忙总新作:瞎扯中国航空材料

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 04:22:18
瞎扯中国航空材料

wxmang
2015-10-06 13:41:23

(这个帖子资料均是已经公开资料,不泄密)

既然是瞎扯,就不能较真,较真的东西,都不能瞎扯。

前几天看大国工匠,有一集是《为导弹铸造衣服的人,中国航天科工首席技师——毛腊生》,这个节目我很有印象,是因为讲的就是遵义061,毛腊生是土生土长遵义人,一口老遵义话,而他做的就是为HQ12铸造发动机机体(可能这是中国媒体第一次解密导弹发动机机体外形),他铸造用的材料,就是一种高强度钢。

说道中国材料工业,就不得不提中国航空工业,因为中国材料工业的皇冠和明珠,都在他们手里。我国的航空材料技术、工艺和生产装备水平,是我国材料工业离世界水平最近的。

航空材料指用于制造飞机的材料。一般特指机体材料和发动机材料,电子信息材料一般不直接算作航空材料。

飞机机体材料和发动机材料技术要求高,例如要求轻质、高强、高韧、耐高温、耐低温、抗氧化、耐腐蚀、高可靠性、高耐久性与长寿命等。而且类型多,例如我国批量生产的歼6飞机就需要12319项原材料,直5则需要9019项原材料,这些材料生产厂家超过800家,涉及工人和技术人员超过100万。所以可能毛主席决定独立自主建立自己航空工业体系时,根本没想到这是一个巨大的产业系统,几乎涵盖全部工业体系,而且是在中国刚刚结束内战的废墟上建立,而且居然只用20年,就就基本建立了中国自己的航空工业制造体系和原材物料生产体系(我国航空材料从20世纪50年代中期开始至70年代末就完成体系建设)。这是证明中国人搞大工业体系能力的一个体现,对比一下当年工业基础比中国好得多的印度,他们现在是什么水平?30年研发一架LCA飞机,作战半径只有500公里,载弹量3/4吨。

一、建立完善的研究和制造体系

中国航空材料从仿制开始起步。

50年代,中国航空工业起步阶段,可以说是苏联老大哥手把手教的,所以当时所有航空材料也都依赖苏联进口。

不过具有战略远见的TG领导人,一开始就知道指望谁都不如指望自己,所以1952年4月,中央财经委副主任李富春就受毛主席委托,开始组织建立航空工业独立自主生产体系,多次召集会议专门研究航空工业自行制造所需解决的问题,陈云当时明确指出:“走向飞机制造最困难的是技术人员和原材料问题。如果原材料不能立足国内,那才是最大的困难。”

所以在中苏蜜月期,中国就建立了独立自主的航空材料生产基地和研究机构。例如周恩来1952年8月去苏联谈判156项时,就把航空材料研究所的建设列入苏联援建重点156项之一,后来经过苏联援助,航空材料研究所在1956年完成建设,这是我们现在能够独立生产飞机和涡扇发动机的种子。(所以说兔子不腹黑,真没人信)。

第一个五年计划中,李富春就组织了全国冶金、化工、机械、纺织、轻工等部门中一批设备和技术力量好的企业承担航空材料的试制生产。陈云干脆直接担任项目经理,率领冶金工业部部长王鹤寿到抚顺、沈阳等地现场研究解决高温合金的试制问题,并决定改造一批老厂:

抚顺钢厂为喷气发动机高温合金材料生产基地;

沈阳橡胶四、五厂为航空密封件材料生产基地;

沈阳橡胶三厂为飞机轮胎生产基地;

锦西化工厂为航空有机玻璃生产基地;

天津油漆厂为航空油漆生产基地;

上海化纤厂为航空伞用特纺材料的生产基地等等。

同时兴建一批以承制航空材料为主要任务的大型企业:

哈尔滨铝合金加工厂负责飞机合金铝生产;

鞍钢第二冷拔无缝钢管厂负责飞机高压管道材料生产;

上海钢铁三厂、上海钢铁五厂、长城钢厂和大连钢厂负责飞机需要特钢和超强度钢生产(例如飞机大梁,起落架都需要高强度钢);

东北铝加工厂和西南铝加工厂(负责生产飞机用铝型材);

