新型航天材料的各项工作稳步推进,林荞团队倒没停下脚步,反倒常聚在一起琢磨,这好不容易研发出来的好材料,能不能不止用在火箭发动机上。这天午后,实验室里,陈阳翻着材料的低温到高温全工况性能数据,突然一拍桌子:“林姐,张教授,你们看,这材料在1800℃的稳定性特别好,抗疲劳、抗氧化性都拔尖,航空发动机涡轮叶片不就是这个工况吗?”
林荞凑过去看数据,手指点着屏幕上的曲线:“你还别说,真有道理。不光航空发动机,导弹燃烧室的工作温度和压力,跟火箭发动机部分工况也重合,这材料的适配性应该很广。”
张教授推了推眼镜,点头附和:“咱们这材料的核心优势就是高温稳定性和抗蠕变,只要是高温高压的精密部件,大概率都能用。之前一门心思扑在火箭上,倒没往别的领域想,拓展应用场景,这可是把技术价值发挥到最大了。”
团队里的年轻工程师小杨接话:“那要是能用到航空发动机上,可就太厉害了,咱们国内航空发动机的高温材料,一直都有提升的空间,这材料说不定能补上这块短板。”
林荞当即拍板:“既然有这个可能,就别光想,咱们行动起来。陈阳,你先整理一份材料的完整性能数据,重点标清1500℃到2000℃的工况指标;我来对接航空工业集团,看看他们的测试需求,咱们正式开展航空领域的应用测试。”
说干就干,当天下午,林荞就拨通了航空工业集团发动机研发部李总工的电话,开门见山说明来意:“李总工,您好,我是林荞,我们团队研发了一款新型高温合金材料,原本用在火箭发动机上,发现性能特别适配航空发动机涡轮叶片的工况,想跟你们对接,做个应用测试。”
李总工一听,语气立刻来了兴致:“林研究员,真的?我们正愁高温涡轮叶片的材料寿命上不去,你们把材料性能数据发我一份,我马上让团队评估,要是真合适,测试随时能安排!”
隔天一早,陈阳就把整理好的性能数据发了过去,不到半天,李总工就回了话:“数据看着太亮眼了!1800℃下的疲劳寿命、抗氧化性都比咱们现在用的材料好太多,我们这边立刻腾测试台,下周就开始正式测试,你们团队能派专人过来指导吗?”
“当然可以,我亲自带核心团队过去,全程配合测试。”林荞一口答应,转头就跟团队安排:“下周去航空工业集团,张教授跟我一起,陈阳负责带材料试样和测试设备,小杨整理好所有工艺参数,确保测试万无一失。”
一周后,林荞团队带着多组材料试样,赶到了航空工业集团的发动机测试中心。李总工早已在门口等候,领着众人往测试车间走,边走边说:“林研究员,咱们这次主要测试涡轮叶片的模拟工况,温度稳定在1800℃,模拟发动机的交变载荷,核心看材料的疲劳寿命和抗氧化性,跟你们火箭发动机的测试思路差不多,但细节上有区别。”
林荞点点头:“李总工,我明白,航空发动机的工况更强调持续交变载荷,咱们的材料在抗疲劳上做了优化,应该能扛住。测试过程中,我们随时盯着数据,有任何参数调整,咱们现场沟通。”
测试的第一步,是把新型材料加工成航空发动机涡轮叶片的模拟试样。集团的锻造师傅老宋,干了二十多年航空部件加工,拿着材料试样,上手摸了摸:“这材料看着比咱们常用的镍基合金细腻,锻造的时候温度该怎么控?跟火箭部件的工艺一样吗?”
张教授立刻上前:“宋师傅,温度还是控制在1100℃等温锻造,不过涡轮叶片的弧度更精细,锻压速度要再慢一点,每分钟3毫米就行,后续的局部热处理,重点在叶片的叶尖部位,那里应力集中最严重。”
老宋按照说的工艺操作,第一片模拟试样锻压出来,尺寸精度、表面质量都完全达标。老宋看着试样,啧啧称赞:“这材料是真听话,按工艺来,一点不矫情,比之前加工的进口高温材料还好弄。”
试样加工完成后,正式进入模拟工况测试。测试台旁,各类监测仪器一字排开,屏幕上实时显示着温度、压力、载荷、材料变形等数据。李总工按下启动键,测试台开始升温,温度稳步攀升到1800℃,交变载荷也按航空发动机的实际工况加载。
林荞和张教授守在监测屏前,眼睛一刻不离开数据:“载荷频率保持稳定,别忽快忽慢,重点看叶尖部位的氧化情况和变形量。”
负责监测的工程师小何回应:“林姐,放心,载荷频率精准控制在50Hz,叶尖变形量目前0.002,氧化增重率也远低于标准,一切正常。”
时间一点点过去,测试从最初的200小时,到400小时,再到600小时,试样的各项数据始终保持稳定,没有出现任何疲劳裂纹,抗氧化性也始终在线。而集团目前使用的涡轮叶片材料,在相同工况下,一般400小时就会出现明显的疲劳损伤,抗氧化性也开始衰减。
到第700小时时,李总工看着屏幕上的数据,激动地拍着林荞的肩膀:“林研究员,太牛了!这数据太漂亮了,700小时还没一点问题,咱们现有材料的寿命直接被翻了快一倍!”
林荞看着数据,脸上也露出笑容:“李总工,别急,咱们再测测,看看极限寿命能到多少,也为后续的材料优化提供数据。”
又测试了100小时,到800小时时,试样才出现极其轻微的疲劳迹象,远未达到失效标准。李总工当即决定停止测试,拿着检测报告,对着团队说:“不用再测了,结果已经很明显了,这款新型材料在1800℃航空发动机工况下,寿命至少能比现有材料延长50%,这是质的提升!”
测试车间里,所有人都忍不住欢呼起来。陈阳拿着试样,对着灯光看了看:“你看,就叶尖有一点点轻微的氧化,其他部位都跟新的一样,这抗疲劳、抗氧化性是真的顶。”