首页 >> 环球学讯 >> 学科动态 >> 学科动态新闻
院士:国家应重视航空超高强度钢 必须超外国
2014年03月03日 10:57 来源:中国航空报社 作者:记者 焦静波 字号

内容摘要:从事航空结构钢应用基础理论、合金设计和应用技术研究,创新多种合金并获广泛应用,构筑起我国航空超高强度钢体系架构.提出“无应力集中”抗疲劳概念,研究抗疲劳制造技术,成功研制长寿命飞机起落架,获国家科技进步一等奖等五项国家级科技成果奖,为多项重大航空工程做出突出贡献。比如, 60多年来抚顺钢厂一直是航空超高强度钢及高温合金等材料的生产供货企业,具有国内最高技术水平,达到美国实物水平的航空超高强度钢及高温合金等材料也几乎全是由抚顺钢厂试制出来的。我国的航空超高强度钢发展目标是赶上世界一流水平,建立中国特色的航空超高强度钢体系,满足航空装备发展需求,支持航空制造强国建设。

关键词:航空;强度钢;研制;起落架;合金;激光;赵振业;研究;飞机;试制

作者简介:

  赵振业,中国工程院院士,金属材料科学家。从事航空结构钢应用基础理论、合金设计和应用技术研究,创新多种合金并获广泛应用,构筑起我国航空超高强度钢体系架构;提出“无应力集中”抗疲劳概念,研究抗疲劳制造技术,成功研制长寿命飞机起落架,获国家科技进步一等奖等五项国家级科技成果奖,为多项重大航空工程做出突出贡献。

  钢铁被称为工业的粮食,在我国当前的工业化进程中其重要性不言而喻。而超高强度钢在我国的航空、航天、高铁、风电、汽轮机、燃汽轮机等高端机械装备制造行业中有着特殊的价值,用以制造的关键构件直接决定着机械装备的服役行为和我国航空工业发展的水平。记者日前就航空超高强度钢发展情况专访了中国工程院院士赵振业。

  记者:近年来,航空工业发展迅速,新的型号不断出现,对特种钢的需求与以往相比有哪些变化?

  赵振业:过去几年中,航空装备发展取得了很大的进步,比如歼击机、大型运输机、舰载机、武装直升机等先进机型都陆续飞上天空,超大的机身、更快的速度、远海作战环境等,都对航空材料特别是超高强度钢发展提出了新的更高需求。长寿命、高可靠性、轻量化等航空装备发展的一贯原则,也更明确地直接体现在航空超高强度钢的性能要求上,需要解决的问题还有不少。

  超高强度钢是当前强度最高的金属结构材料,航空超高强度钢代表一个国家的冶金最高水平。航空超高强度钢主要用作起落架、传动齿轮、主轴承和对接螺栓等关键构件。人人都明白起落架对飞机和乘员安全的保障作用,高性能传动齿轮是直升机传动系统的核心构件,主轴承决定着航空发动机的服役寿命和可靠性,对接螺栓直接关系飞机安全。航空超高强度钢的研究发展难度很大,但却是航空发达国家的竞争热点。其中,起落架用钢代表了一个国家超高强度钢的最高水平。美国于上世纪50年代研制出300M超高强度钢,60年代开始用于飞机起落架,90年代研制出Aermet100超高强度钢,直到21世纪初才研制出适用于航母舰载机起落架用S53超高强度不锈钢。上世纪50年代,美国用了10年时间将客机用涡轮喷气发动机主轴承寿命提高到30000小时,支持了发动机定寿,但齿轮轴承钢仍不能满足使用要求。对接螺栓的强度虽已达到1800MPa以上,但却尚无一个较理想的超高强度钢。我国的飞机、发动机都已发展到了世界先进水平,自然需要世界先进水平的超高强度钢。我国的航空超高强度钢与飞机、发动机发展需求,尤其是这些关键构件达到长寿命、高可靠、结构减重和经济可承受性还有很大差距。而要成为航空制造强国就必须达到甚至超过国外先进水平。

  和其他先进材料一样,航空超高强度钢属于学科前沿,需要经由应用基础理论、钢种研制、工业生产和服役反馈研究才能完成。研究的目的在于应用。因此,必须完成“材料研制”和“材料应用研究”两个全过程,才能做好关键构件和支持飞机、发动机发展和安全服役。航空超高强度钢应当引起足够重视,得到更多关注。

  记者:特钢因为用量小,企业发展的积极性不高,但对我们国家尤其是国防军工行业来说又特别重要,如何破解这些问题?

