嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、兢兢業(yè)業(yè)、勇于創(chuàng)新……這是中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員徐磊的真實(shí)寫(xiě)照。
徐磊帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破多項(xiàng)技術(shù)瓶頸，主持完成了多項(xiàng)科研攻關(guān)任務(wù)，在鈦合金粉末冶金研究領(lǐng)域作出了一系列原創(chuàng)性成果。
助力“長(zhǎng)五”成功首飛
徐磊長(zhǎng)期從事鈦合金粉末冶金合金研制和近凈成形產(chǎn)品的研發(fā)工作，在日常工作中他通過(guò)不懈努力成功突破粉末冶金氫泵葉輪關(guān)鍵技術(shù)，為“長(zhǎng)五”成功首飛作出重要貢獻(xiàn)。
Ti-5Al-2.5Sn ELI氫泵葉輪，是我國(guó)在研的探月工程二期和未來(lái)空間站和登月計(jì)劃所必需的大推力運(yùn)載火箭用液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)燃料增壓的關(guān)鍵部件。“鑄造葉輪因含鑄造缺陷，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)事故頻發(fā)，粉末冶金近凈成形技術(shù)（國(guó)外又稱作粉末鑄造，是精密鑄造的升級(jí)版）因此成為發(fā)展趨勢(shì)，并已在美歐獲得應(yīng)用。”徐磊告訴筆者，“在我國(guó)該技術(shù)此前為空白，嚴(yán)重制約了我國(guó)航天工程型號(hào)的研制進(jìn)展。”
2009年4月，粉末葉輪國(guó)家重大項(xiàng)目正式立項(xiàng)，金屬所在競(jìng)爭(zhēng)中因技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)勝出。徐磊作為近凈成形技術(shù)負(fù)責(zé)人，從2009年起針對(duì)粉末葉輪研制任務(wù)，攻克了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
徐磊解釋，首先，我們通過(guò)提高原料粉末潔凈度和優(yōu)化不同尺寸粉末匹配，獲得了優(yōu)異的力學(xué)性能，為確保葉輪性能可靠性奠定了堅(jiān)實(shí)的材料性能基礎(chǔ)。隨后，我們通過(guò)研究鈦合金粉末熱等靜壓致密化機(jī)理，發(fā)展了近凈成形構(gòu)件精確尺寸預(yù)測(cè)與控制技術(shù)，使葉形尺寸一致性從偏差大于20%提高到小于5%，首次達(dá)到應(yīng)用要求的技術(shù)指標(biāo)。最后，我們?cè)诋a(chǎn)品的試制、工藝固化穩(wěn)定、小批量生產(chǎn)的過(guò)程中不斷研制、改進(jìn)完善、優(yōu)化設(shè)計(jì)最終建立了一整套粉末預(yù)處理與近凈成形裝置，研發(fā)了相關(guān)技術(shù)，首次形成了氫泵葉輪制造的研發(fā)與小批量生產(chǎn)能力。
2016年11月3日，隨著“長(zhǎng)征五號(hào)”的完美首飛，金屬所提供的葉輪產(chǎn)品成為我國(guó)首件通過(guò)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)飛行考核的鈦合金粉末冶金轉(zhuǎn)動(dòng)件，標(biāo)志我國(guó)全面突破了粉末冶金氫泵葉輪的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)還將用于后續(xù)空間站和登月計(jì)劃所需的更大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)用前景廣闊。
“今后10年時(shí)間中，我們還將會(huì)有很多機(jī)會(huì)承接更多的大運(yùn)載專項(xiàng)關(guān)鍵部件的研制任務(wù)，通過(guò)歷練也將在國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)中更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)。”徐磊說(shuō)。
2017年4月，經(jīng)中央批準(zhǔn)，人力資源社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部、國(guó)防科工局、國(guó)資委、中央軍委政治工作部決定，授予全國(guó)40家單位“長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)單位”榮譽(yù)稱號(hào)，授予全國(guó)259名同志“長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)者”榮譽(yù)稱號(hào)。
