我国航空材料研制取得了令人瞩目的进步——师昌绪先生撰 ...

2自力更生，大力协同，千方百计，保证航空材料供应

　　为适应航空工业的需要，把航空材料研究所的建设列入苏联援建重点156项之一，在苏联专家指导下，于1956年正式成立。同时各工业部门和中国科学院对新材料的研究与开发也予以加强。如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；冶金部钢铁工业试验所、有色金属研究所的科技力量大大加强而改为北京钢铁研究院、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。此外，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。同时，还陆续兴建了一批材料生产或加工基地，如上海钢铁三厂、上海钢铁五厂、长城钢厂、大连钢厂、东北铝加工厂、西南铝加工厂、一坪化工厂、晨光化工厂、德阳二重等。还有高等院校，如北京航空学院、西北工业大学、北京钢铁学院、南京航空学院、上海交通大学等，除培养材料技术人员外，还承担了许多科研任务。北京钢铁学院及东北工学院成立了高温合金和精密合金等专业。

　　1960年，前苏联中断新材料的供应，中共中央、中央军委分别召开专门会议，决定组织全国力量，全面解决航空材料的供应问题。薄一波副总理到抚顺钢厂，研究安排高温合金的试制生产，并由冶金部以104号专案任务，紧急下达鞍山钢铁公司、抚顺钢厂等全国10大钢厂共同完成各项任务。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，成立了由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的试制协调小组，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，航空工业所需的高温合金满足了需求。

　　为了突破高温合金的关键，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，加速甘肃镍矿的建设，改造了上海冶炼厂以承担金属镍的提纯。第一机械工业部副部长、著名机械工程专家沈鸿亲自抓高温合金冷轧机的制造。

　　在此期间，冶金、机械等部门在马鞍山、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之一。化工部的科研生产部门，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。

　　应该指出：为了体现全国的大力协同，于1963年，专门成立了全国性的航空材料专业组，集中以金属研究所所长李薰为首的20多位知名专家，研究制订航空材料立足于国内的规划。专业组组长李薰，副组长吴峰桥、魏祖冶、陶涛、荣科、吴云书；成员有严东生、师昌绪、李东英、何欧里、钱人元、侯祥麟、高怀恩、雷廷权、贝有为、李光舟、谭庆林、华寿俊、范棠、颜鸣皋、何学伦、于清渠、张宝昌、杨光启、柳大纲、柯俊、周志宏，秘书刘多朴。经过深入讨论，制订了《1963~1972年航空材料科学十年发展规划》，并报国家科委和国防科委，纳入国家计划。令人遗憾的是，十年浩劫开始后，专业组被迫停止了工作。

　　3利用国产资源，开发我国航空材料

　　新中国建国初期，冶炼高温合金的镍、铬奇缺，又受到国际严密封锁。所以1957年中国科学院金属研究所高温合金组工作一开始，便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，并分析了当时镍基高温合金用量最大的是ЭИ437Б（GH33），于是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。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，但没有真正代替ЭИ617作为叶片用于发动机，却广泛用做增压器等部件材料。由于20世纪60年代初我国最常用的ЭИ481（GH36）涡轮盘经常出现故障，困惑着从事高温合金研究的科技人员，于是用于叶片失败的808合金又转向涡轮盘；在北京钢铁学院主持下又开发出美国常用的两个涡轮盘牌号A286（GH132）及V57（GH136），为了解决引进斯贝发动机的需求，又组织全国力量试制了Incoloy901（GH109）。根据《中国高温合金40年》（师昌绪、陆达、荣科主编）（1996）的统计，我国开发了30多种铁基高温合金，其中18种为独创。GH135（808）作为棒、盘材料起到开路先锋作用，而GH140（GR2）作为板材在我国开发的所有铁基高温合金中最富成效。

　　上世纪60年代初，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，这些都是在厂（抚顺钢厂、沈阳发动机厂）所（中科院金属所）密切合作下完成的。文化大革命期间，高温合金生产秩序几乎失控，GH135盘坯出现严重点偏，为此，我曾南到南方航空动力机械厂，北到东安发动机厂解决可供使用的点偏标准问题，那时我刚刚被“解放”不久。据不完全统计，从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年以后为性能更好的镍基合金GH33A所代替，因此，GH135在《手册》二版中不再列入。目前我国镍矿已大规模开发，国际镍市场也对中国开放，高温合金用镍得到满足。

　　GH140（GR2）是航空材料研究所于1958年开始研究的我国第一个板材铁基高温合金。它是以ЭИ703合金为基础，利用我国富有的钨、钼、铝、钛元素对合金进行综合强化，经过多项试验研究，突破冶炼和变形两个难关，确定了合金的基础成分后，与抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、沈阳发动机厂合作，进行半工业性扩大试验，制成涡喷6发动机火焰筒，经二次长期试车考验。1962年在抚顺钢厂进行工业性扩大试验，克服了“重皮”和晶粒度偏大的问题。1966年生产定型，并逐步扩大在10多种发动机和飞机上使用，材料品种有薄板、中板、棒材、热轧管、冷拔管、丝材、环形件、锻件等。目前几乎所有特钢厂都能生产这种合金，成为我国航空工业使用最广，生产量最大的高温合金牌号之一。截止到1977年，各钢厂累计生产7,000余吨，节镍3,000多吨。

　　在节镍指导思想下，国内开发出多种节镍铬不锈钢、耐热钢和低合金高强度钢。航空材料研究所与西北工业大学合作开发出无镍的18CrMn2SiMoBA（GC11）低合金高强度钢作为飞机承力框架结构材料，在沈阳发动机厂、南昌飞机厂等单位推广，历时35载，解决了多项技术关键，如李薰亲临现场发现氢脆问题并提出解决方案，为此曾得到周总理及叶剑英元帅的接见。

