2004年研制成功了 钛合金大型双重组织的双性能整体叶盘 ...

扎根工厂，深入生产第一线

    七十年代初，国家研制秦岭发动机，周义刚教授参加研制涡扇发动机钛合金盘和叶片。这是他第一次接触国防军工产品型号研制任务，也是第一次将教学、科研与生产实践相结合。

    在探索发动机用国产Ti679钛合金压气机盘和叶片的热加工工艺时，课题组设计了840℃、870℃、900℃、940℃和980℃五个锻造温度。前四个锻造温度为(α+β)区加工，最后一个锻造温度为β区加工。试验结果发现：该合金的力学性能，随着锻造温度的升高，呈现出“低高低”的变化规律，而940℃临近相变点(相变点为953℃)锻造的室温、高温拉伸和蠕变性能最好；试验还发现：在沿用英国IMl679钛合金的标准热处理之前，增加一次高温均匀化处理，有利于组织中的等轴α球化和成分均匀化，从而达到组织结构均匀化和提高力学性能的目的。这些初步的研究结果，为他以后的研究工作提供了理论与实践的启示。

    1980年，航空工业部提出，发挥部内优势，掌握钛合金盘的生产、质量、供应和价格的主动权，集中优势力量成立了钛盘模锻工艺攻关组。周义刚参加了课题组。研究工作开始前，周义刚经过详细的调查研究和周密的技术资料准备，冒着技术风险，在开展常规锻造的同时，提出钛合金高温锻造的新思路，得到了部科技局曾凡昌同志的全力支持。

    可是，谈何容易！发动机是飞机的心脏，转动盘是心脏的心脏．周义刚很清楚，航空技术上新旧工艺的更替，尤其是重要的转动件，没有可靠的论据，明显的优势，是不会被采纳的，加上人们受钛合金锻造传统观念的束缚，更增加了实现这一愿望的难度。任重道远，知难而进。于是，他下定决心扎根工厂，带着学生长期深入生产第一线，坚持理论联系实际，坚持科学攻关。

    贵州安大锻造厂实验条件很好，但生活很艰苦，吃的差，住的也很简陋，有时招待所里只有他和几个学生。一天三顿饭，为了能多吃一点有力气坚持工作，他忍着胃病的折磨，硬咬着牙吃些辣子以刺激胃口来增加食欲。

    生活条件艰苦，试验任务却十分紧张，他每天工作都在十几个小时以上，常常通霄达旦地与学生、工厂技术人员和工人奋战在实验室和厂房里。长期的大脑亢奋和过度操心，使他在每一轮试验开始前的一个晚上总是彻夜不眠，偶有片刻入睡也在梦中惊叫担心试验的成败。因为做一轮试验，从方案论证、锻盘、解剖到理化测试，需要3-4个月时间，材料和试验费用至少两三万元。人力、物力、财力的消耗使他思想和精神上的负担很重，吃不好、睡不着，担心试验失败，不仅会延误研制进程，而且会影响斗志，造成经济损失．因此，试验中的每一个环节，他总是亲临现场，自己动手掌握第一手资料。经常是工作了一夜后安排大家休息了，自己又强打精神，以饱满的热情出现在白班工作人员面前。有一次竟连续工作了三天两夜。他忘我的工作精神和顽强拼搏的毅力着实使人吃惊，也深深地打动了和他一起工作的每一个人。谁都知道他的苦干实干精神和要求掌握第一手资料的工作习惯，大家也只能随他的心愿了。

    1984年5月．航空部科技局为了调动部属两个专业化锻造厂的积极性，拟将新工艺用于锻制昆仑发动机盘，将此任务部署在陕西三原红原锻铸厂，同时开展新工艺试验。于是，周义刚又转新点，投入了更紧张的工作。为了实现他提出的钛合金高温形变强韧化新工艺(简称近β锻造)，他穿梭般地来往于贵州和陕西两厂之间，一干又是8年。

    功夫不负有心人。前后经过12年的艰苦努力，共进行了24个周期的小饼模拟试验，解剖了26个直径为500mm的盘模锻件，测试了3600多根试棒的上万个力学性能数据，新工艺终于成功地用于生产，解决了昆仑发动机第五级压气机盘以钛代钢的难题，仅五级盘以钛代钢就使发动机减重2．37kg。统计数字表明，发动机每减重1kg，飞机可减重7～10kg，从而增加了飞机航程，延长了留空时间．提高了作战性能，有极为重要的国防意义。

