由於美國對結構材料的焊接性進行了更加深化的研究，發現焊接性問題是一種交義性學科，因為研發焊接性涉及到鋼鐵冶金、金屬加工、物理、力學、化學、材料成形分析、斷裂韌性、金相組織、探傷分析檢驗等一係列學科，所以”鋼的焊接性問題是世界麵臨的難題“，特別是在國防軍工製造行業中，結構鋼的屈服強度到底能有多高至今仍然是難題。可見有多少項目可以立項,為什麽以美國為首的發達國家那麽重視並一直投資研發工程結構鋼材的焊接性。
一、重視“鋼的焊接性研究”，使美國成為鋼鐵強國焊接強國
1、聯邦計劃合作R&D
除合作R&D的好處外，對已經建立合作工業夥伴中增加重點支持，這在政府代理機構和合作單位之間都認為這種重點支持具有重要的意義。
由於冷戰結束，許多國家實驗室開始在轉讓技術工作中努力，從以軍事項目R&D中獲利，改變為在商品市場化中獲利。從而使多類卓越的研發機構與被轉讓單位成為友好合作的夥伴，並得到美國聯邦政府的支持，例如：加強防擴技術，規劃部和商業部的支持。
2、國家研究中心、研究院所和社會(hui) 團體(ti) 立項支持工程結構材料焊接的R&D創新
美國材料結合技術的研究開發和創新的重要部門是由研究院所和中央係統執行。如今美國愛迪生焊接研究院（EWI）和美國焊接研究院（AWS）已把美國焊接研究委員會(hui) （WRC）和美國焊接協會(hui) （AWS）聯合在一起進行有關(guan) 材料焊接和結合技術的研究。
3、美國焊接協會(hui) (AWS)立項支持工程結構材料焊接的R&D創新研究
美國焊接協會(hui) （AWS）創建於(yu) 1919年，從(cong) 此以後就一直在發展著，迄今已成為(wei) 一個(ge) 超過42，200名會(hui) 員的國際技術和教育協會(hui) ，其中包括全部專(zhuan) 業(ye) 的美國焊接協會(hui) ，有一名理事長在領導協會(hui) 。此外，還有24個(ge) 地區分會(hui) ，超過140個(ge) 位於(yu) 全美洲和地方的分會(hui) 以及海外分會(hui) 所組成。在協會(hui) 許多活動中，具有一種積極執行焊接教育計劃，包括組織研究班和各種會(hui) 議來實現焊接計劃程序，自學文件，同時發表包括教育材料和焊接標準等，而且還能與(yu) 美國能源部聯合在一起進行有關(guan) 焊接技術的R&D，其中項目有：
▲Ni基合金奧氏體(ti) 的凝固裂紋的研究；
▲用於(yu) 焊接滲透控製的神經係統網絡/模糊邏輯係統研究；
▲Al-Fe-Si-V高溫強化合金的結合技術；
▲材料用微光-微光粘結劑粘結的材術結合區分析；
▲焊縫金屬和其等離子環境之間的氮的區分。
4、美國焊接學會(hui) （ARC）立項支持工程結構材料的研發
美國焊接學會(hui) （ARC）創建於(yu) 1935年。學會(hui) 的任務是把材料焊接和結合技術的研究與(yu) 工業(ye) 生產(chan) 中出現的複雜問題協調在一起進行R&D。並為(wei) 工業(ye) 界提供新的，適應市場需求的機械裝置。支持學會(hui) 的資金80%~90%來自工業(ye) 基金和其它合作發起的基金。研究鋼鐵船舶構件的材料焊接和結合技術的資金來源就是出自美國海軍(jun) 部門。而許多大學材料焊接結合研發項目資助者也是海軍(jun) 部門。美國焊接協會(hui) 和其壓力容器研究委員會(hui) ，乃至政府代理機構都在領導和監視此研發。ARC學會(hui) 完成項目的成果以專(zhuan) 題論文公報型式發表，或在雜誌和國內(nei) 外會(hui) 議中發表。現在的材料結合技術在ARC學會(hui) 和壓力容器委員會(hui) 主要項目有：
▲高合金鑄件的焊接修複；
▲雙煉不鏽鋼的氫脆性；
▲熱裂紋；
▲高強度鋼的焊接性試驗；
▲焊件的韌性和疲勞性質的研究；
