趙振業,中國工程院院士,金屬材料科學家。從事航空結構鋼應用基礎理論、合金設計和應用技術研究,創新多種合金并獲廣泛應用,構筑起我國航空超高強度鋼體系架構;提出“無應力集中”抗疲勞概念,研究抗疲勞制造技術,成功研制長壽命飛機起落架,獲國家科技進步一等獎等五項國家級科技成果獎,為多項重大航空工程做出突出貢獻。 鋼鐵被稱為工業的糧食,在我國當前的工業化進程中其重要性不言而喻。而超高強度鋼在我國的航空、航天、高鐵、風電、汽輪機、燃汽輪機等高端機械裝備制造行業中有著特殊的價值,用以制造的關鍵構件直接決定著機械裝備的服役行為和我國航空工業發展的水平。記者日前就航空超高強度鋼發展情況專訪了中國工程院院士趙振業。 記者:近年來,航空工業發展迅速,新的型號不斷出現,對特種鋼的需求與以往相比有哪些變化? 趙振業:過去幾年中,航空裝備發展取得了很大的進步,比如殲擊機、大型運輸機、艦載機、武裝直升機等先進機型都陸續飛上天空,超大的機身、更快的速度、遠海作戰環境等,都對航空材料特別是超高強度鋼發展提出了新的更高需求。長壽命、高可靠性、輕量化等航空裝備發展的一貫原則,也更明確地直接體現在航空超高強度鋼的性能要求上,需要解決的問題還有不少。 超高強度鋼是當前強度最高的金屬結構材料,航空超高強度鋼代表一個國家的冶金最高水平。航空超高強度鋼主要用作起落架、傳動齒輪、主軸承和對接螺栓等關鍵構件。人人都明白起落架對飛機和乘員安全的保障作用,高性能傳動齒輪是直升機傳動系統的核心構件,主軸承決定著航空發動機的服役壽命和可靠性,對接螺栓直接關系飛機安全。航空超高強度鋼的研究發展難度很大,但卻是航空發達國家的競爭熱點。其中,起落架用鋼代表了一個國家超高強度鋼的最高水平。美國于上世紀50年代研制出300M超高強度鋼,60年代開始用于飛機起落架,90年代研制出Aermet100超高強度鋼,直到21世紀初才研制出適用于航母艦載機起落架用S53超高強度不銹鋼。上世紀50年代,美國用了10年時間將客機用渦輪噴氣發動機主軸承壽命提高到30000小時,支持了發動機定壽,但齒輪軸承鋼仍不能滿足使用要求。對接螺栓的強度雖已達到1800MPa以上,但卻尚無一個較理想的超高強度鋼。我國的飛機、發動機都已發展到了世界先進水平,自然需要世界先進水平的超高強度鋼。我國的航空超高強度鋼與飛機、發動機發展需求,尤其是這些關鍵構件達到長壽命、高可靠、結構減重和經濟可承受性還有很大差距。而要成為航空制造強國就必須達到甚至超過國外先進水平。 和其他先進材料一樣,航空超高強度鋼屬于學科前沿,需要經由應用基礎理論、鋼種研制、工業生產和服役反饋研究才能完成。研究的目的在于應用。因此,必須完成“材料研制”和“材料應用研究”兩個全過程,才能做好關鍵構件和支持飛機、發動機發展和安全服役。航空超高強度鋼應當引起足夠重視,得到更多關注。 記者:特鋼因為用量小,企業發展的積極性不高,但對我們國家尤其是國防軍工行業來說又特別重要,如何破解這些問題? 趙振業:航空超高強度鋼和其他先進材料一樣,要求高、用量小、研制難度大,企業的積極性不高,嚴重制約了供貨保障。鑒于航空超高強度鋼和其他先進材料的特殊性,航空工業必須謀劃自己的供貨保障。為破解這一問題已有幾十年的設想和嘗試,例如在材料研究機構建小批量試制、生產供貨廠,但至今未獲成功。我雖曾思考過如何解決問題,但也未有好的辦法,畢竟沒有實踐過。我以為,解決航空軍工關鍵材料小批量試制、生產供貨問題需要考慮三個問題。一是能保證達到要求,二是平戰結合,三是高效益。附設在材料研究機構的缺點是不能平戰結合,企業的積極性不高的原因在于效益低。最好的方案應是在企業設專用試制生產線。既可從研究機構帶入的先進技術轉化為生產技術,帶動其大生產技術提高水平,加快產品增值、升級和轉型,又可保證戰時隨即轉入大量生產。而且,達不到航空優質的航空超高強度鋼和其他先進材料,可以用作一般航空構件,更低質量的材料可以用于其他軍工構件或民用構件。在企業建立高水平的專用小批量試制、生產線十分重要,研究機構解決不了規模生產用材料問題,非規模生產材料不能用做航空關鍵構件。比如,60多年來撫順鋼廠一直是航空超高強度鋼及高溫合金等材料的生產供貨企業,具有國內最高技術水平,達到美國實物水平的航空超高強度鋼及高溫合金等材料也幾乎全是由撫順鋼廠試制出來的。在撫順鋼廠建立專用小批量試制、生產線應可滿足航空超高強度鋼及高溫合金等需求。隨著航空工業的快速發展,對航空超高強度鋼及高溫合金等材料的小批量生產供貨要求越來越高,應繼續加大投入。
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