    更重要的意义还在于，新工艺能在不降低塑性、不丧失热稳定性的条件下，显著提高材料的高温性能、低周疲劳性能和断裂韧性，使钛构件的强度一塑性一韧性兼得。其次，解除了人们长期以来在钛合金锻造技术上的一种偏见和保守观点，即认为通过工艺途径提高材料的热强性，必然导致室温塑性和热稳定性的严重下降。周义刚教授用实践证明了采用工艺手段能充分发挥和挖掘材料性熊潜力的可行性，成为我国钛合金高温锻造的开拓者和奠基人之一。另外，新工艺提高了材料的使用温度，卓有成效地走出了用工艺技术使原有材料升级的道路。从而，一改过去人们只注重研制新合金，而不注重改造老合金的传统思想。这为钛合金材料科学和工程科学的发展开辟了一条新路子，特别是对我国钛合金的发展提供了一条符合国情的技术途径，有重大的经济效益和社会效益。

    1992年10月，全国有声望的钛合金专家、冶金和发动机专家云集西工大，对周义刚教授等发明的《钛合金高温形变强韧化工艺》进行了部级技术鉴定。专家们一致认为：将相变、形变、形变热处理和强韧化处理巧妙地结合，获得由一定数量的等轴α、条状α构成的网篮和转变β基体组成的三态组织，不仅丰富和发展了钛合金原有的典型组织，而且由此带来的力学性能超过了国内外已有最优相关技术的性能指标，是钛合金锻造技术及组织结构领域中的一个首创，属于国际领先水平。此项发明同年获航空工业部科技进步一等奖，1993年获国家发明三等奖。

    近β锻造和三态组织的研究成功，不仅在国内处于领先地位，已成功地用于航空钛锻件生产，并得到了国内外同行的赞赏和广泛关注。以色列、印度和美国的学者先后来函来电索取资料和要求接受来华访问，表明该研究具有重要的学术价值。扎根工厂，深入生产第一线

    七十年代初，国家研制秦岭发动机，周义刚教授参加研制涡扇发动机钛合金盘和叶片。这是他第一次接触国防军工产品型号研制任务，也是第一次将教学、科研与生产实践相结合。

    在探索发动机用国产Ti679钛合金压气机盘和叶片的热加工工艺时，课题组设计了840℃、870℃、900℃、940℃和980℃五个锻造温度。前四个锻造温度为(α+β)区加工，最后一个锻造温度为β区加工。试验结果发现：该合金的力学性能，随着锻造温度的升高，呈现出“低高低”的变化规律，而940℃临近相变点(相变点为953℃)锻造的室温、高温拉伸和蠕变性能最好；试验还发现：在沿用英国IMl679钛合金的标准热处理之前，增加一次高温均匀化处理，有利于组织中的等轴α球化和成分均匀化，从而达到组织结构均匀化和提高力学性能的目的。这些初步的研究结果，为他以后的研究工作提供了理论与实践的启示。

    1980年，航空工业部提出，发挥部内优势，掌握钛合金盘的生产、质量、供应和价格的主动权，集中优势力量成立了钛盘模锻工艺攻关组。周义刚参加了课题组。研究工作开始前，周义刚经过详细的调查研究和周密的技术资料准备，冒着技术风险，在开展常规锻造的同时，提出钛合金高温锻造的新思路，得到了部科技局曾凡昌同志的全力支持。

    可是，谈何容易！发动机是飞机的心脏，转动盘是心脏的心脏．周义刚很清楚，航空技术上新旧工艺的更替，尤其是重要的转动件，没有可靠的论据，明显的优势，是不会被采纳的，加上人们受钛合金锻造传统观念的束缚，更增加了实现这一愿望的难度。任重道远，知难而进。于是，他下定决心扎根工厂，带着学生长期深入生产第一线，坚持理论联系实际，坚持科学攻关。