　　钛是重要的航空航天材料，我国资源丰富。所以1956年钛的研究与开发列入了《我国12年科技规划》。因而冶金部很快建立了海绵钛及钛的生产基地（抚顺301厂、苏家屯有色加工厂）。航空材料研究所建所之初就组建了以颜鸣皋为首的钛合金研究室，从建立设备开始，于1958年炼出了第一个用于研究的钛合金锭。与此同时，冶金部有色金属研究院、上海钢研所及中科院上海冶金所等单位也都开展了钛合金的研究工作。

　　1965年航材所与有关科研院所、钢厂及航空发动机厂研制成功钛合金中用量最大的TC4（Ti－6Al－4V），用于涡喷6发动机压气机盘及叶片。1979年航空材料研究所与上海钢铁五厂、北京有色金属研究院等单位合作在原苏联BT9的基础上开发出了用于500℃的高温钛合金，他们采用先进铸锭工艺，解决了偏析问题，采用高低温交替锻造工艺，解决了大锻件组织不均匀的难题，综合性能超过国外同类产品水平。作为盘件材料用于多种型号发动机。

4与时俱进铸造高温合金及精密铸造工艺取得令人瞩目的成就

　　上世纪50年代末，我国提出“以铸代锻”的战略方针。航空材料研究所荣科副所长在这方面做出了突出贡献。在他的指导下，航材所开发出在前苏联已定型的铸造铁基高温合金（K11、K14）及铸造镍基高温合金（K1、K3），采用精密铸造工艺，制成形状复杂的导向叶片和涡轮叶片，用于涡喷发动机。要强调指出的是荣科协助各航空发动机厂建立了精铸车间，发展精铸工艺，为我国铸造合金的应用创造了条件。

　　关于铸造涡轮叶片材料，早在“大跃进”期间“东风113”航空发动机方案提出以后，国内航空材料界给予极大的关注，据我了解，钢研院孙国英设计了511合金，金属所则设计了539合金，都比当时苏联最高牌号ЭИ929有更高的高温性能。但变形十分困难，因而我提出利用苏家屯有色金属加工厂1200吨挤压机挤成棒材，并提出包套挤压工艺，虽然得出了棒材，但是毕竟设备吨位太小，难以满足要求。于是金属所便利用1957年从瑞士进口的5kg真空感应炉开展精密铸造高温合金的研究，最后确定了一个不含钴而性能与当时国际水平相当的916合金，尽管从高温强度或塑性来看都不亚于正在开发的变形合金，但是当时工厂不具备生产条件，只好作罢，这应该算是我国第一个铸造涡轮叶片用镍基高温合金，合金虽然没有得到应用，但推动了我国真空冶炼和真空精铸工艺和真空感应炉的发展。1962年为使我国直升机能飞入西藏上空，又仿制了当时美国最成熟的铸造合金IN100（M17,K417）作增压器，航空材料研究所及钢铁研究院于1965年前后开发K5、K6及仿IN713C的K18。这就是早期我国铸造镍基高温合金发展的一段历史。从中可以看出，一方面需求牵引十分重要，另一方面知识储备（确切的说是人才储备）、技术储备与装备储备是完成急需任务最重要的条件。

　　20世纪60年代初，荣科调入航空研究院总工程师室，主持航空材料和航空工艺开发工作，仍继续潜心于精密铸造工艺研究。1964年5月，航空研究院在沈阳召开新机座谈会。高空高速歼8飞机总设计师黄志千提出用2台改进型涡喷7发动机作为歼8双发方案，与会者认为在一年内完成发动机改型没有把握，会议陷入僵局。荣科提出把实心涡轮叶片改为空心叶片，用强制冷却提高涡轮前温度100℃的方案。代表们说：“老荣高见！那要看你能不能在一年内拿出气冷涡轮叶片了！”荣科缜密思考，研究空心涡轮叶片虽然难度大，有相当的风险，但我们已有一支水平不低的队伍，也有一定的科学技术储备，如中科院金属所研制的铸造高温合金M－17（K417）和沈阳发动机厂的熔模制造工艺。如以沈阳能实现设计－材料－制造一体化的方案，就有可能在一年内完成空心叶片任务。他便向与会代表立下“军令状”，“如果不能在一年内拿下空心涡轮叶片，我愿把自己的脑袋挂在设计所的大门口示众”（见荣科：“空心叶片攻关记，中国航空40年154－156”）。当日晚饭后，荣科便驱车来到金属所向我交了底，次日征得李薰所长及党委高景之书记的同意，并组成数十人的专题组（称AB－1组），航空研究院科技部黄锡川部长在金属所召开的上千人大会上做了动员报告，由金属所、606所及沈阳发动机厂组成了任务组，在金属所简陋的铸造实验室开展了探索性的研究工作，荣科教授数次来沈亲临指导和协调。在探索过程中，首先遇到的难题是型芯材料的选择，因在近100毫米长的叶身中，要铸出粗细不等的9个小孔，最细的直径只有0.8毫米，而在侧面进气口处还要有一个弯角，这就给型芯定位产生了难度。采用什么材料做型芯？查遍资料不得其解，还是偶然从美国一本杂志上刊登的一幅出售不同规格的细石英管的广告中得启示，试了多种材料之后，最终决定采用石英管。此外，还有很多技术问题，诸如脱芯，超声测壁厚等。齐心协力，终于如期完成了任务。与此同时，航空工艺研究所、航空材料研究所、航空发动机设计所、沈阳发动机厂与抚顺钢厂和钢铁研究院研制出锻造了大孔空心气冷涡轮叶片，两种叶片都通过了台架试车。但是考虑到铸造9孔较之锻造3大孔叶片有更多优点，即前者冷却效果好，铸造合金强度裕度大，工艺简单，周期短、成本低，因而航空研究院决定采用铸造空心涡轮叶片（称为201叶片）。在沈阳发动机厂进行了小批量生产，解决了在生产过程中的许多技术关键。1975年4月三机部决定将201叶片的大生产定点于贵州新艺机械厂，要求中科院金属所与沈阳发动机厂组成攻关小组。当时贵州是国内最艰苦的地区，使我留下了深刻的印象；经过半年多的时间，稳定了生产，制订了验收标准。迄今已生产了数十万片，30年来装备了我国几乎所有先进航空发动机。中国是世界上第二个采用铸造空心涡轮叶片的国家，比美国晚了5年。至于它的水平可以从荣科文章的一段话看出。“当英国罗·罗公司总设计师胡克教授在沈阳发动机厂看到我国自行创新研制的铸造空心涡轮叶片时，不无感慨地说，单凭见到这一实际成就，就没白来中国一趟。由此，他对设计制造空心涡轮叶片的核心发动机有了更强的信心”。这一段话使我想起1963年我与周惠久、孙国英等参观罗·罗公司时，公司领导一再强调铸造高温合金涡轮叶片不可靠，从而他们起步较晚，看了我们的成就，对英国也是一个推动。

