金奖  初生牛犊创新天

      清华大学精英汇集,大多数是大城市名牌中学的拔尖学生。刚开始时,陈武柱在学习上没有任何优势,相反还遇到不少困难。他本来身体比较瘦弱,肾虚胃寒,初到北方“水土不服”,经常闹肠胃病,对学习影响很大;语言方面也有困难,在近200人的大教室里听带有浓重地方口音的老师讲课,他经常听不懂、听不清、听不全,笔记记不下来,课后复习和做作业无从下手……但是凭着顽强的意志,刻苦钻研的精神,仅仅一个学期,陈武柱的学习成绩就赶了上来,跃居全班第一,期末门门功课全5分。

      陈武柱扎实的理论基础和很强的分析问题解决问题的能力,在最后半年的毕业论文撰写工作中得到了充分的显示。他的论文题目是《焊接热裂纹萌生机理及防治途径的研究》,这是有相当深度和难度的研究课题。他熟练地运用俄、英两种外文的科技资料,出色地完成了课题论证、研究方向选择、实验方案设计、实验研究结果分析和论文撰写等所有的环节,深受指导教师、焊接教研室主任潘际銮教授(中国高校焊接专业创始人,后来焊接领域唯一的科学院士)的赏识和称赞,认为他的大学毕业论文已达到正式出版的水平。这个评价即使在当时的清华大学也是不多见的。

      由于陈武柱学习成绩突出,而且全面发展,品学兼优,1962年“五四”青年节时他被评为清华大学先进共青团员,1963年1月毕业时获得清华大学优秀毕业生金质奖章。

      潘教授和焊接教研室其他领导多次动员他毕业后攻读潘教授的研究生继续深造,但陈武柱渴望马上投身祖国建设,在实际工作中锻炼成长,因此,他婉言谢绝了老师的好意,他填写的几个毕业分配志愿都是当时国家重点建设的工业企业:长春汽车制造厂、洛阳拖拉机制造厂等。意想不到的是,在正式公布毕业分配工作的会上,班主任宣布陈武柱的报到单位是原计划没有的清华大学焊接教研室,顿时全班哗然,他自己也始料不及。原来,为了留住陈武柱,焊接教研室专门打报告申请临时增补留校名额,同时校党委全面审查了陈武柱的情况,认为他虽然出身不好,有海外社会关系,但本人在政治觉悟、思想品质、工作态度、团结精神等各方面一贯表现优秀,特批他留校任教。就这样,在优秀的毕业生中,陈武柱又一次被清华大学特别选中,当了一名年轻的教师,这成为他人生旅途中一个新的起点。

      陈武柱的身份从学生变为教师,马上就有繁重的科研和教学任务等待着他去承担。他不负众望,以初生牛犊不畏难的精神,斗志昂扬地迎接各种挑战,在短短的3年时间里,在各方面都做出了不俗的成绩,令人刮目相看。

      在教学方面,毕业仅1年他就能独立指导下一级毕业生的论文写作。在他的热心指导下,这些学生的毕业论文都取得了很好的成绩。
      在科研方面,以陈武柱为骨干的科研组承担了国防工业部门的研究课题“铝合金氩弧焊气孔问题的研究”。他和同事们经过大量的实验观察与分析,反复的方案对比与验证,克服了一个又一个难关,终于在理论和实际应用上都有新的突破,提出了两类气孔理论,成为国家科委重大技术成果,收入当时的“国家科学重大成果报告”,并在1965年全国重点高校科研展览会上,直接向国家领导人汇报。他撰写的学术论文代表中国在1966年国际焊接学会上宣读,并被会议指定为推荐论文,受到各国专家的关注和好评。

乘改革开放春风  赶世界科技潮流

      

      为了进一步开阔视野,更好地开展国际交流与合作,清华大学机械系派遣陈武柱以访问学者的身份到日本大阪大学的日本焊接研究所进行合作研究,为期1年,研究题目是“窄间隙MAG摆动电弧直接视觉及实时图像处理方法研究”。它属于世界焊接领域的前沿课题,对推进MAG焊接过程自动化具有重要的作用。最初日本教授与日本企业共同策划的这个课题是试探性的,最终能进展到何种程度把握并不大,后来他们决定交给来自中国名校清华大学的学者陈武柱去探索。他充分利用日本先进的仪器设备和丰富的科研资料,日夜奋战,苦攻尖端。从早上干到晚上12点钟,有时通宵达旦工作,从未休息过一天。到了第8个月,出了第一批成果,令日方的合作教授和企业技术人员感到震惊,1年的派遣期结束的时候,研究工作基本达到了预定的目标,焊接研究所所长荒田吉明院士亲自向陈武柱表示祝贺和感谢。研究成果受到日本学术界和企业界的重视,并计划应用于日本著名企业——日立公司的技术改造中。

      为了挽留陈武柱,荒田院长通过“文部省”(即教育部)高薪请他为省聘“共同研究员”(即外围专家)继续合作,并协助指导一名博士生和一名硕士生,让这些研究生能接手把课题工作进行下去。