    贵州安大锻造厂实验条件很好，但生活很艰苦，吃的差，住的也很简陋，有时招待所里只有他和几个学生。一天三顿饭，为了能多吃一点有力气坚持工作，他忍着胃病的折磨，硬咬着牙吃些辣子以刺激胃口来增加食欲。

    生活条件艰苦，试验任务却十分紧张，他每天工作都在十几个小时以上，常常通霄达旦地与学生、工厂技术人员和工人奋战在实验室和厂房里。长期的大脑亢奋和过度操心，使他在每一轮试验开始前的一个晚上总是彻夜不眠，偶有片刻入睡也在梦中惊叫担心试验的成败。因为做一轮试验，从方案论证、锻盘、解剖到理化测试，需要3-4个月时间，材料和试验费用至少两三万元。人力、物力、财力的消耗使他思想和精神上的负担很重，吃不好、睡不着，担心试验失败，不仅会延误研制进程，而且会影响斗志，造成经济损失．因此，试验中的每一个环节，他总是亲临现场，自己动手掌握第一手资料。经常是工作了一夜后安排大家休息了，自己又强打精神，以饱满的热情出现在白班工作人员面前。有一次竟连续工作了三天两夜。他忘我的工作精神和顽强拼搏的毅力着实使人吃惊，也深深地打动了和他一起工作的每一个人。谁都知道他的苦干实干精神和要求掌握第一手资料的工作习惯，大家也只能随他的心愿了。

    1984年5月．航空部科技局为了调动部属两个专业化锻造厂的积极性，拟将新工艺用于锻制昆仑发动机盘，将此任务部署在陕西三原红原锻铸厂，同时开展新工艺试验。于是，周义刚又转新点，投入了更紧张的工作。为了实现他提出的钛合金高温形变强韧化新工艺(简称近β锻造)，他穿梭般地来往于贵州和陕西两厂之间，一干又是8年。

    功夫不负有心人。前后经过12年的艰苦努力，共进行了24个周期的小饼模拟试验，解剖了26个直径为500mm的盘模锻件，测试了3600多根试棒的上万个力学性能数据，新工艺终于成功地用于生产，解决了昆仑发动机第五级压气机盘以钛代钢的难题，仅五级盘以钛代钢就使发动机减重2．37kg。统计数字表明，发动机每减重1kg，飞机可减重7～10kg，从而增加了飞机航程，延长了留空时间．提高了作战性能，有极为重要的国防意义。

    更重要的意义还在于，新工艺能在不降低塑性、不丧失热稳定性的条件下，显著提高材料的高温性能、低周疲劳性能和断裂韧性，使钛构件的强度一塑性一韧性兼得。其次，解除了人们长期以来在钛合金锻造技术上的一种偏见和保守观点，即认为通过工艺途径提高材料的热强性，必然导致室温塑性和热稳定性的严重下降。周义刚教授用实践证明了采用工艺手段能充分发挥和挖掘材料性熊潜力的可行性，成为我国钛合金高温锻造的开拓者和奠基人之一。另外，新工艺提高了材料的使用温度，卓有成效地走出了用工艺技术使原有材料升级的道路。从而，一改过去人们只注重研制新合金，而不注重改造老合金的传统思想。这为钛合金材料科学和工程科学的发展开辟了一条新路子，特别是对我国钛合金的发展提供了一条符合国情的技术途径，有重大的经济效益和社会效益。

    1992年10月，全国有声望的钛合金专家、冶金和发动机专家云集西工大，对周义刚教授等发明的《钛合金高温形变强韧化工艺》进行了部级技术鉴定。专家们一致认为：将相变、形变、形变热处理和强韧化处理巧妙地结合，获得由一定数量的等轴α、条状α构成的网篮和转变β基体组成的三态组织，不仅丰富和发展了钛合金原有的典型组织，而且由此带来的力学性能超过了国内外已有最优相关技术的性能指标，是钛合金锻造技术及组织结构领域中的一个首创，属于国际领先水平。此项发明同年获航空工业部科技进步一等奖，1993年获国家发明三等奖。

    近β锻造和三态组织的研究成功，不仅在国内处于领先地位，已成功地用于航空钛锻件生产，并得到了国内外同行的赞赏和广泛关注。以色列、印度和美国的学者先后来函来电索取资料和要求接受来华访问，表明该研究具有重要的学术价值。