中科院金屬所有一群航空航天事業(yè)中的“心臟科醫生”。他們在研制應用新材料的科研一線(xiàn)奮斗的目標，就是讓航空發(fā)動(dòng)機更長(cháng)壽

在金屬所鈦合金研究團隊看來(lái)，擁有一支年輕隊伍、一批*人才，是他們*大的戰略資源，也是事業(yè)發(fā)展*堅實(shí)的基礎

頻頻完成高難度運載任務(wù)的長(cháng)征五號B運載火箭（下稱(chēng)長(cháng)五B），是知名的“航天勞?！?。

長(cháng)五B背后，有一支來(lái)自中國科學(xué)院金屬研究所（下稱(chēng)金屬所）的鈦合金研究團隊。他們攻克了鈦合金粉末近凈成形等關(guān)鍵技術(shù)難題，研制出的氫泵葉輪，支撐了長(cháng)五B的強大“心臟”。

鈦合金是一種高端金屬結構材料，被應用于航空航天等*領(lǐng)域，主要應用于飛機結構件、航天發(fā)動(dòng)機結構件以及航空緊固件等。鈦合金氫泵葉輪的研制成功，突破了潔凈粉末制備、粉末合金致密化成形等一系列基礎研究難題。

這支以“80后”“90后”為主體的青年團隊，平均年齡38歲。十余年來(lái)，他們深耕航空航天事業(yè)，突破多種關(guān)鍵材料和工藝技術(shù)，在破解大火箭“心臟”難題后，又不斷將航空發(fā)動(dòng)機的壽命推向新的極限。

破解大火箭“心臟”難題

作為中國空間站艙段“運輸專(zhuān)列”，長(cháng)五B運載能力大于22噸，是我國目前近地軌道運載能力*大的運載火箭。其強大的運載能力，離不開(kāi)火箭發(fā)動(dòng)機內的核心部件——氫泵葉輪。

零下253攝氏度的液氫環(huán)境內，氫泵葉輪需在短時(shí)間內將液氫高速輸送到發(fā)動(dòng)機燃燒室，與液氧混合燃燒產(chǎn)生推力，將火箭送上2萬(wàn)米高空，實(shí)現“供血”通暢。

要實(shí)現這一目標，增強氫泵葉輪材料性能至關(guān)重要。

2008年，針對長(cháng)征五號氫氧發(fā)動(dòng)機設計單位提出的緊急需求，金屬所項目負責人楊銳選用徐磊等研究骨干，組建攻關(guān)團隊承接項目，啟動(dòng)相關(guān)研究。

國際常采用粉末冶金成形新技術(shù)制造氫泵葉輪?？蓤F隊*次開(kāi)展粉末冶金部件研究，就遇到難題——文獻上只有大致輪廓和*終結果，關(guān)鍵技術(shù)和工藝過(guò)程只字不提。

技術(shù)突破的壁壘森嚴，特別是五年內要有成果的時(shí)間要求，更放大了研制難度。

徐磊介紹說(shuō)，粉末冶金技術(shù)可以突破氫泵葉輪應用中高速、低溫、強壓、穩定等多個(gè)難點(diǎn)，但在2008年前，我國相關(guān)研究幾乎為零?！熬湍脷浔萌~輪為例，想在短時(shí)間內將液態(tài)氫氣輸送到燃燒室，葉輪邊緣速度將達到每秒430米，而聲音的速度是每秒340米，它比聲音的速度還快?！?/p>

楊銳當時(shí)領(lǐng)導的鈦合金研究部正承擔的某材料計算設計重點(diǎn)項目，該項目在材料計算模擬方面有較好積累。

基于這些數據，鈦合金研發(fā)團隊開(kāi)展大量模擬計算，反復試驗優(yōu)化參數，又憑借金屬所多學(xué)科助力充實(shí)團隊力量，*終攻克了材料制備、葉輪構造等難題。

八年磨一劍。鈦合金研究團隊攻克多項技術(shù)難題，終于研制出合格的氫泵葉輪部件，為氫氧發(fā)動(dòng)機的研制提供了有力支撐，奠定了長(cháng)征五號2016年成功發(fā)射的基礎。

此后，“天和”“問(wèn)天”“夢(mèng)天”三個(gè)空間站艙段也由長(cháng)五B成功送往“天宮”。氫泵葉輪經(jīng)受住了一次又一次高難度挑戰。

據了解，鈦合金研究團隊已牽頭承擔100余項*鈦合金研制任務(wù)。其中，團隊研制的鈦鋁低壓渦輪葉片，可使重達3000公斤左右的飛機發(fā)動(dòng)機，在原本減重1克都要絞盡腦汁的情況下，實(shí)現減重30到50公斤，大幅減少油耗。

2021年，徐磊與9名鈦合金研究團隊骨干成員入選“中國科學(xué)院穩定支持基礎研究領(lǐng)域青年團隊計劃”，并組建“航空發(fā)動(dòng)機長(cháng)壽命關(guān)鍵材料及制造”青年團隊，繼續突破航空發(fā)動(dòng)機長(cháng)壽命材料及制造“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

徐磊透露，2023年鈦合金研發(fā)團隊將針對“鈦鋁低壓渦輪葉片”繼續開(kāi)展耐疲勞性能等相關(guān)實(shí)驗，這也將為新型號大飛機的可靠飛行提供強有力保障。

讓航空發(fā)動(dòng)機更長(cháng)壽

在某種意義上，鈦合金研究團隊如同航空事業(yè)中的“心臟科醫生”。他們在研制應用新材料、對抗金屬疲勞的科研一線(xiàn)奮斗的目標，就是讓航空發(fā)動(dòng)機更“長(cháng)壽”。

