是否每個(gè)人在兒時(shí)都會(huì)仰望星空,想象浩瀚的星河到底存在著什么?亦或是羨慕那翱翔于天際的鳥兒,幻想自己有一天能夠自由自在地飛上藍(lán)天。中國人從古至今都是浪漫而富有想象力的,從牛郎織女到嫦娥奔月,從扶搖直上九萬里到渺觀宇宙我心寬,每一個(gè)都與天空息息相關(guān)。
而對(duì)于我們中國鋼研人來說,天空代表的不僅僅是浪漫。今天的中國群狼環(huán)伺,唯有靠自主科技創(chuàng)新飛上藍(lán)天、遨游太空,真正實(shí)現(xiàn)兒時(shí)那看似遙不可及的夢想,才能在屹立于世界民族之林。
夢想終究是要靠一步一個(gè)腳印實(shí)現(xiàn)的,我們的主角——低膨脹高溫合金緊固件,在中國人實(shí)現(xiàn)空天夢的過程中是不可或缺的。二十年來,中國鋼研人不斷地以緊固之線,鑄空天之衣。
緊固件,以平時(shí)常見的螺栓為代表,它個(gè)頭很小,十分不起眼,但是對(duì)于航空航天來說,它就像衣服中的線,一根一根緊固之線,編織成了航空、航天的鋼鐵之衣。與其他緊固件不同的是,航空航天用緊固件材料需要低的熱膨脹系數(shù),這是因?yàn)楫?dāng)連接部件發(fā)熱而溫度上升時(shí),其緊固力會(huì)降低,所以,材料的選擇問題是關(guān)鍵:航空航天緊固件多采用高溫合金。因航空航天的需求,上世紀(jì)60年代Smith最先發(fā)明的MP35N合金應(yīng)運(yùn)而生,因其高的加工硬化速率、第二相強(qiáng)化等特征,具有高的強(qiáng)度、良好的低溫韌性和抗腐蝕性,被廣泛用于航空航天中。但是,它的高溫使用性能只能保持到370℃。為改進(jìn)合金的熱穩(wěn)定性,1973年開發(fā)出MP159合金,與其他常用高溫合金不同的是,這款合金除了常規(guī)的固溶和時(shí)效強(qiáng)化外,引入了應(yīng)變強(qiáng)化,進(jìn)一步改進(jìn)了MP合金的高溫性能,使用溫度可達(dá)到590℃,基本滿足航空航天用緊固件的要求,并沿用至今。21世紀(jì)初,通過合金元素優(yōu)化,美國研制出一種高溫高強(qiáng)度緊固件合金——Aerex350,能在650℃以上的溫度下提供1515MPa的強(qiáng)度,并且在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。
對(duì)于我們中國來說,科技興則民族興,科技強(qiáng)則國家強(qiáng)。黨的十八大以來,習(xí)近平總書記把科技創(chuàng)新擺在國家發(fā)展全局的核心位置。誠然,21世紀(jì)我國科技發(fā)展突飛猛進(jìn),自主創(chuàng)新能力大幅提升,但作為中國鋼研人,我們必須清醒認(rèn)識(shí)到,有些與我們息息相關(guān)的關(guān)鍵領(lǐng)域仍存在被國外“卡脖子”的情況。
國內(nèi)航空、航天用緊固件的發(fā)展,由于重重技術(shù)難題導(dǎo)致成本極高、成材率極低,之前的90%、部分材料甚至100%都依賴于進(jìn)口。然而,正如習(xí)總書記比喻的那樣,命門掌握在別人手里,好比在別人家墻基上砌房子,再大、再漂亮也經(jīng)不起風(fēng)雨,甚至不堪一擊。
針對(duì)航空、航天用緊固件,目前國內(nèi)還只有鋼研高納等單位開展了一些研究試制工作,離完全工業(yè)化生產(chǎn)的目標(biāo)還有一定的差距。低膨脹緊固件用高溫合金鋼研人從上世紀(jì)90年代開始研制,二十余年來面對(duì)了諸多困難:首先是冶煉工藝不穩(wěn)定導(dǎo)致成分偏差大,其次是熱加工溫度窗口窄導(dǎo)致溫度高時(shí)軋制開裂,而溫度低時(shí)棒材又無法通過軋機(jī),最重要的就是大多數(shù)冷拉棒材變形量極大,甚至接近50%,同時(shí)變形量公差小,僅為1%,幾毫米的棒材,其變形量需要控制在微米級(jí)。
面對(duì)國內(nèi)緊固件發(fā)展的種種困難,我們中國鋼研人敢為人先。近幾年來國際形勢動(dòng)蕩,國外徹底封鎖了MP159、Aerex350合金的進(jìn)口渠道。在國內(nèi)航空航天用緊固件的研制生產(chǎn)面臨困境之際,高納青年立即結(jié)合前輩們的經(jīng)驗(yàn)開展兩種合金的大量試制工作。然而,萬事開頭難,研制生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)不斷出現(xiàn)問題,但幾年間一次次的失敗沒有打敗堅(jiān)韌的中國鋼研人、鋼研人。
面對(duì)諸多困難,中國鋼研人發(fā)揚(yáng)特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)的航天精神,幾年來不斷埋頭前行。
冶煉時(shí)成分偏差大,我們不怕。面對(duì)小數(shù)點(diǎn)后四位的成分波動(dòng),嚴(yán)格選料,不畏長時(shí)冶煉,我們以凳為床、以廠為家,日夜堅(jiān)守,死盯操作臺(tái),嚴(yán)控成分。熱軋時(shí)溫度窗口窄,我們不怕。面對(duì)1100℃以上的加熱溫度,10℃的終軋溫度窗口,不畏高溫,跑動(dòng)送料、四組配合,迅速操作,與時(shí)間賽跑,嚴(yán)守終軋溫度。冷拉時(shí)尺寸精度高,我們不怕。面對(duì)±1%的尺寸偏差,不畏漫天粉塵,選用納米級(jí)的霧化潤滑涂層,充分考慮頭尾偏差、回彈、膜厚、磨光精度等所有細(xì)節(jié),最終達(dá)到微米級(jí)別的尺寸控制。通過系列工作,中國鋼研人解決并優(yōu)化了成分控制范圍、微合金化技術(shù)、雙聯(lián)冶煉、均勻化擴(kuò)散退火、熱軋、潤滑及冷拉拔工藝。
我相信,就在不久的將來,航空飛機(jī)和航天飛行器的各個(gè)部件上也能見到國產(chǎn)化緊固件的身影。
今年時(shí)值黨的二十大召開,也是中國鋼研成立70周年,作為中國鋼研人的我們,就是要秉承求真務(wù)實(shí)的工作精神,力爭掰斷卡脖子的一根一根手指,為中國鋼研發(fā)展做出更大貢獻(xiàn),用優(yōu)異成績向祖國獻(xiàn)禮。
緊固件雖小,但數(shù)以萬計(jì),類以群分,連結(jié)構(gòu),接系統(tǒng),小物大為。中國鋼研人在國內(nèi)科技發(fā)展的浪潮中同樣渺小,但是我們?cè)赣檬种械木o固之線,鑄就鋼鐵空天之衣;以雄偉的空天之衣,衛(wèi)我遼闊中華大地。
作者:王天一,北京鋼研高納科技股份有限公司,現(xiàn)任精細(xì)高溫合金制品事業(yè)部研發(fā)工程師