　　铸造高温合金的发展关键是铸造工艺的不断改进。1958年我国就开始用真空感应炉冶炼加真空精铸，从而开发出铸造涡轮叶片、空心涡轮叶片。1988年采用泡沫陶瓷开发出铸造高温合金过滤净化技术，对返回料的应用创造了条件。

　　20世纪60年代中期，美国开发了定向凝固技术，1967年航材所率先在自制定向凝固炉上开发了高温合金定向凝固技术，70~80年代研制出几种定向凝固高温合金（DZ3、DZ4、DZ22），其中不含铪的DZ4已批量生产，并在10多种发动机上得到应用。90年代，航材所又发展了单晶高温合金叶片制造工艺，并开发出单晶高温合金（DD3、DD4、DD6、DD402等），同时还发展了单晶涡轮转子叶片铸造工艺。DD3成分简单，强度高，但有热裂倾向，未能推广，在加入适量的钽以后，不但解决了热裂倾向，而且高温性能有所提高，现已推广到多个机种，成为我国真正用于航空的第一代单晶合金。

　　金属所在国内最早开发了用于工业燃气轮机的耐热腐蚀高温合金K38（IN738），后又进行了改进成为K38G，为了满足斯贝发动机用于舰艇的要求，与西安发动机厂合作开发出用作涡轮叶片的DZ38G及DD8合金。

　　另外，在铸造高温合金方面有几项原始创新的成果，那就是低偏析高温合金、Ni3Al基的合金及快速定向凝固工艺。

　　金属所朱耀霄在深入研究合金凝固时发现某些微量元素是高温合金在凝固过程中发生偏析的重要因素，因而控制这些元素的含量，可以降低偏析，这就会提高合金的性能和稳定性（长期使用不出现脆性相）。再者对定向凝固合金可以不加铪（如DZ125L），如此等等。

　　西北工大傅恒志利用磁场约束及高温度梯度技术研制定向凝固叶片，完全免去与坩埚接触而得到高纯度材料，现已具雏形。

　　航材院韩雅芳开发出以中间化合物Ni3Al为基的叶片材料（IC6），成分简单，初熔温度高，已制出导向叶片，首次以镍基中间化合物做成叶片应用于航空发动机。

4与时俱进铸造高温合金及精密铸造工艺取得令人瞩目的成就

　　上世纪50年代末，我国提出“以铸代锻”的战略方针。航空材料研究所荣科副所长在这方面做出了突出贡献。在他的指导下，航材所开发出在前苏联已定型的铸造铁基高温合金（K11、K14）及铸造镍基高温合金（K1、K3），采用精密铸造工艺，制成形状复杂的导向叶片和涡轮叶片，用于涡喷发动机。要强调指出的是荣科协助各航空发动机厂建立了精铸车间，发展精铸工艺，为我国铸造合金的应用创造了条件。

　　关于铸造涡轮叶片材料，早在“大跃进”期间“东风113”航空发动机方案提出以后，国内航空材料界给予极大的关注，据我了解，钢研院孙国英设计了511合金，金属所则设计了539合金，都比当时苏联最高牌号ЭИ929有更高的高温性能。但变形十分困难，因而我提出利用苏家屯有色金属加工厂1200吨挤压机挤成棒材，并提出包套挤压工艺，虽然得出了棒材，但是毕竟设备吨位太小，难以满足要求。于是金属所便利用1957年从瑞士进口的5kg真空感应炉开展精密铸造高温合金的研究，最后确定了一个不含钴而性能与当时国际水平相当的916合金，尽管从高温强度或塑性来看都不亚于正在开发的变形合金，但是当时工厂不具备生产条件，只好作罢，这应该算是我国第一个铸造涡轮叶片用镍基高温合金，合金虽然没有得到应用，但推动了我国真空冶炼和真空精铸工艺和真空感应炉的发展。1962年为使我国直升机能飞入西藏上空，又仿制了当时美国最成熟的铸造合金IN100（M17,K417）作增压器，航空材料研究所及钢铁研究院于1965年前后开发K5、K6及仿IN713C的K18。这就是早期我国铸造镍基高温合金发展的一段历史。从中可以看出，一方面需求牵引十分重要，另一方面知识储备（确切的说是人才储备）、技术储备与装备储备是完成急需任务最重要的条件。