他們的武器之一，是跟關(guān)鍵技術(shù)死磕的心氣。

徐磊記得，在鈦合金氫泵葉輪研制初期，由于時(shí)間緊、任務(wù)重，許多工作需要齊頭并進(jìn)。比如粉末填充后需要馬上進(jìn)行超聲處理和后續真空脫氣，往往需要一天時(shí)間，團隊常常輪流實(shí)時(shí)記錄參數，工作到凌晨是常事。與時(shí)間賽跑，團隊僅用14個(gè)月，就自主自立完成鈦合金氫泵葉輪樣件研制。

讓徐磊記憶*深的是包套技術(shù)。這種將金屬顆粒填充到模具中，封裝除氣后進(jìn)行熱等靜壓成形，并做成膠囊形狀的技術(shù)看似簡(jiǎn)單，成功率卻始終提不上去?！鞍自跓岬褥o壓過(guò)程中應該收縮，但沒(méi)想到好幾次實(shí)驗包套反而膨脹。有時(shí)都進(jìn)行到*后一步了還是失敗。有一段時(shí)間，夢(mèng)里都是包套因為沒(méi)壓成功爆掉?！毙炖谡f(shuō)。

為徹底掌握包套技術(shù)，徐磊干脆住進(jìn)實(shí)驗室，跟工人師傅在一起設計焊縫，選擇焊縫材料，對焊縫進(jìn)行檢漏，盡量多地采取機器人自動(dòng)焊接。

跟關(guān)鍵技術(shù)死磕，讓鈦合金團隊目前的大型包套的熱壓成功率達到*，該技術(shù)已用到航空發(fā)動(dòng)機復雜部件成形。

鈦合金團隊在對抗金屬疲勞方面的心得，則是膽大心細。

一次，研發(fā)團隊成員劉仁慈在航空發(fā)動(dòng)機葉片研制實(shí)驗中，偶然發(fā)現“硼”元素在增加。劉仁慈沒(méi)有輕易放過(guò)這個(gè)現象，他先帶領(lǐng)大伙檢測性能，然后分析在不同強度下“硼”元素存在的各種形態(tài)，為葉片研制提供了更全面的基礎材料。

在劉仁慈柜子里的一本本筆記本上，記錄著(zhù)航空發(fā)動(dòng)機葉片的每一次測試、每一次考核、每一次故障。對于發(fā)動(dòng)機葉片所有性能指標、變化軌跡，劉仁慈如數家珍。

劉仁慈說(shuō)，每當看到多年的研究成果變成一個(gè)葉輪、一個(gè)零部件，或是材料從實(shí)驗室到中試廠(chǎng)房，再到大規模應用，自己內心都無(wú)比激動(dòng)?！爸灰鎳枰覀?，我們就會(huì )努力讓這顆跳動(dòng)在航空事業(yè)的‘中國心’，更健康、更強勁?！?/p>

“把冷板凳坐熱”

在金屬所鈦合金研究團隊看來(lái)，擁有一支年輕隊伍、一批*人才，是他們*大的戰略資源，也是事業(yè)發(fā)展*堅實(shí)的基礎。

“培養年輕人的關(guān)鍵，是放手讓他們去干?！毙炖谡f(shuō)。

據徐磊介紹，他在金屬所讀博期間，楊銳就常把他放在工作一線(xiàn)，作為鈦合金潔凈粉末冶金研究的儲備人才培養?！芭c大量項目、實(shí)驗的親密接觸，讓我實(shí)現了跨越式成長(cháng)?！?/p>

良好的科研氛圍形成了傳幫帶作用。1990年出生的盧正冠是徐磊的博士，畢業(yè)后選擇留在金屬所，成為鈦合金研究團隊的一員。另?yè)私猓?008年，鈦合金粉末近凈成形團隊建立初期只有幾個(gè)人，如今這幾個(gè)人的學(xué)生都加入團隊，并逐漸變成課題骨干和核心。

針對人才培育和引進(jìn)，金屬所初步構建全鏈條人才計劃體系，連續出臺多項政策，吸引穩定人才，包括高層次人才協(xié)議薪酬管理辦法、所引進(jìn)*學(xué)者計劃實(shí)施辦法等。

針對人才需求，金屬所形成長(cháng)期關(guān)注聯(lián)系的“長(cháng)名單”和近期重點(diǎn)聯(lián)系對接的“短名單”，著(zhù)重引進(jìn)支撐國家重大戰略需求和科學(xué)前沿探索的關(guān)鍵人才，充分調動(dòng)各方力量積極參與人才引進(jìn)，充分發(fā)揮直接、關(guān)鍵作用人員的作用。

引進(jìn)來(lái)，更要留下來(lái)。劉仁慈說(shuō)，入所近10年，他發(fā)表論文和專(zhuān)利并不多，但項目成果不少?！敖饘偎恢痹诳蒲猩辖o予很大包容度，甚至有的項目不一定必須要求產(chǎn)出具有明確指標的成果，營(yíng)造了特別積極的研究氛圍。大家都有‘把冷板凳坐熱’的決心，都想著(zhù)拿出更好的研究成果?！?/p>

在科研資金支持上，鈦合金研究團隊獲得中國科學(xué)院“穩定支持基礎研究領(lǐng)域青年團隊計劃”支持，解決青年科研人員經(jīng)費不足問(wèn)題。同時(shí)，金屬所設立研究所創(chuàng )新基金，修訂師昌緒青年科技人才基金，大幅提升*青年科技人才獎勵待遇。