▲低合金鋼再熱裂紋的研發；
▲高溫焊材失效原因的研究；
▲不鏽鋼鐵素體(ti) 計算。
5、美國愛迪生焊接研究院(EWI)材料焊接和結合技木的研究
EWI於(yu) 1984年在俄亥俄州的哥倫(lun) 布建立，作為(wei) 俄亥俄州年度計劃的一部分，並通過與(yu) 巴特爾、俄亥俄州立大學和美國焊接研究所的部分合作。同時受到巴特爾（Battele），Ohio 國立大學和英國焊接研究院（TWI）等單位的支特。建院十年後EWI 就成為(wei) 美國最大一家材料結合工程應用技求研究中心，服務於(yu) 340多家會(hui) 員單位，聯係了超過3000多家國內(nei) 外公司、工廠和企業(ye) 。提供給公司成員很寬的服務範圍，如專(zhuan) 題會(hui) 議、簽訂專(zhuan) 業(ye) 承包合同、專(zhuan) 利和技術成果轉化和轉讓、技術培訓和教育等。每年啟動的技術研發項目有：
▲工程設計；
▲材料研發；
▲電弧焊技術擴大應用；
▲自動化；
▲激光加工；
▲電阻焊；
▲塑料和合成物的綜合技術；
▲硬釺焊；
▲軟釺焊；
▲粘合劑結合技術；
▲材料的焊接性；
▲修複技術；
▲在薄製嵌板中扭曲預言和緩和；
▲為(wei) 增加焊接滲透的有效彎曲；
▲自動焊接輪廓檢驗等。
現代材料技術的研究啟動了包括焊接性試驗技術和修複技術在內(nei) 的發展，例如得到國際上承認的，改善了焊接性試驗方法的“通用應變試驗機”，用此試驗機的材料範圍己包括合金結構鋼、不鏽鋼、鎳基合金和鋁合金等。而采用這種試驗機的研究成果輸入到數據厙，用數據厙資料幫助用戶選擇合金材料和開發新型合金材料。此外，愛迪生焊接研究院一直積極研發激光工藝技術、激光修複技術、高動力激光技術等。在其研究項目中還有局部和全部領域的網絡計算程序、專(zhuan) 家係統、模擬邏輯和神經網絡係統、仿真模擬係統模型，以及用於(yu) 焊接時存在的盲點加以焊透的係統控製的機構等。
6、美國焊接研究院（AWI）材料焊接和結合技木的研究
美國焊接研究院（AWI）中材料焊接結合技術應用科學的主要工作重點是把計算機技術應用到海軍(jun) 材料技術實際工作中去解決(jue) 問題。而且現已完成了美國海軍(jun) 控製焊接工程設計的計算機和控製船舶施工係統的計算機中。這種計算機係統能將設計和施工結合起來，可以把每個(ge) 焊接生產(chan) 進度表中的數據作為(wei) 機器人軌跡計劃，進而用於(yu) 避免機器人係統的衝(chong) 突，然後機器人負責為(wei) 計算機提供所有下一步計劃需焊接工作量信息。用此成果隨後又產(chan) 生了模擬計算機係統，用於(yu) 開發複合材料的結合技術。
除此以外，美國焊接研究院用開發了的數控庫、專(zhuan) 家係統、模擬邏輯和神經網絡係統開發出局部和全部領域的網絡計算機程序。這些係統主要是在計算機中解決(jue) 在網絡計算機程序中更加廣泛地分配問題，當然也可用於(yu) 商業(ye) 操作，以及中性仿真模擬係統模型。而這些完全的模型能在顯微切片中嵌進，從(cong) 數字製定中得到任何一套基於(yu) 計算、經驗數據或某些在其中的組合開發成另一種模型。這種模型又能用於(yu) 對下一步前景進行預控。其中有一種模型可用於(yu) 控製焊縫所需的形狀去確定所需的焊接參數。
7、美國大學完成的材料結合研發
在美國大學完成的材料結合研發項目的資金支持約80%~90％出自國家基金委員會(hui) ，但許多大學也從(cong) 其它工業(ye) 基金會(hui) 中爭(zheng) 取到資助。特別是由於(yu) 得到國防部門的海軍(jun) 部門對大學在鋼鐵材料焊接成果方麵的信賴，因而也可從(cong) 中得到捐助。此外，美國國家科學基金會(hui) 、美國宇航局、海洋政府機關(guan) 部門和能源部門等都直接支持材料結合技術的研發，而支持的學科涉及焊接冶金學，程序工藝學等。許多大學也自己設立了材料結合技術研發組。