      由于国内高校多年未进行职称评定工作,陈武柱出国时职称还仅是讲师,却享受了日本教授的工资待遇,各方面均受到日方热情厚待。他被邀请参观了10多家企业、研究所,与焊接界的教授、学者和技术人员进行了广泛的交流;他还被特邀参加了1987年日本全国焊接大会和在东京召开的国际焊接年会,并在会上发表了有关的学术论文。

创建激光加工中心  攀登世界科技高峰

      陈武柱在“电弧焊过程自动化”领域的研究已游刃有余,硕果累累。1990年他研制成功“微机控制光电扫描式焊缝跟踪系统”,经国家教委鉴定达到国际先进水平,并获得国家科委、经委等五部委颁发的国家级新产品奖。1992年他晋升为清华大学教授,并享受政府特殊津贴。

      20世纪90年代初,先进国家正在加快发展激光加工新技术,即利用高功率的聚焦激光在焦点处产生的高密度热量进行材料加工,可进行激光焊接、切割、表面处理、打孔、打标等多种工艺,具有传统的热加工方法不能比拟的高质量、高效率、高柔性并易于自动控制,被喻为21世纪的材料加工方法。国内由于当时设备和技术水平限制,只能进行简单的激光表面处理,加工过程更复杂的激光焊接仍属于未知领域。正在此时,清华大学核研究院接受了建立核供热堆示范工程的国家任务,其关键部件是堆心中贮装核燃料的元件盒,需用焊接方法制造。由于对尺寸精度和焊缝成形质量要求很高,通常的电弧焊方法无法完成,只有美、德、日少数几个国家能利用激光焊接方法焊成,极度机密。机械系领导抓住这个机会,向学校申请巨额贷款支持进口先进的激光器,建立高起点激光加工研究中心,完成核供热堆燃料元件盒国家重点任务,并带动全系热加工二学科的创新和发展。为此,在全系教授中挑选了陈武柱筹建激光加工研究中心,并由其出任新学科的学术带头人。

      陈武柱争分夺秒一手抓实验基地建设,一手抓队伍建设。经过全球调研和国际谈判,选定了性价比高的美国产3KW快轴流激光器为基本设备。在人才方面,一批校内外其他单位的中青年骨干和刚从海外学成归来的学者闻讯投奔而来,经面试挑选其中的佼佼者成了陈教授的助手,有的则作为他直接指导的博士后、博士研究生留了下来。不久,一个设备先进、实力雄厚的激光加工研究中心出现在清华园,并接待了许多来自全国各地的参观者和咨询者。

      短短几年时间,陈武柱就负责承担并出色完成了多项国家级重点科研任务和国际合作项目。如1994.年完成中美合作项目要求的高精度高难度“对撞机量能器晶体支撑单元”激光焊接,用于美国超级超导对撞机,被各国专家评价为世界罕见的焊接精品。l995年完成“200MW核供热堆燃料元件盒激光焊接控制系统”国家“八五”科技攻关项目,通过国家计委、科委鉴定,达到国际先进水平。元件盒达到的精度超过德国产品,用于国家示范工程。

      在以后的研究工作中,陈武柱在激光焊接理论研究和过程自动控制方面有许多独到的见解和创新,在国内外焊接界和激光加工界产生了较大的影响。例如,1996年他首次提出在一定条件下,激光焊接过程会出现模式不稳定的现象,并论证了激光焊接不稳定性产生的机理、数学模型、监测方法和控制措施。

      2000年,完成“激光深熔焊焦点位置寻优与闭环控制研究”重点科研项目,在国际上首次解决了激光焊接时的技术难题——自动控制激光束聚焦至最佳位置,以获得最深最窄的焊缝成形。2005年完成“激光切割质量的实时检测和控制”基金项目,首次研制成功激光切割火花图像传感系统,以保证激光切割无缺陷并达到最优的切割面光洁度。

     从1992年至2005年退休为止,陈武柱先后负责并完成国家重点科技攻关、国家自然科学基金、国家重点基础研究、国防重点攻关、航天工程、国际合作、重点企业技术改造等研究项目30余项,在国内外核心刊物和国际会议上发表论文180多篇。同时还培养了一批优秀的硕士、博士、博士后,其中一些人已成为国内和国外重点高校、研究机构的教授或骨干力量,堪称桃李满天下。

学术新著再铸辉煌  古稀老年仍发余光

     陈武柱于2005年以66岁高龄退休,有3年时间仍照旧指导硕士、博士生,继续给研究生讲课。2009年他精心总结了自己10余年的学术经验,应约完成了40万字的学术专著《激光焊接与切割质量控制》,2010年正式出版后好评如潮,受到国内外专家的高度评价。他们认为本书是“国内外第一部专题论述激光焊接与切割过程稳定性和质量实时控制的学术专著”;“研究工作达到了国内领先、国际先进的水平”……该专著荣获机械工业图书内容质量一等奖。

    陈武柱还被推选为机械系离退休党支部书记,正利用自己的影响力团结全系老党员老教授,发挥余热,对校系工作建言献策,为清华大学早日建成世界一流大学继续贡献力量。(陈孟琼

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