一坪化工厂和晨光化工厂(各种润滑油料)‘

德阳二重(负责飞机铸件,例如喷气发动机各种铸件,起落架和大梁铸件等)等等。

同时还建立了设计航空各专业的成体系的高等院校,如北京航空学院、西北工业大学、北京钢铁学院、东北工学院、南京航空学院、上海交通大学等,例如在北京钢铁学院和东北工学院成立了高温合金和精密合金等专业。

哈尔滨铝合金加工厂经过近一年的努力,试制成功了近20个牌号的板材、棒材、型材、管材和丝材,满足了航空工业使用的90%变型铝合金。

鞍钢第二冷拔钢管厂投产后,航空工业所需管材的93%得到了解决。当时,我国成批生产的初教5飞机、М11ФР发动机和歼5飞机、涡喷5发动机所需原材料的自给率分别达到98%、96%、81%和78%。

等等。

同时,中国科学院金属研究所由以为钢铁服务为主,1957年转向新材料、新技术研究与开发;北京钢铁研究院、北京有色金属研究院,主要从事新材料、新技术的研究与开发。上海钢铁研究所、锦西化工研究院、北京化工研究院、北京橡胶研究院、长春应用化学研究所等单位也都开展了有关航空材料研究与开发工作。

1960年,苏联撕毁协议,中断航空材料的供应,中共中央、中央军委决定组织全国力量,全面解决航空材料的供应问题。薄一波副总理亲自披挂上阵,以104号专案任务,下达鞍山钢铁公司、抚顺钢厂等全国10大钢厂共同完成高温合金的试制生产任务。为解决歼6飞机所需关键材料,1961年又下达了105号专案任务。

为了完成高温合金研制任务,冶金部钢铁司司长刘伯乐、航空工业局副局长方致远、钢铁研究院副院长吴峰桥、航空材料研究所所长魏祖冶等组成试制协调小组,组织钢铁研究院、航空材料研究所、中国科学院金属研究所、抚顺钢厂和沈阳发动机厂打群架,协同攻关。经4年多的不懈努力,终于掌握了高温合金的冶炼、轧制、模锻等工艺,取得了成功。至1965年,我国航空工业所需的高温合金满足了需求。

接着,为了批量生产高温合金,冶金部在抚顺钢厂、齐齐哈尔钢厂、大冶钢厂和上海钢铁五厂、重庆102厂建立了真空冶炼炉和电渣冶炼炉。为了解决高温合金原料问题,建设了甘肃镍矿,改造了上海冶炼厂来完成金属镍的提纯。而第一机械工业部副部长、著名机械工程专家沈鸿亲自担任高温合金冷轧机制造的项目经理。

随后,国家在马鞍山、德阳、重庆建立了大型锻压和轧制加工基地,解决了航空大型锻件和铝加工问题;在西南建立了长城钢厂作为特殊钢的生产基地。化工部在航空材料研究所配合下,研制成功了多种航空非金属材料,如密封材料系列、橡胶材料、飞机座舱玻璃(定向拉伸有机玻璃)等。与此同时,石化科学院在侯祥麟院长主持下,利用国产原油成功地试制出各种航空用油品。

到1965年,批量生产的歼6飞机所需的12319项原材料和直5所需的9019项原材料,全部由我国756家厂、所提供。我国自行设计的高空高速歼击机歼8所用整体壁板、耐高温透明材料、氟塑料高压软管、金属软管等关键材料也都是靠自力更生,全国各单位大力协同解决的。

二、建立自己的高温合金材料体系

航空材料最重要的是飞机发动机材料,其中高温合金是技术、工艺难度最大的。下面重点介绍这一部分。这也是师昌绪先生贡献最大的一部分。

航空发动机的要害是提高推重比和降低油耗,因此高温材料是决定性因素。在一台先进发动机上,高温合金和钛合金分别占发动机总重的55%-65%和25%-40%,所以研发高温合金及钛合金对提高发动机性能来说至为重要,其中涡轮叶片及涡轮盘材料更为关键,因受力复杂且处于高温高速高压的状态中,工作时间又长。