美國俄亥俄州（OSU）國立大學焊接工程係是美國唯一的一家提供焊接工程方麵的科學博士和碩士學位的大學，研究項目主要有焊接工程設計和工藝計劃、材料工程和設備、是否破壞環境的評估等。
俄亥俄州（OSU）大學的焊接工程計劃中的主要研究項目是焊接工藝控製的研發，曾經專(zhuan) 心致力於(yu) 經過改善的新的電弧焊接工藝、具有先進的遙控係統自動化焊接工藝設備、能控製焊接工藝質量的控製方法、激光程序裝置在CO2和混合焊中應用、激光硬模空虛焊接以及鋁激光焊接等。進而又在開發塑料和複合材料激光焊接在計算機模型中的應用。
OSU大學在焊接冶金學方麵的研究活動有著很寬的工程合金用的項目光譜，主要的項目有材料焊接性的評估，特別是凝固裂紋的評估，新型結構材料的結合性、普通和新型航空和宇航材料的修複焊接，以及鋼的焊接冶金學。OSU大學特別重視使用計算機幫助程序設計。也特別重視焊接工藝和熱流計算機模擬的開發，以便在焊接結構材料中預測殘餘(yu) 應力和應變。其它研究項目包括材料顯微組織無損表征儀(yi) 、散布顯微損傷(shang) 儀(yi) 、粘狀結合和合成結合中間相的數量表征、不均勻材料的製造工藝和殘餘(yu) 應力的非工藝感覺。
美國裏海大學的大型結構中心重點項目是結構設計和施工，主要致力於(yu) 構造海上采油平台，橋梁、造船、民用設備工程的工作業(ye) 績表現在設計結構疲勞和斷裂評估準則。
所謂焊接工藝研究是很寬的範圍，包括有激光焊接、包層金屬和切剪、水下切割、電弧焊和鍍膜技術等，許多己得到海軍(jun) 部門的應用。現在美國有近一百家大學和學院都進入了研發程序。
8、國家實驗室材料結合研究
在國家實驗室加入研究的材料曆來注重核能發電，武器係統軍(jun) 事硬件（海軍(jun) ，陸軍(jun) 和空軍(jun) ）和航空航天係統，雖然在過去幾年中已經將這項技術轉讓給外部製造業(ye) 。目前正在國家實驗室進行的研究計劃的有：
1） 橡樹嶺（Oak Ridge）國家實驗室
當時的研究項目包括兩(liang) 方麵，一是工業(ye) 開發，另一是模型應用。從(cong) 工藝功能鐵酸鹽分解模型的項目有：焊接熱影響區和殘餘(yu) 應力變形預報、時間、溫度、形成和/或故障處理、Fe-Ni-Cr合金和Ni基超級合金中單一的結晶增長凝固表演、鐵素體(ti) 不鏽鋼焊接和鑄造中對於(yu) 低溫（4750）脆性的影響等。
2）愛達荷州（Idaho）國家實驗室
主要研究項目是神經係統程序網絡和先進傳(chuan) 感器，可用於(yu) 程序工藝最佳化的控製，特別是用於(yu) 汽車行業(ye) 的工藝控製。
3）桑迪亞(ya) （Sandia）國家實驗室
該實驗室主要具有國際熱核武器的試驗研究條件。即如結合鈹到鎢和石墨形成銅的試驗，黃銅、擴結粘合化、炸藥結合化、惰性焊接和金屬/陶瓷黃銅結合研究，電子束焊接應用研究，滲透控製係統的開發等。
4）國家標準學會(hui)
多年前國家標準學會(hui) 工作任務已從(cong) 研究程序轉變為(wei) 冶金和顯微組織性質的研究，研究的焦點集中於(yu) 焊接工藝控製和自動化傳(chuan) 感器的開發。現在的研究程序包括電弧傳(chuan) 感器到監督器和控製電弧穩定性的工作。此外，研究繪製實時焊接工藝地圖和測量電弤質量和保護氣體(ti) 效力的研發。
二、美國一直是支持結構材料結合技術研發的投資主體(ti)
1、工程結構材料加入焊接的R&D