  赵振业:航空超高强度钢和其他先进材料一样,要求高、用量小、研制难度大,企业的积极性不高,严重制约了供货保障。鉴于航空超高强度钢和其他先进材料的特殊性,航空工业必须谋划自己的供货保障。为破解这一问题已有几十年的设想和尝试,例如在材料研究机构建小批量试制、生产供货厂,但至今未获成功。我虽曾思考过如何解决问题,但也未有好的办法,毕竟没有实践过。我以为,解决航空军工关键材料小批量试制、生产供货问题需要考虑三个问题。一是能保证达到要求,二是平战结合,三是高效益。附设在材料研究机构的缺点是不能平战结合,企业的积极性不高的原因在于效益低。最好的方案应是在企业设专用试制生产线。既可从研究机构带入的先进技术转化为生产技术,带动其大生产技术提高水平,加快产品增值、升级和转型,又可保证战时随即转入大量生产。而且,达不到航空优质的航空超高强度钢和其他先进材料,可以用作一般航空构件,更低质量的材料可以用于其他军工构件或民用构件。在企业建立高水平的专用小批量试制、生产线十分重要,研究机构解决不了规模生产用材料问题,非规模生产材料不能用做航空关键构件。比如,60多年来抚顺钢厂一直是航空超高强度钢及高温合金等材料的生产供货企业,具有国内最高技术水平,达到美国实物水平的航空超高强度钢及高温合金等材料也几乎全是由抚顺钢厂试制出来的。在抚顺钢厂建立专用小批量试制、生产线应可满足航空超高强度钢及高温合金等需求。随着航空工业的快速发展,对航空超高强度钢及高温合金等材料的小批量生产供货要求越来越高,应继续加大投入。

  记者:新工业和技术的发展变化也对原材料制备提出了创新要求,如何看待以激光成型技术为代表的新技术对传统钢铁材料需求的影响?

  赵振业:我不研究激光快速成型技术,知之甚少,不能做出评论,只能说一孔之见。激光快速成型是仿制、试制构件、翻模的好方法。但看不出用于航空构件,尤其是关键构件的突出优越性。激光快速成形最大的优点应是速度快,设备简单,不受构件尺寸、形状限制,可以作为传统制件技术的一种补充。但国外试验数据表明,激光成形Aermet100钢构件的疲劳寿命高于铸件,低于锻件,这符合科学原理。从液态快速凝固下来,制件的强韧化机理有待新的认识。航空构件讲求可靠性,要求批量生产和检验数据稳定,而激光成形还是单件制备构件。激光成形需要金属粉体原材料,制件成本降低困难。应该说,激光成形技术有广阔的发展空间和其他应用前景,用于航空构件还要进一步认识和研究。还应该说,激光成形不是一种金属材料的制备技术,它没有熔炼过程。

  记者:我国特种钢发展水平和生产能力与其他工业强国相比,处于什么水平,有哪些差距和不足?

  赵振业:1958年航材院就起步研究航空超高强度钢,与抚顺钢厂等一起,先后研制成功GC-4,强度与300M钢相当,用做起落架。研制成功航空中温超高强度钢38Cr2Mo2VA,用做飞机后机身主承力框。研制成功300M钢,做出长寿命起落架。研制成功的新品种,与欧洲、俄罗斯相比基本相当或略有优势,但在创新研发能力、计算合金和高纯熔炼技术方面还有提升空间。当前,应该重点关注提升钢“纯净度”。钢的“纯净度”带给关键构件的影响如同我国的秦岭,翻过秦岭是四川气候,秦岭以北是陕西气候。关键构件达到长寿命、高可靠、结构减重,首先要过“纯净度”关。“纯净度”制约了所有航空超高强度钢,当然也制约了所有航空关键材料。美国的宇航材料标准被认为是世界上最先进的航空材料标准。实际上,美国的材料实物远高于标准,关键杂质元素会低一个数量级,与中国的材料标准有很大不同。

  我国的航空超高强度钢发展目标是赶上世界一流水平,建立中国特色的航空超高强度钢体系,满足航空装备发展需求,支持航空制造强国建设。让我们一起努力,尽快实现这一目标!

  (原标题:航空超高强度钢应当得到更多重视——专访中国工程院院士赵振业)

分享到: 0 转载请注明来源:中国社会科学网 (责编:高丽萍)
W020180116412817190956.jpg
用户昵称:  (您填写的昵称将出现在评论列表中)  匿名
 验证码 
所有评论仅代表网友意见
最新发表的评论0条,总共0 查看全部评论

回到频道首页
QQ图片20180105134100.jpg
jrtt.jpg
wxgzh.jpg
777.jpg
内文页广告3(手机版).jpg
中国社会科学院概况|中国社会科学杂志社简介|关于我们|法律顾问|广告服务|网站声明|联系我们