1956年6月,冶金部刘彬副部长、钢铁局李振南副局长担任项目正负经理,苏联冶金专家朱也夫为专家组顾问,由抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、钢铁工业试验所(钢铁研究院前身)、沈阳发动机厂和航空材料研究所共同执行,成功生产出我国第一个高温合金GH30,经鞍钢冷轧出板材,在沈阳发动机厂制成火焰筒,1957年在涡喷5发动机上通过了长期试车。1962年,航空材料研究所吴世德和钢铁研究院傅宏镇领导下,在吴峰桥、荣科、师昌绪、颜鸣皋、吴世泽等专家指导下,经过顽强努力,解决了一个又一个批量生产工艺技术关键瓶颈,高温合金GH30正式批量生产,我国开始掌握高温合金生产工艺,为以后研制更高级的高温合金积累了经验。

建国初期,冶炼高温合金的镍、铬奇缺,又受到国际严密封锁。所以1957年师昌绪提出我国应开展以铁基代镍基高温合金及稀土金属在高温合金中的作用两个研究课题,并分析了苏联人提供的ЭИ437Б(GH33),这是当时苏联用量最大的镍基高温合金,提出基于铁基的高温合金新配方,大幅减少镍用量,与抚顺钢厂合作设计出808合金(GH135),并轧成棒材,模锻出涡轮叶片,但在试车过程中发生了共振而告失败。这是师昌绪先生回国后的第一个高温合金产品,尽管失败,但是为后来他领导建立具有中国特色的高温合金体系奠定了基础(808合金后来用于生产涡轮盘,代替ЭИ481(GH36))。

随后,北京钢研院和上海钢研所分别开发出可代ЭИ617作为涡轮叶片的红星13(GH130)及JF43(GH302),虽然都通过了长期试车,但在性能指标上仍然不能完全代替ЭИ617作为叶片用于发动机,只能广泛用做增压器等部件材料。

1962年,为解决GH135的冶炼、铸锭(点偏)、加热(炸裂)、锻造(温度区间太窄)大量技术难题;特别在切削和拉削过程中,不但要选用与加工镍基合金不同的刀具,而且还要探索合适的加工参数,师昌绪先生领导中科院金属所的课题组,在抚顺钢厂和沈阳发动机厂配合下,彻底解决这些问题,使GH135盘坯完全符合质量要求,1966--1973年用于不同型号的发动机上千台,并有300台出口国外。

1973年以后,我国甘肃镍矿开发成功,我国不再缺镍,GH135为性能更好的镍基合金GH33A所代替。

G瞎扯中国航空材料

wxmang
2015-10-06 13:41:23

(这个帖子资料均是已经公开资料,不泄密)

既然是瞎扯,就不能较真,较真的东西,都不能瞎扯。

前几天看大国工匠,有一集是《为导弹铸造衣服的人,中国航天科工首席技师——毛腊生》,这个节目我很有印象,是因为讲的就是遵义061,毛腊生是土生土长遵义人,一口老遵义话,而他做的就是为HQ12铸造发动机机体(可能这是中国媒体第一次解密导弹发动机机体外形),他铸造用的材料,就是一种高强度钢。

说道中国材料工业,就不得不提中国航空工业,因为中国材料工业的皇冠和明珠,都在他们手里。我国的航空材料技术、工艺和生产装备水平,是我国材料工业离世界水平最近的。

航空材料指用于制造飞机的材料。一般特指机体材料和发动机材料,电子信息材料一般不直接算作航空材料。

飞机机体材料和发动机材料技术要求高,例如要求轻质、高强、高韧、耐高温、耐低温、抗氧化、耐腐蚀、高可靠性、高耐久性与长寿命等。而且类型多,例如我国批量生产的歼6飞机就需要12319项原材料,直5则需要9019项原材料,这些材料生产厂家超过800家,涉及工人和技术人员超过100万。所以可能毛主席决定独立自主建立自己航空工业体系时,根本没想到这是一个巨大的产业系统,几乎涵盖全部工业体系,而且是在中国刚刚结束内战的废墟上建立,而且居然只用20年,就就基本建立了中国自己的航空工业制造体系和原材物料生产体系(我国航空材料从20世纪50年代中期开始至70年代末就完成体系建设)。这是证明中国人搞大工业体系能力的一个体现,对比一下当年工业基础比中国好得多的印度,他们现在是什么水平?30年研发一架LCA飞机,作战半径只有500公里,载弹量3/4吨。