　　20世纪60年代初，荣科调入航空研究院总工程师室，主持航空材料和航空工艺开发工作，仍继续潜心于精密铸造工艺研究。1964年5月，航空研究院在沈阳召开新机座谈会。高空高速歼8飞机总设计师黄志千提出用2台改进型涡喷7发动机作为歼8双发方案，与会者认为在一年内完成发动机改型没有把握，会议陷入僵局。荣科提出把实心涡轮叶片改为空心叶片，用强制冷却提高涡轮前温度100℃的方案。代表们说：“老荣高见！那要看你能不能在一年内拿出气冷涡轮叶片了！”荣科缜密思考，研究空心涡轮叶片虽然难度大，有相当的风险，但我们已有一支水平不低的队伍，也有一定的科学技术储备，如中科院金属所研制的铸造高温合金M－17（K417）和沈阳发动机厂的熔模制造工艺。如以沈阳能实现设计－材料－制造一体化的方案，就有可能在一年内完成空心叶片任务。他便向与会代表立下“军令状”，“如果不能在一年内拿下空心涡轮叶片，我愿把自己的脑袋挂在设计所的大门口示众”（见荣科：“空心叶片攻关记，中国航空40年154－156”）。当日晚饭后，荣科便驱车来到金属所向我交了底，次日征得李薰所长及党委高景之书记的同意，并组成数十人的专题组（称AB－1组），航空研究院科技部黄锡川部长在金属所召开的上千人大会上做了动员报告，由金属所、606所及沈阳发动机厂组成了任务组，在金属所简陋的铸造实验室开展了探索性的研究工作，荣科教授数次来沈亲临指导和协调。在探索过程中，首先遇到的难题是型芯材料的选择，因在近100毫米长的叶身中，要铸出粗细不等的9个小孔，最细的直径只有0.8毫米，而在侧面进气口处还要有一个弯角，这就给型芯定位产生了难度。采用什么材料做型芯？查遍资料不得其解，还是偶然从美国一本杂志上刊登的一幅出售不同规格的细石英管的广告中得启示，试了多种材料之后，最终决定采用石英管。此外，还有很多技术问题，诸如脱芯，超声测壁厚等。齐心协力，终于如期完成了任务。与此同时，航空工艺研究所、航空材料研究所、航空发动机设计所、沈阳发动机厂与抚顺钢厂和钢铁研究院研制出锻造了大孔空心气冷涡轮叶片，两种叶片都通过了台架试车。但是考虑到铸造9孔较之锻造3大孔叶片有更多优点，即前者冷却效果好，铸造合金强度裕度大，工艺简单，周期短、成本低，因而航空研究院决定采用铸造空心涡轮叶片（称为201叶片）。在沈阳发动机厂进行了小批量生产，解决了在生产过程中的许多技术关键。1975年4月三机部决定将201叶片的大生产定点于贵州新艺机械厂，要求中科院金属所与沈阳发动机厂组成攻关小组。当时贵州是国内最艰苦的地区，使我留下了深刻的印象；经过半年多的时间，稳定了生产，制订了验收标准。迄今已生产了数十万片，30年来装备了我国几乎所有先进航空发动机。中国是世界上第二个采用铸造空心涡轮叶片的国家，比美国晚了5年。至于它的水平可以从荣科文章的一段话看出。“当英国罗·罗公司总设计师胡克教授在沈阳发动机厂看到我国自行创新研制的铸造空心涡轮叶片时，不无感慨地说，单凭见到这一实际成就，就没白来中国一趟。由此，他对设计制造空心涡轮叶片的核心发动机有了更强的信心”。这一段话使我想起1963年我与周惠久、孙国英等参观罗·罗公司时，公司领导一再强调铸造高温合金涡轮叶片不可靠，从而他们起步较晚，看了我们的成就，对英国也是一个推动。

　　铸造高温合金的发展关键是铸造工艺的不断改进。1958年我国就开始用真空感应炉冶炼加真空精铸，从而开发出铸造涡轮叶片、空心涡轮叶片。1988年采用泡沫陶瓷开发出铸造高温合金过滤净化技术，对返回料的应用创造了条件。

　　20世纪60年代中期，美国开发了定向凝固技术，1967年航材所率先在自制定向凝固炉上开发了高温合金定向凝固技术，70~80年代研制出几种定向凝固高温合金（DZ3、DZ4、DZ22），其中不含铪的DZ4已批量生产，并在10多种发动机上得到应用。90年代，航材所又发展了单晶高温合金叶片制造工艺，并开发出单晶高温合金（DD3、DD4、DD6、DD402等），同时还发展了单晶涡轮转子叶片铸造工艺。DD3成分简单，强度高，但有热裂倾向，未能推广，在加入适量的钽以后，不但解决了热裂倾向，而且高温性能有所提高，现已推广到多个机种，成为我国真正用于航空的第一代单晶合金。

　　金属所在国内最早开发了用于工业燃气轮机的耐热腐蚀高温合金K38（IN738），后又进行了改进成为K38G，为了满足斯贝发动机用于舰艇的要求，与西安发动机厂合作开发出用作涡轮叶片的DZ38G及DD8合金。

　　另外，在铸造高温合金方面有几项原始创新的成果，那就是低偏析高温合金、Ni3Al基的合金及快速定向凝固工艺。

　　金属所朱耀霄在深入研究合金凝固时发现某些微量元素是高温合金在凝固过程中发生偏析的重要因素，因而控制这些元素的含量，可以降低偏析，这就会提高合金的性能和稳定性（长期使用不出现脆性相）。再者对定向凝固合金可以不加铪（如DZ125L），如此等等。

