讓理想在藍(lán)天飛翔——走近曹春曉院士和他的鈦合金人生
2011年02月16日 16:19 10358次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 鈦資訊 作者: 中國有色金屬報(bào)記者 曹祥漢
披荊棘圓航空?qǐng)?bào)國夢(mèng)
“一代材料,一代飛行器,這是航空工業(yè)發(fā)展的生動(dòng)寫照,也是航空材料帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的真實(shí)描述。在現(xiàn)代材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程中,航空材料一直扮演著先導(dǎo)和基礎(chǔ)作用。”說起鈦合金和航空事業(yè),曹春曉院士眉飛色舞,一點(diǎn)也看不出這是一個(gè)年過古稀的老人。
“中國的鈦合金材料研究起步較晚,上世紀(jì)50年代,美國已開始將其使用在波音飛機(jī)上,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。”曹春曉回憶說。“此后,具有優(yōu)異特性鈦合金在各種航空制造材料中的使用比率不斷上升,并逐步成為現(xiàn)代航空器不可或缺的材料。因此,盡快將鈦合金應(yīng)用到飛機(jī)制造業(yè),也是我國航空發(fā)展史中必不可少的環(huán)節(jié)。”
上個(gè)世紀(jì)七十年代末八十年代初,世界格局扔持續(xù)著“東—西爭(zhēng)霸”的局面,冷戰(zhàn)的陰霾持續(xù)籠罩著整個(gè)世界。經(jīng)歷了十年動(dòng)蕩后的中國,急需增強(qiáng)自己的國力。國家將研發(fā)高溫鈦合金TC11列入“六五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。“TC11鈦合金是一種重要的航空和宇航材料,具有屈服強(qiáng)度高、疲勞強(qiáng)度大等特點(diǎn),可在500℃以下的環(huán)境中長期使用。當(dāng)時(shí),中國正在制造的兩種新型殲擊機(jī)必須要用到它。但考慮到時(shí)間緊、研發(fā)難度較大,當(dāng)時(shí)國家計(jì)委已經(jīng)批準(zhǔn)用500萬美元進(jìn)口這種鈦件。”
但曹春曉覺得:不能就這樣輕易放棄。外國人能干的事情,咱們中國人也能干!于是,他再一次發(fā)揮了“鈦合金”堅(jiān)韌的毅力,主動(dòng)要求帶隊(duì)組成研發(fā)課題組,研究新一代鈦合金材料。
記不清在多少個(gè)寢食難安的日日夜夜之后,曹春曉創(chuàng)造性的提出了一種高低溫交替的新型鍛造工藝,顯著改善了大鍛件內(nèi)部組織性能的均勻性和穩(wěn)定性,使TC11鈦合金材料和模盤鍛件的組織性能,直接追平國外同類產(chǎn)品,其中的一些關(guān)鍵性能顯著高于國外同類產(chǎn)品的水平。
這一重大突破,為空軍裝備更新?lián)Q代做出了重要貢獻(xiàn),還為國家節(jié)省了原已批準(zhǔn)用于進(jìn)口的500萬美元外匯和用于新建一條鈦鍛件生產(chǎn)線的621萬元投資,僅航空部內(nèi)鍛造廠的產(chǎn)值在1980-1984年就增加了3000萬元,并推動(dòng)了航空鈦鍛件向國外的出口。1987年,曹春曉因在TC11鈦合金項(xiàng)目研究中的巨大貢獻(xiàn),獲得了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。目前,TCll已成為我國軍用工業(yè)中用量最大的一種鈦合金,而高低溫交替熱變形技術(shù)則已廣泛應(yīng)用于各種鈦合金的生產(chǎn)。
此后,曹春曉率領(lǐng)課題組,研究開發(fā)了Ti-55、Ti3Al(TD2)等一系列的鈦合金,進(jìn)一步提高了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,也成功研制出了我國第一批Ti3Al合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件。近年來,他與課題組同志一起,又研究成功一種綜合性能更優(yōu)的新一代Ti3Al合金(TD3),并在生產(chǎn)條件下研制出我國迄今為止最大的Ti3Al合金鍛件(重70千克,外徑770毫米),在2000年年底的驗(yàn)收中被國防科工委專家組評(píng)為A級(jí)。
