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陕西日报:为“深空、深海、深地、深蓝”提供材料基础︱西北有色院给力国家战略服务创新发展

发布日期: 2016/10/25 访问次数:665 分享到:

今年8月,国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》面向2030年“深度”布局,一系列重大项目与国家科技重大专项远近结合、梯次接续。不管是研制重型运载火箭、建立空间站,还是研制全海深潜水器、建立深海空间站,或者是深地资源探测以及智能制造和机器人的研发,都少不了一个重要的基础保障——先进材料。

多年来,在我国科技创新“深度”发展中,西北有色金属研究院凭借在稀有金属材料领域的科研优势,多次打破国际垄断,创造了该领域多个国内“唯一”,为我国新型战机、新型航空发动机、大飞机、神舟飞船、嫦娥工程、海洋工程等重点任务研发提供了材料基础。今年以来,西北有色院紧抓“一院一所模式”复制推广的机遇,加大布局新材料领域战略前沿,抢占市场制高点。随着国家面向2030年科技创新规划“深度”布局的实施,西北有色院将进一步给力国家战略、服务创新发展,为我国“深空、深海、深地、深蓝”战略提供材料基础。

 

稀有金属助力“深空”飞天梦

钛及稀有金属材料是航空航天产业不可或缺的结构材料,具有重要的战略意义。钛用量的高低决定了一个国家战机的水平,也是衡量一个国家装备制造业水平的重要指标。西北院是我国重要的钛及钛合金材料研发、加工、生产基地,承担的钛及钛合金科研项目占我国有关钛的项目总数的60%以上,研制的钛合金涵盖了高强、耐热、低温、耐蚀、高韧、损伤容限、阻燃、医用等系列100多种,其中创新研制的钛合金30多种,突破了多项关键技术,成功开发出一系列满足重点型号飞机研制要求的关键钛合金材料,生产的一系列钛合金板材、锻件已成功应用于神舟号飞船、大型火箭和先进导弹、飞机、舰船等高科技领域,为我国航空航天事业发展提供了有力支撑。

其中,具有自主知识产权的高强及中强损伤容限型钛合金及棒材和铆钉专用钛合金丝材,打破了发达国家的垄断和禁运,填补国内空白,已于2011年初在新型战机上装机首飞;针对新型战机长寿命设计需求,研制出了新型战机用钛合金及大规格棒材等急需的关键钛合金材料,保障了新型战机的研制。针对我国大型发动机的研制需求,西北院研制出大型航空发动机用特种钛合金棒材,保障了我国大型发动机的研制进度。同时,突破了高温600℃钛合金和阻燃钛合金熔炼、棒材锻造等方面技术瓶颈,打通工艺技术路线,开发出高温钛合金和阻燃钛合金及其大规格棒材,为我国大推比航空发动机的研制奠定了材料基础。

当前,金属3D打印成为制造飞机机翼和各种航空零部件的重要趋势,金属材料是首先需要解决的问题。其中,由于稀有金属的特殊特性,稀有金属3D打印粉末制备与技术成为该领域的重要难点,世界各国都在加快研发积极突破。西北院是我国最早从事3D打印专用金属粉末和电子束粉床3D打印技术研究的单位之一,也是我国球形钛合金粉末制备技术与装备的源头单位,已成为国家增材制造创新中心的骨干单位。

早在上世纪八十年代,西北院就开发了我国第一台等离子旋转电极雾化制粉装备,为我国激光送粉3D打印技术的发展提供了原料支撑。2007年,西北院与清华大学合作研制了我国第一台钛合金电子束粉床3D打印装备,并在充分消化吸收国外装备技术的基础上,自主设计开发了第二代开源式电子束粉床3D打印装备,主要性能参数达到国际先进水平,并成功实现产业化。近年来,围绕3D打印技术对超细球形粉末的重大需求,不仅开发了新一代等离子旋转电极雾化制粉装备,还针对粉床3D打印技术发展需求,开展了气雾化制粉技术的研究,形成了年产20吨超细球形钛合金粉末的生产能力。突破了电子束粉床3D打印钛合金关键工艺技术,制备的多种钛合金力学性能达到锻件水平,并针对航空航天工程应用需求,开发了热等静压后处理工艺,大幅提升了材料的稳定性。

在各项技术及设备不断取得突破的基础上,西北院不断完善稀有金属3D打印领域的产业链,电子束粉床3D打印应用技术成功应用到国家战略中的同时,也推广到国民经济各个领域。围绕航空航天和生物医疗领域的需求,成功开发了上百种复杂钛合金构件,并在3D打印多孔网格类金属构件方面形成了特色。其中,研制的空间飞行器用轨控集合块,首次参加系统试车便取得圆满成功;研制的航空发动机用新型油气分离器,通过了航空发动机设计单位的地面考核,表现出比传统油气分离器更佳的综合性能;研制的新型战机用隐身格栅和尾锥已经实现批量供货。

在保障国家战略需要的同时,西北院也积极拓展民用市场,服务国民经济发展。钛/钢爆炸复合材料最早是为我国卫星及2348工程聚脂氧化塔配套的材料,它的研制成功对改善和提高部队着装条件作出了贡献。近年来,西北院利用该项目技术成功开发出用于军用、民用飞机外蒙皮的层状复合材料,有效减轻了飞机的重量,提高了飞机外壳的耐蚀性能。

随着国家“大飞机”计划、新型战机、嫦娥工程、空间站计划的持续推进,我国航空航天事业发展对新型材料的研发制备提出了更加苛刻的要求。西北院积极参与国家重大工程和战略任务,并通过国际合作加大高端产品研制力度。西北院与俄罗斯电机械公司合作,引进先进技术与装备,解决高推重比发动机制造领域高温合金球形粉末及粉末涡轮盘制备技术及其应用的技术难点,满足我国近年来航空航天产业快速发展的需求。(来源:陕西日报)