　　西北工大傅恒志利用磁场约束及高温度梯度技术研制定向凝固叶片，完全免去与坩埚接触而得到高纯度材料，现已具雏形。

　　航材院韩雅芳开发出以中间化合物Ni3Al为基的叶片材料（IC6），成分简单，初熔温度高，已制出导向叶片，首次以镍基中间化合物做成叶片应用于航空发动机。

（二）中国航空材料手册

　　《中国航空材料手册》（简称《手册》）所包括的内容主要是我国飞机、发动机、火控系统及机载设备在生产过程中所需重要材料。这些材料有的是国内早已生产，但根据航空工业需要有更严格的规定；有的是自行研制投产的；也有不少是参考国外成分，根据国内生产工艺开发出来的。《手册》已出两版，分别于1989年和2002年问世，编撰都历时5年左右。编委会主任为航材院颜鸣皋院士。第一版我是副主任之一，第二版我是顾问委员会主任。作为航空材料工作者，我十分关心它们的出版。

　　1《手册》概况

　　《手册》一版问世之后，颇受航空界设计、生产与科研工作者的重视。《手册》二版与一版相比有较大的改变，金属材料分类及牌号数目示如表1,非金属材料示如表2。可以看出，《手册》一版包括20个分篇，共计1677个牌号，分装为7卷，共约790万言，而《手册》二版增加了《涂镀层与防锈材料》共21篇，共计2188个牌号，较之第一版增加了约25％，分装成10卷，约1100万言，是一部巨著。

　　《手册》一版所收入的材料中有95个牌号在二版中被删除，主要原因有三：一是实践证明，材料性能落后，而又有可以代替的新材料；二是材料在批生产装机后屡出故障者；三是不符合我国资源特点，且可能受到国外限制者。这些被淘汰的牌号虽然不再使用了，但我们不能忘记那些为航空材料立足于国内，为航空工业创建初期做出过重要贡献的企业和所有的人们，他们是中国航空材料的开路先锋。

　　纳入《手册》二版的材料大体可以分为四类：一是《手册》一版中所列举的绝大部分材料，它们都经过了长期考验，这部分材料占《手册》二版约75％，列为“选用”。第二类材料是一版所列材料又经过完善和补充，可以适应新一代机种设计的需求，把这类材料注明“选用”或“推荐”。第三类则是1986年以来研发的新型材料，一般注明“推荐”，在《手册》二版中有542个牌号属于这个范畴。第四类材料是指目前旧机种仍在使用，但新机设计不再采用。一俟旧机种停产，这些材料随即淘汰，故注明“限用”。

　　2《手册》二版的特点

　　《手册》二版和一版一样是在全国有关研究、开发、生产、设计及制造部门共同努力下所得成果而编辑成册的，因此，它有广泛的群众基础和坚实的科学技术背景。二版和一版所不同的是参加编写人员中，增加了三分之一新手；因此，《手册》二版是三代人协作攻关，共同努力的结晶。从这个意义上讲，《手册》二版起着继往开来的历史作用。总结起来，它有以下几个特点：

　　（1）具有可靠性、实用性和综合性

　　纳入《手册》的材料牌号是经过严格审查的，经过各篇编委会和总编委会的多次筛选，一致认为符合选材原则的材料方可编入。具体条件是：①已通过鉴定并已在航空产品上正式使用的材料；②虽未鉴定，但已在航空产品上正式使用的材料；③已通过鉴定，正在或准备在航空产品上推广应用的材料；④航空用关键材料，数据齐全，相近牌号在国外已有成熟使用经验的材料；⑤新研究的带方向性的材料，数据齐全，正在或准备在航空产品上试用的材料；⑥使用中已暴露出严重问题或已有明文规定停用或限用的材料，不编入《手册》。可见，要进入《手册》二版的材料牌号，必须通过研究、试制、批生产、越过材料性能稳定的“材料关”；飞机、发动机或机载设备工厂设计、制造、越过航空产品“试制、生产关”；以及试车、试飞、“批量飞行关”，才算达到成熟水平，纳入《手册》供设计、制造使用。因此，《手册》具有很强的可靠性和实用性。

　　航空材料涉及面极为广泛。《手册》所列材料既有飞机、发动机材料，又有机载设备与火控系统材料；既有金属材料，又有无机和有机非金属材料；既有结构材料，又有功能材料；既有材料的物理、化学性能数据，又有可供设计使用的工作状态下的性能数据；在制造过程中，既有反映材料、热加工工艺的翔实阐述，又有冷加工必要的说明。这就充分体现了材料从实验室研究、批量生产到实际应用所必经的各种综合性能的全面表述。因此，《手册》二版具有很强的综合性。

　　（2）具有先进性和带动性

　　表3为现代飞机机体使用的结构材料，可以看出，除性能很高的F22以外，铝合金仍占重要地位。钛合金及复合材料的比例随飞机性能的提高而增加。

　　20世纪90年代国际上最先进的战斗机以美国的F22为代表，民用飞机以波音777为代表，其机体用材特点是大量采用了高比强度、高比模量的轻质、高强、高模材料，显著提高了飞机的结构效率，降低了飞机结构重量系数，具体表现为钛合金代替钢，树脂基复合材料代替铝合金。因此，大力发展高强高韧高比模的钛合金及树脂基复合材料是航空材料发展的重要方向。但是铝合金在现有飞机结构件中仍占十分重要位置，所以近10多年来，我国高强、高韧、高耐蚀新型铝合金进一步得到发展，除了提高了原材料的纯度，降低了杂质外，还通过热处理进一步提高了铝合金的综合性能，延长了使用寿命。《手册》二版共收入15个牌号的铝合金，其中新增加的有高纯高韧铝合金和铝锂合金，此外，还增加了一批铝合金的力学性能，以适应新机设计的需求。