一、建立完善的研究和制造体系

中国航空材料从仿制开始起步。

50年代,中国航空工业起步阶段,可以说是苏联老大哥手把手教的,所以当时所有航空材料也都依赖苏联进口。

不过具有战略远见的TG领导人,一开始就知道指望谁都不如指望自己,所以1952年4月,中央财经委副主任李富春就受毛主席委托,开始组织建立航空工业独立自主生产体系,多次召集会议专门研究航空工业自行制造所需解决的问题,陈云当时明确指出:“走向飞机制造最困难的是技术人员和原材料问题。如果原材料不能立足国内,那才是最大的困难。”

所以在中苏蜜月期,中国就建立了独立自主的航空材料生产基地和研究机构。例如周恩来1952年8月去苏联谈判156项时,就把航空材料研究所的建设列入苏联援建重点156项之一,后来经过苏联援助,航空材料研究所在1956年完成建设,这是我们现在能够独立生产飞机和涡扇发动机的种子。(所以说兔子不腹黑,真没人信)。

第一个五年计划中,李富春就组织了全国冶金、化工、机械、纺织、轻工等部门中一批设备和技术力量好的企业承担航空材料的试制生产。陈云干脆直接担任项目经理,率领冶金工业部部长王鹤寿到抚顺、沈阳等地现场研究解决高温合金的试制问题,并决定改造一批老厂:

抚顺钢厂为喷气发动机高温合金材料生产基地;

沈阳橡胶四、五厂为航空密封件材料生产基地;

沈阳橡胶三厂为飞机轮胎生产基地;

锦西化工厂为航空有机玻璃生产基地;

天津油漆厂为航空油漆生产基地;

上海化纤厂为航空伞用特纺材料的生产基地等等。

同时兴建一批以承制航空材料为主要任务的大型企业:

哈尔滨铝合金加工厂负责飞机合金铝生产;

鞍钢第二冷拔无缝钢管厂负责飞机高压管道材料生产;

上海钢铁三厂、上海钢铁五厂、长城钢厂和大连钢厂负责飞机需要特钢和超强度钢生产(例如飞机大梁,起落架都需要高强度钢);

东北铝加工厂和西南铝加工厂(负责生产飞机用铝型材);

一坪化工厂和晨光化工厂(各种润滑油料)‘

德阳二重(负责飞机铸件,例如喷气发动机各种铸件,起落架和大梁铸件等)等等。

同时还建立了设计航空各专业的成体系的高等院校,如北京航空学院、西北工业大学、北京钢铁学院、东北工学院、南京航空学院、上海交通大学等,例如在北京钢铁学院和东北工学院成立了高温合金和精密合金等专业。

哈尔滨铝合金加工厂经过近一年的努力,试制成功了近20个牌号的板材、棒材、型材、管材和丝材,满足了航空工业使用的90%变型铝合金。

鞍钢第二冷拔钢管厂投产后,航空工业所需管材的93%得到了解决。当时,我国成批生产的初教5飞机、М11ФР发动机和歼5飞机、涡喷5发动机所需原材料的自给率分别达到98%、96%、81%和78%。

等等。

同时,中国科学院金属研究所由以为钢铁服务为主,1957年转向新材料、新技术研究与开发;北京钢铁研究院、北京有色金属研究院,主要从事新材料、新技术的研究与开发。上海钢铁研究所、锦西化工研究院、北京化工研究院、北京橡胶研究院、长春应用化学研究所等单位也都开展了有关航空材料研究与开发工作。

1960年,苏联撕毁协议,中断航空材料的供应,中共中央、中央军委决定组织全国力量,全面解决航空材料的供应问题。薄一波副总理亲自披挂上阵,以104号专案任务,下达鞍山钢铁公司、抚顺钢厂等全国10大钢厂共同完成高温合金的试制生产任务。为解决歼6飞机所需关键材料,1961年又下达了105号专案任务。

为了完成高温合金研制任务,冶金部钢铁司司长刘伯乐、航空工业局副局长方致远、钢铁研究院副院长吴峰桥、航空材料研究所所长魏祖冶等组成试制协调小组,组织钢铁研究院、航空材料研究所、中国科学院金属研究所、抚顺钢厂和沈阳发动机厂打群架,协同攻关。经4年多的不懈努力,终于掌握了高温合金的冶炼、轧制、模锻等工艺,取得了成功。至1965年,我国航空工业所需的高温合金满足了需求。