發達國家一直關(guan) 注工程結構材料焊接和連接技術的研發。美國一直是支持結構材料結合技術研發的投資主體(ti) 。但是冷戰結束後為(wei) 了縮減它們(men) 在國內(nei) 的R&D投資，使許多在美國存在專(zhuan) 利權益矛盾糾紛而限止外流的企業(ye) ，為(wei) 維擴自己的生命力把R&D的成果和技術谘詢外流到海外，特別是亞(ya) 洲等國家。
雖然美國工業(ye) 方麵的R&D投資也一直在衰退中，但是仍然有許多工業(ye) 部門，在不同的材料焊接和結合技術領域中立項投資，做出對國家有重要貢獻的成果。例如：汽車工業(ye) 自動化技術、宇航工業(ye) 、重型製造工業(ye) 、動力製造加工業(ye) 、石油、天然氣和化工工業(ye) 、微電子學和醫學產(chan) 品工業(ye) ，激光焊接和切割技木、榙合劑結合和外層覆蓋結合技術等。此外，在支柱架製造中，使用價(jia) 值很高的簡潔空格迅速發展著，而且同時被汽車行業(ye) 推介著。航天工業(ye) 界一直為(wei) 機身應用輕質材料在R&D結合技術。發動機組件用的高溫材料仍多數是以專(zhuan) 利權方法使用為(wei) 主。同樣，電子工業(ye) 部門也對材料的結合技術進行廣泛的R&D，但R&D的目的仍是專(zhuan) 利所有權人之間競爭(zheng) 。重型裝備、石化製品（上下遊製造程序製品）、動力改進型工業(ye) 部門仍在進行有限製的焊接技術的研究，因為(wei) 它們(men) 直接和其自身使用程序有關(guan) 。
值得強調的是，製造工業(ye) 的商業(ye) 行為(wei) 在特殊的、廣大的使用行業(ye) 中，如鋼鐵行業(ye) 、鋁合金行業(ye) ……，具有重大的服務責任，焊接設備製造工業(ye) 部門一直就是對一般性的結構材料和其焊接技術的R&D做出重要的、有價(jia) 值的貢獻。
2、焊接產(chan) 品行業(ye) 的發展
焊接設備和焊接材料產(chan) 品生產(chan) 製造企業(ye) 一直對焊接和連接技術R&D投資，但是進入二十一世紀後投資的焦點改變為(wei) 考慮當前焊接工業(ye) 技術改造和市場消費者的需求。大多數電弧焊接工業(ye) 程序技術現已相當好地被用戶理解了，因而製造廠家已把它們(men) R&D重點改變為(wei) 降低產(chan) 品價(jia) 格，增加生產(chan) 效力，擴大產(chan) 品應用範圍，自動化，過程控製，以及環境保護、節能綠化等方麵。此外，等離子體(ti) 電弧切割也應該是繼續加強R&D，改善產(chan) 品的精密性和可靠性作為(wei) 重點。
由於(yu) 市場很快需求替換比較便宜的變換整流裝置的原因，開始了基於(yu) 動力源變換器R&D的發展。而產(chan) 品製造廠家正在利用精製加工係統監視電流電壓，進而發明了短的斷路繼電器產(chan) 品進入市場。這種電器還可降低焊接時出現的飛濺。脈衝(chong) 焊接技術早已使用，以後又研發出熔化金屬的沸騰噴渣技術來防止和降低發生焊接煙塵。各種變換器優(you) 點的利用，如低重量和要求較小的設備空間，在許多應用中動力消費較小，促使人們(men) 把它們(men) 的優(you) 點結合在一起開發。
美國焊接材料生產(chan) 廠家正在開發焊劑和藥芯金屬焊絲(si) 以適應廣泛的市場需求。但至今沒有發現能替代汙染環境，損害焊工身體(ti) 健康，影響高速焊接的鍍銅焊絲(si) 。2015年中國人自主創新，從(cong) 鐵基合金原生態合金中發明了無鍍銅焊絲(si) ，即“一種耐大氣腐蝕鐵基合金以及無鍍銅焊絲(si) ”，專(zhuan) 利號為(wei) ZL 201410053171.0，已有專(zhuan) 利產(chan) 業(ye) 化的率先企業(ye) ，正在推廣應用，替代鍍銅焊絲(si) 。