　　对于钛合金的研究，我国虽然起步较晚，但从1986年开始的第七个五年计划，对钛合金研究的投入显著增加，研究成功了近代飞机所需的各种类型的钛合金，纳入本《手册》的达到29个牌号。目前，我国飞机上钛合金的用量与国外相比，显然仍很低，但《手册》收入的这些牌号的钛合金，已充分体现了20世纪90年代的国际水平。

　　我国从“六五”开始研究先进树脂基复合材料，从次承力构件到主承力构件，先后研究了68种新型树脂基复合材料进入《手册》，其中已有相当牌号通过了垂尾、前机身、腹鳍、升降副翼、鸭翼、整体油箱机翼、壁板等制件的试飞试用，目前，树脂基复合材料用量占飞机结构重量的比例，已由2％增加到6％。《手册》所列牌号的技术储备，可使树脂基复合材料的用量达到占全机结构重量的15％~18％，为我国投入更新一代歼击机的预研，做了较好的技术储备。

　　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。在《手册》二版中列入47个变形高温合金，42个铸造高温合金。总的来看，我国高温合金已形成了比较完整的体系，但从水平来看与需求还有不小差距。

　　列入《手册》的钛合金的最高工作温度（长期）为550℃（TA22,又称Ti55），是国内自行研制出来的，打破国际不加稀土的惯例，而加入钕形成强化相。用于600℃的Ti－60和阻燃钛合金都处于开发阶段，未列入《手册》。钛铝中间化合物在国内也做出了具有国际水平的工作，并在航天领域得到应用，但未列入《手册》。

　　此外，在《手册》中还包括了一大批先进树脂基复合材料、座舱玻璃材料、橡胶密封材料、先进涂层和镀层、功能材料等，体现了20世纪90年代国际航空材料发展水平，满足了我国现代批生产飞机、发动机、机载设备对材料的需求，也为设计新一代航空产品做了一定的技术储备，具有鲜明的先进性。

　　航空材料质量要求高，品种规格多，和其它高技术一样，对我国材料制造技术和制造业有很强的带动性。如发展很快的工业燃气轮机所需高温材料，在很多方面是在航空用高温合金的基础上进行开发的。只是工业燃气轮机所要求的叶片与轮盘尺寸大，工作时间长，又要耐热腐蚀，难度更大一些。事实上《手册》已列出了专用于工业燃气轮机叶片铸造高温合金3项（K213,K4537,K491）。而做为航空发动机用合金中有些是工业燃气轮机材料演变过来的，如K438等。GH132本是为航空涡轮盘而开发出来的，目前大型烟气轮机涡轮盘便采用了这种材料。

　　（3）强化检测是现代航空材料的一个重要标志

　　航空材料由于把安全放在首位，除了对材料的原料选择及对每一项生产工序必须严格掌握以外，就是加强检验和严格测试。测试项目随设计思想的演变而变化。以发动机用高温合金为例，1960年前发动机采用静强度设计，对材料只要提供“五大指标”（σb、σ0.2、δ、ψ、αk）再增加持久性能就满足要求了；1960年以后，进入安全寿命设计，要以高周疲劳S－N曲线来评估；1970年以后，采用有限寿命设计，用应变疲劳ε－N曲线来评估寿命；1980年以后，发动机设计在断裂力学基础上，提出了损伤容限设计、概率设计，对材料性能要求越来越多，越来越高，除基本性能外，还要求有统计性能、使用性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率等等。设计部门提出：涡轮叶片材料必须具有6种温度下的短时力学性能（σ0.1、σ0.2、σb、δ、ψ、σ－ε、σbH、τ0.3、τb）、4种温度下的持久曲线（L－M、σ－t）和蠕变曲线（ε－N、σ－ε）以及断裂韧性（KICDa／dN）等97项性能数据；低压压气机零件材料需要79项；转子叶片材料需要85项；燃烧室材料需要78项；涡轮盘材料需要76项性能数据。我们非常高兴地看到，《手册》二版中的关键材料多数具备了现代设计思想所要求的力学性能数据。

表1金属材料分类及其牌号



表2非金属材料分类及其牌号



表3现代飞机机体使用材料概况％



    （4）中国航空材料体系形成

　　回顾我国航空材料由仿制，到仿中有创新的发展历程，使航空材料从无到有，品种规格逐步齐全，质量达到产品要求，实现立足于国内的目标。通过改进工艺路线，提高材料质量；同时，结合国内资源创造我国自己的航空材料，扩大航空材料研究、生产的规模，增加品种，逐步形成了有中国特色的航空材料体系。

　　现仅就高温合金为例，讨论体系的形成过程和特点。我国早期为保证发动机的生产而开发所需高温合金。1956年在抚钢生产第一个高温合金板材ЭИ435（GH30）时，曾得到前苏联专家的帮助，而后几乎所有高温合金都是自主开发的，有的参考国外成分，有的是自行设计的，由研究、生产和使用部门共同开发，一直达到投产。由于每引进一种发动机就要仿制一批高温合金，所以我国高温合金牌号的数目在国际上都居前列。纳入《手册》二版的铁基变形高温合金有14个牌号；镍基变形高温合金有30个牌号；钴基变形高温合金有3个牌号；等轴晶铸造高温合金有26个牌号；定向凝固高温合金有9个牌号；单晶高温合金有5个牌号；金属间化合物基铸造高温合金有2个牌号。《手册》二版中的变形高温合金体现了中国20世纪90年代的技术水平。