接着,为了批量生产高温合金,冶金部在抚顺钢厂、齐齐哈尔钢厂、大冶钢厂和上海钢铁五厂、重庆102厂建立了真空冶炼炉和电渣冶炼炉。为了解决高温合金原料问题,建设了甘肃镍矿,改造了上海冶炼厂来完成金属镍的提纯。而第一机械工业部副部长、著名机械工程专家沈鸿亲自担任高温合金冷轧机制造的项目经理。

随后,国家在马鞍山、德阳、重庆建立了大型锻压和轧制加工基地,解决了航空大型锻件和铝加工问题;在西南建立了长城钢厂作为特殊钢的生产基地。化工部在航空材料研究所配合下,研制成功了多种航空非金属材料,如密封材料系列、橡胶材料、飞机座舱玻璃(定向拉伸有机玻璃)等。与此同时,石化科学院在侯祥麟院长主持下,利用国产原油成功地试制出各种航空用油品。

到1965年,批量生产的歼6飞机所需的12319项原材料和直5所需的9019项原材料,全部由我国756家厂、所提供。我国自行设计的高空高速歼击机歼8所用整体壁板、耐高温透明材料、氟塑料高压软管、金属软管等关键材料也都是靠自力更生,全国各单位大力协同解决的。

二、建立自己的高温合金材料体系

航空材料最重要的是飞机发动机材料,其中高温合金是技术、工艺难度最大的。下面重点介绍这一部分。这也是师昌绪先生贡献最大的一部分。

航空发动机的要害是提高推重比和降低油耗,因此高温材料是决定性因素。在一台先进发动机上,高温合金和钛合金分别占发动机总重的55%-65%和25%-40%,所以研发高温合金及钛合金对提高发动机性能来说至为重要,其中涡轮叶片及涡轮盘材料更为关键,因受力复杂且处于高温高速高压的状态中,工作时间又长。

1956年6月,冶金部刘彬副部长、钢铁局李振南副局长担任项目正负经理,苏联冶金专家朱也夫为专家组顾问,由抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、钢铁工业试验所(钢铁研究院前身)、沈阳发动机厂和航空材料研究所共同执行,成功生产出我国第一个高温合金GH30,经鞍钢冷轧出板材,在沈阳发动机厂制成火焰筒,1957年在涡喷5发动机上通过了长期试车。1962年,航空材料研究所吴世德和钢铁研究院傅宏镇领导下,在吴峰桥、荣科、师昌绪、颜鸣皋、吴世泽等专家指导下,经过顽强努力,解决了一个又一个批量生产工艺技术关键瓶颈,高温合金GH30正式批量生产,我国开始掌握高温合金生产工艺,为以后研制更高级的高温合金积累了经验。

建国初期,冶炼高温合金的镍、铬奇缺,又受到国际严密封锁。所以1957年师昌绪提出我国应开展以铁基代镍基高温合金及稀土金属在高温合金中的作用两个研究课题,并分析了苏联人提供的ЭИ437Б(GH33),这是当时苏联用量最大的镍基高温合金,提出基于铁基的高温合金新配方,大幅减少镍用量,与抚顺钢厂合作设计出808合金(GH135),并轧成棒材,模锻出涡轮叶片,但在试车过程中发生了共振而告失败。这是师昌绪先生回国后的第一个高温合金产品,尽管失败,但是为后来他领导建立具有中国特色的高温合金体系奠定了基础(808合金后来用于生产涡轮盘,代替ЭИ481(GH36))。

随后,北京钢研院和上海钢研所分别开发出可代ЭИ617作为涡轮叶片的红星13(GH130)及JF43(GH302),虽然都通过了长期试车,但在性能指标上仍然不能完全代替ЭИ617作为叶片用于发动机,只能广泛用做增压器等部件材料。

1962年,为解决GH135的冶炼、铸锭(点偏)、加热(炸裂)、锻造(温度区间太窄)大量技术难题;特别在切削和拉削过程中,不但要选用与加工镍基合金不同的刀具,而且还要探索合适的加工参数,师昌绪先生领导中科院金属所的课题组,在抚顺钢厂和沈阳发动机厂配合下,彻底解决这些问题,使GH135盘坯完全符合质量要求,1966--1973年用于不同型号的发动机上千台,并有300台出口国外。

1973年以后,我国甘肃镍矿开发成功,我国不再缺镍,GH135为性能更好的镍基合金GH33A所代替。

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