2001年,鑒于他半個(gè)世紀(jì)來對(duì)我國航空材料領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),曹春曉又被授予了我國航空領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——航空?qǐng)?bào)國金獎(jiǎng)。
愿望:看到自己的大飛機(jī)飛上藍(lán)天
目前,鈦合金主要應(yīng)用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣、框架、機(jī)翼、起落架等一些地方。由于鈦合金的密度比鋼小得多,而強(qiáng)度又和鋼接近,因此它可以大大減輕飛機(jī)的重量。“我們現(xiàn)在判斷一駕飛機(jī)先進(jìn)不先進(jìn),航空材料的結(jié)構(gòu)重量是一個(gè)重要的考慮因素。”曹春曉說。此外,由于鈦合金的耐腐蝕性很強(qiáng),適應(yīng)溫度范圍廣(從零下269℃到零上600℃),也大大加固了飛機(jī)的安全性。
時(shí)至今日,鈦合金已不僅僅局限于制造飛機(jī),在人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈、核潛艇、核電、石油化工、海洋開發(fā)、設(shè)備制造等尖端科技領(lǐng)域,都有廣泛應(yīng)用。在我們的日常生活中,鈦合金自行車架、鈦合金高爾夫球頭、鈦合金鏡架等也隨處可見。曹春曉說,“此外,一些汽車的關(guān)鍵部位也在使用鈦合金;醫(yī)院手術(shù)使用的心臟起搏器外殼,也是由鈦合金制造的;有些患者進(jìn)行接肢手術(shù)時(shí),也需要用到鈦合金鋼針和鈦合金人造骨;在各大牙科醫(yī)院,鈦合金烤瓷牙也受到很多牙病患者的青睞。”
如今,年事已高的曹春曉始終站在鈦合金研究的前沿。他告訴記者,自己希望能夠給國家培養(yǎng)出鈦合金等航空復(fù)合材料研究的后備人才。“只有這樣,中國的航空材料研究才會(huì)在世界范圍內(nèi)立于不敗之地。”
曹春曉說,自己很想長壽,因?yàn)槟菢訒?huì)擁有更多的時(shí)間,對(duì)中國的航空事業(yè)也會(huì)看得更遠(yuǎn)。他對(duì)記者透露了兩個(gè)愿望:第一個(gè)是看到我國航空材料事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展,看到鈦合金在飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)上的用量雙雙突破30%;第二個(gè)愿望是看到我國兩種飛機(jī)飛上藍(lán)天,一是我國自行研制的大飛機(jī)(包括軍用運(yùn)輸機(jī)和民用客機(jī)),二是下一代更加先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)。
“這次世界鈦業(yè)大會(huì)在中國召開,對(duì)我們來說是一次機(jī)遇。”曹春曉說,“是讓世界了解我們,也是我們了解世界鈦工業(yè)發(fā)展的一次盛會(huì),對(duì)促進(jìn)我國鈦工業(yè)的發(fā)展,提高我國鈦工業(yè)的國際地位具有重要的作用。”
“隨著鈦合金制造工藝的日益成熟,未來它一定會(huì)越來越普遍地應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域。但居高不下的制造成本會(huì)滯緩這種步伐。現(xiàn)在,如何改進(jìn)工藝,降低鈦合金的制造成本已成為下一個(gè)重要的研究方向。”采訪結(jié)束后,在送我們離開北京航空材料研究院的路上,曹春曉說出了他另外一個(gè)心愿。“目前世界各國都在努力,我相信,要不了多久,我們也會(huì)找到比較科學(xué)可行的辦法。”
這一天,北京的天氣很冷,西北風(fēng)刺骨的吹著??墒沁@一刻,我們卻感覺有一股熱流在心底涌動(dòng)。
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