　　我国变形高温合金中一个鲜明的特点是，铁基变形高温合金在变形高温合金中占30％。这是因为在开发高温合金的前期，我们强调了资源立足国内。用作燃烧室的铁基变形高温合金（GH140）最高使用温度可达900~950℃；用作涡轮盘的可使用的最高温度为750℃（GH761）。铸造高温合金列入《手册》二版的共42个，其开发年代及与国外同类合金的对比示如图1。可见在单晶合金方面还有很大发展空间。

　　我国铸造高温合金的特点是某些定向凝固的高温合金不含铪（DZ4、DZ17G、DZ38G、DZ125L）；单晶合金较国外同性能合金的铼含量低，因而价格低廉。

　　总的来看，中国高温合金继英、美、前苏联之后已形成了一个完整的体系，虽然还需要进一步调整，也还存在空白需进一步开发等等。

　　中国高温合金在生产工艺方面也有自己的特点，如中国是最早采用电渣重熔工艺，并发展为真空电渣重熔工艺，不但可以减少夹杂物，也可降低气体含量。早在1958年就采用包套挤压工艺使难变形合金锭变为棒材；而后发展为包套轧制，包套锻造。不但用于轧制棒材，而且用于生产饼材或盘材，解决了我国压力机能力不足的问题。

　　可以说，我国高温合金从20世纪50年代中期开始至70年代末，只用了20多年时间就基本形成了具有中国特色的体系。高温合金是这样，其它航空材料走过的道路与高温合金相似，也都有结合国情、结合国家资源创新的成就。因此，航空材料形成了有中国特色的体系。

　　《中国航空材料手册》二版面世以后，受到各方面的重视。这是全国10多万材料科技人员几十年劳动，顽强拚博的结晶；也是航空工业界、空军飞行员和试飞员共同努力的结果；这是自力更生，团结协作的丰硕果实。作为长期从事航空材料研究的老一代技术人员，有幸阅读《中国航空材料手册》（第二版），感到欣慰。我愿借此机会，向全国所有为发展航空材料作出贡献的人们表示崇高的敬意和深深的感谢！

　　我想必须提及的是：尽管我国航空材料研制取得了令人瞩目的进步，但我们的路还很长，任务还很艰巨。须知，当我们在发奋努力工作并取得成就的时候，一些发达国家在许多方面可能以比我们快得多的速度取得新的突破，例如飞机隐身材料、金属基和陶瓷基复合材料、纳米材料以及原有材料的改进，一材多用的技术等等。当我们正在研究推重比高的发动机和新一代飞机的时候，发达国家已经研究更高推重比的发动机和第五代、第六代的飞机了。我们不仅要在科学技术付诸很大努力，也要在体制上打破部门壁垒，充分调动有关科技人员和企业的积极性，全国一盘棋，向着一个共同目标———为实现我们的航空工业现代化而奋斗！

　　本文的形成主要参考了北京航空材料研究院航材中心提供的材料，特此表示感谢！

（二）中国航空材料手册

　　《中国航空材料手册》（简称《手册》）所包括的内容主要是我国飞机、发动机、火控系统及机载设备在生产过程中所需重要材料。这些材料有的是国内早已生产，但根据航空工业需要有更严格的规定；有的是自行研制投产的；也有不少是参考国外成分，根据国内生产工艺开发出来的。《手册》已出两版，分别于1989年和2002年问世，编撰都历时5年左右。编委会主任为航材院颜鸣皋院士。第一版我是副主任之一，第二版我是顾问委员会主任。作为航空材料工作者，我十分关心它们的出版。

　　1《手册》概况

　　《手册》一版问世之后，颇受航空界设计、生产与科研工作者的重视。《手册》二版与一版相比有较大的改变，金属材料分类及牌号数目示如表1,非金属材料示如表2。可以看出，《手册》一版包括20个分篇，共计1677个牌号，分装为7卷，共约790万言，而《手册》二版增加了《涂镀层与防锈材料》共21篇，共计2188个牌号，较之第一版增加了约25％，分装成10卷，约1100万言，是一部巨著。

　　《手册》一版所收入的材料中有95个牌号在二版中被删除，主要原因有三：一是实践证明，材料性能落后，而又有可以代替的新材料；二是材料在批生产装机后屡出故障者；三是不符合我国资源特点，且可能受到国外限制者。这些被淘汰的牌号虽然不再使用了，但我们不能忘记那些为航空材料立足于国内，为航空工业创建初期做出过重要贡献的企业和所有的人们，他们是中国航空材料的开路先锋。

　　纳入《手册》二版的材料大体可以分为四类：一是《手册》一版中所列举的绝大部分材料，它们都经过了长期考验，这部分材料占《手册》二版约75％，列为“选用”。第二类材料是一版所列材料又经过完善和补充，可以适应新一代机种设计的需求，把这类材料注明“选用”或“推荐”。第三类则是1986年以来研发的新型材料，一般注明“推荐”，在《手册》二版中有542个牌号属于这个范畴。第四类材料是指目前旧机种仍在使用，但新机设计不再采用。一俟旧机种停产，这些材料随即淘汰，故注明“限用”。

　　2《手册》二版的特点

　　《手册》二版和一版一样是在全国有关研究、开发、生产、设计及制造部门共同努力下所得成果而编辑成册的，因此，它有广泛的群众基础和坚实的科学技术背景。二版和一版所不同的是参加编写人员中，增加了三分之一新手；因此，《手册》二版是三代人协作攻关，共同努力的结晶。从这个意义上讲，《手册》二版起着继往开来的历史作用。总结起来，它有以下几个特点：