焊接材料是結構工程建設必須的材料，結構材料創新必須與(yu) 焊接材料共同創新，否則結構材料進不了市場需求，即進不了產(chan) 業(ye) 化，特別是一些市場需求的高效能特殊材料，例如：橋梁鋼、建築鋼、海上釆油氣平台鋼、結構和釆礦設備鋼、船板鋼、鐵路客車鋼、高鐵鋼、汽車鋼等等鋼種。由於(yu) 這些鋼種對提高強度和韌性，特別是應用優(you) 越的焊接性有特殊要求，又引起了鋼鐵冶金工業(ye) 的全麵技術改造，采用控軋控冷工藝生產(chan) 微合金化細晶粒、高強高韌、焊接性好的節能鋼種發展，而在其中激發了大量企業(ye) 的R&D項目合作夥(huo) 伴。例如：汽車和鋼材的合作開發。這兩(liang) 者的合作開發促進了汽車鋼內(nei) 部自動化工業(ye) 的發展，進而又繼續促進了能降低鋼板厚度的低合金高強度汽車專(zhuan) 用鋼的發展。而這類專(zhuan) 用鋼具有無裂縫的優(you) 點.又產(chan) 生了特殊的護層薄板的焊接，特別是電阻點焊也很快進入市場。由於(yu) 汽車一直在尋找降低重量的材料，鋁合金材料很快進入了汽車工業(ye) 。
鋁質薄板產(chan) 品早就進入工業(ye) 市場，例如鋁質車輛交通工具，建築中間道路等。此外，在鋁製產(chan) 品應用的項目中有鋁型鑄太空宇航碎片式的飛行器、管式散熱器等的研究。而對鋁合金材料焊接技術的研發有電阻焊、激光焊、微動摩擦焊等。
不鏽鋼產(chan) 品開發的精力目前已集中在合金化成分的發展，推廣應用到管線鋼和海上釆油平台、泵、電子管的雙煉和越雙煉材料焊接性研究，以及顯微組織和相變平衡控製等的研發。
由於(yu) 鈦和鎳基合金生產(chan) 的材料可以改善焊接性，改善其結構的環境和增加服務的壽命，對生產(chan) 廠家產(chan) 品走向市場作出了重要貢獻，並擴大應用到廣泛的工業(ye) 範圍，進而可以局部替代一些重要的鐵素體(ti) 鋼和不鏽鋼。
3、焊接的R&D合作研究
在工業(ye) 界的R&D中，一度遇到全範圍的衰退，為(wei) 解脫經濟支持的困難，許多業(ye) 務部門走向在國內(nei) 和國外合作R&D之路。其中動力產(chan) 品和石油化工工業(ye) 部門就是因為(wei) 焊接技術問題而成為(wei) 積極的合作者，汽車和航天技術工業(ye) 也隨之而來。重型結構工業(ye) 研發的指導思想也發生明顯變化，把焊接技術的R&D引導到自動化工業(ye) 。隨後，汽車及其主要部件工業(ye) 、客車工業(ye) 、交通工具工業(ye) 等都和鋼鉄工業(ye) 聯合在一起共同開發鋼材和焊接技術。最後引起了國際財團等的財力支持。這樣電力動力研究院、愛迪生電子研究所、美國氣體(ti) 協會(hui) 、石油研究所、航天工業(ye) 技木院所等都得到財力支持研究開發焊接技術。
在激光電子工業(ye) 中聯合開發的夥(huo) 伴有計算機輔助生活循環工程、微電子和計算機輔助生活循環工程技術研究所、半導體(ti) 製造工業(ye) 技術都和焊接技術的R&D聯合在一起得到財力支持。曆史證明這些研究院所從(cong) 此更加興(xing) 旺，更沒有衰退。
三、建議
中國在上世紀五十年代就知道鋼鐵材料的重要性，毛澤東(dong) 主席多次向國人宣傳(chuan) ；“一個(ge) 鋼鐵、一個(ge) 糧食，有了這兩(liang) 個(ge) 東(dong) 西，就什麽(me) 都好辦了。”又號召全國人民“趕英超美”，如今不能說是錯的，因為(wei) 代表了中國人的心願。隻是中國人不了解發達國家鋼鐵工業(ye) 的發展曆史，更不了解鋼鐵強國是從(cong) 工程結構材料和焊接研發中發展起來的。
許祖澤，原冶金工業(ye) 部鋼鐵研究總院金屬焊接研究室主任、教授級高工。1956級清華大學機械係校友。
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