其中，金屬所輕質(zhì)高強(qiáng)合金部件研制團(tuán)隊(duì)獲“長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)單位”榮譽(yù)稱號(hào)，成為中科院唯一獲此榮譽(yù)單位，徐磊獲“長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭首次飛行任務(wù)突出貢獻(xiàn)者”榮譽(yù)稱號(hào)。
作為我國(guó)航天領(lǐng)域首件應(yīng)用的鈦合金粉末冶金轉(zhuǎn)動(dòng)件，徐磊負(fù)責(zé)的氫泵葉輪的成功研制，標(biāo)志著金屬所拓展了鈦合金粉末冶金學(xué)科方向，并在國(guó)內(nèi)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，為該技術(shù)在其他行業(yè)推廣應(yīng)用和人才培養(yǎng)提供了良好條件。
推廣粉末成形技術(shù)
在徐磊領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)里，成員70%以上都是黨員，且團(tuán)隊(duì)中有博士學(xué)位的事業(yè)編制人員均為黨員，是一支名副其實(shí)的以黨員為骨干引領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)。
徐磊在工作中時(shí)常教育團(tuán)隊(duì)中的黨員：“要有吃苦在先、享樂(lè)在后的精神，要比普通群眾多出份力，用重大成果產(chǎn)出助力國(guó)家科技事業(yè)更好、更快發(fā)展。”
在徐磊的領(lǐng)導(dǎo)下，該團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)國(guó)家部委的多項(xiàng)重大研究項(xiàng)目。“十二五”期間，團(tuán)隊(duì)通過(guò)不斷技術(shù)攻關(guān)，具備了良好的Ti-Al系金屬間化合物研制基礎(chǔ)，并突破了一系列關(guān)于脆性材料粉末成形關(guān)鍵技術(shù)。團(tuán)隊(duì)完成了粉末冶金Ti2AlNb低壓渦輪導(dǎo)向器組件的研制，攻克了精確尺寸控制、性能一致性控制等工藝難題，交付低壓渦輪導(dǎo)向器組件數(shù)套。團(tuán)隊(duì)在世界上首次將該技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)。
2015年，徐磊團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研制我國(guó)新一代運(yùn)載火箭渦輪泵單元的關(guān)鍵部件，包括葉輪等十幾種產(chǎn)品，配套型號(hào)多種，材料品種包括鈦合金和高溫合金。此外，徐磊團(tuán)隊(duì)還自主研發(fā)了鈦合金粉末冶金近凈成形技術(shù)，并開(kāi)發(fā)了相關(guān)專用設(shè)備，建成了鈦合金粉末冶金復(fù)雜構(gòu)件產(chǎn)品研發(fā)和小批量生產(chǎn)平臺(tái)，是國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)鈦合金粉末冶金熱等靜壓技術(shù)工程應(yīng)用的單位之一。
金屬所以徐磊為首的研制團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成為我國(guó)航天發(fā)動(dòng)機(jī)粉末冶金成套產(chǎn)品的唯一研制團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)還在民用領(lǐng)域進(jìn)行新的探索。
徐磊告訴筆者：“2014年前后，我們團(tuán)隊(duì)與美國(guó)通用汽車公司合作過(guò)一個(gè)項(xiàng)目——粉末冶金鈦鋁合金汽車連軸桿，還與空客公司合作完成了精益粉末和絲材的增材制造項(xiàng)目。”
目前，國(guó)內(nèi)粉末冶金技術(shù)發(fā)展剛剛起步，用戶和設(shè)計(jì)單位逐漸認(rèn)識(shí)到這種新工藝的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。徐磊還指出：“當(dāng)前，粉末冶金近凈成形技術(shù)發(fā)展的瓶頸是缺乏系統(tǒng)專業(yè)的模具設(shè)計(jì)和致密化模擬預(yù)測(cè)團(tuán)隊(duì)，對(duì)精確尺寸的預(yù)測(cè)往往依靠經(jīng)驗(yàn)，造成效率相對(duì)低下，成本較高。整體來(lái)看，因技術(shù)有良好的推廣應(yīng)用前景，這些難點(diǎn)和技術(shù)瓶頸都有望在未來(lái)得到突破。”