　　（1）具有可靠性、实用性和综合性

　　纳入《手册》的材料牌号是经过严格审查的，经过各篇编委会和总编委会的多次筛选，一致认为符合选材原则的材料方可编入。具体条件是：①已通过鉴定并已在航空产品上正式使用的材料；②虽未鉴定，但已在航空产品上正式使用的材料；③已通过鉴定，正在或准备在航空产品上推广应用的材料；④航空用关键材料，数据齐全，相近牌号在国外已有成熟使用经验的材料；⑤新研究的带方向性的材料，数据齐全，正在或准备在航空产品上试用的材料；⑥使用中已暴露出严重问题或已有明文规定停用或限用的材料，不编入《手册》。可见，要进入《手册》二版的材料牌号，必须通过研究、试制、批生产、越过材料性能稳定的“材料关”；飞机、发动机或机载设备工厂设计、制造、越过航空产品“试制、生产关”；以及试车、试飞、“批量飞行关”，才算达到成熟水平，纳入《手册》供设计、制造使用。因此，《手册》具有很强的可靠性和实用性。

　　航空材料涉及面极为广泛。《手册》所列材料既有飞机、发动机材料，又有机载设备与火控系统材料；既有金属材料，又有无机和有机非金属材料；既有结构材料，又有功能材料；既有材料的物理、化学性能数据，又有可供设计使用的工作状态下的性能数据；在制造过程中，既有反映材料、热加工工艺的翔实阐述，又有冷加工必要的说明。这就充分体现了材料从实验室研究、批量生产到实际应用所必经的各种综合性能的全面表述。因此，《手册》二版具有很强的综合性。

　　（2）具有先进性和带动性

　　表3为现代飞机机体使用的结构材料，可以看出，除性能很高的F22以外，铝合金仍占重要地位。钛合金及复合材料的比例随飞机性能的提高而增加。

　　20世纪90年代国际上最先进的战斗机以美国的F22为代表，民用飞机以波音777为代表，其机体用材特点是大量采用了高比强度、高比模量的轻质、高强、高模材料，显著提高了飞机的结构效率，降低了飞机结构重量系数，具体表现为钛合金代替钢，树脂基复合材料代替铝合金。因此，大力发展高强高韧高比模的钛合金及树脂基复合材料是航空材料发展的重要方向。但是铝合金在现有飞机结构件中仍占十分重要位置，所以近10多年来，我国高强、高韧、高耐蚀新型铝合金进一步得到发展，除了提高了原材料的纯度，降低了杂质外，还通过热处理进一步提高了铝合金的综合性能，延长了使用寿命。《手册》二版共收入15个牌号的铝合金，其中新增加的有高纯高韧铝合金和铝锂合金，此外，还增加了一批铝合金的力学性能，以适应新机设计的需求。

　　对于钛合金的研究，我国虽然起步较晚，但从1986年开始的第七个五年计划，对钛合金研究的投入显著增加，研究成功了近代飞机所需的各种类型的钛合金，纳入本《手册》的达到29个牌号。目前，我国飞机上钛合金的用量与国外相比，显然仍很低，但《手册》收入的这些牌号的钛合金，已充分体现了20世纪90年代的国际水平。

　　我国从“六五”开始研究先进树脂基复合材料，从次承力构件到主承力构件，先后研究了68种新型树脂基复合材料进入《手册》，其中已有相当牌号通过了垂尾、前机身、腹鳍、升降副翼、鸭翼、整体油箱机翼、壁板等制件的试飞试用，目前，树脂基复合材料用量占飞机结构重量的比例，已由2％增加到6％。《手册》所列牌号的技术储备，可使树脂基复合材料的用量达到占全机结构重量的15％~18％，为我国投入更新一代歼击机的预研，做了较好的技术储备。

　　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。在《手册》二版中列入47个变形高温合金，42个铸造高温合金。总的来看，我国高温合金已形成了比较完整的体系，但从水平来看与需求还有不小差距。

　　列入《手册》的钛合金的最高工作温度（长期）为550℃（TA22,又称Ti55），是国内自行研制出来的，打破国际不加稀土的惯例，而加入钕形成强化相。用于600℃的Ti－60和阻燃钛合金都处于开发阶段，未列入《手册》。钛铝中间化合物在国内也做出了具有国际水平的工作，并在航天领域得到应用，但未列入《手册》。

　　此外，在《手册》中还包括了一大批先进树脂基复合材料、座舱玻璃材料、橡胶密封材料、先进涂层和镀层、功能材料等，体现了20世纪90年代国际航空材料发展水平，满足了我国现代批生产飞机、发动机、机载设备对材料的需求，也为设计新一代航空产品做了一定的技术储备，具有鲜明的先进性。

　　航空材料质量要求高，品种规格多，和其它高技术一样，对我国材料制造技术和制造业有很强的带动性。如发展很快的工业燃气轮机所需高温材料，在很多方面是在航空用高温合金的基础上进行开发的。只是工业燃气轮机所要求的叶片与轮盘尺寸大，工作时间长，又要耐热腐蚀，难度更大一些。事实上《手册》已列出了专用于工业燃气轮机叶片铸造高温合金3项（K213,K4537,K491）。而做为航空发动机用合金中有些是工业燃气轮机材料演变过来的，如K438等。GH132本是为航空涡轮盘而开发出来的，目前大型烟气轮机涡轮盘便采用了这种材料。

　　（3）强化检测是现代航空材料的一个重要标志

　　航空材料由于把安全放在首位，除了对材料的原料选择及对每一项生产工序必须严格掌握以外，就是加强检验和严格测试。测试项目随设计思想的演变而变化。以发动机用高温合金为例，1960年前发动机采用静强度设计，对材料只要提供“五大指标”（σb、σ0.2、δ、ψ、αk）再增加持久性能就满足要求了；1960年以后，进入安全寿命设计，要以高周疲劳S－N曲线来评估；1970年以后，采用有限寿命设计，用应变疲劳ε－N曲线来评估寿命；1980年以后，发动机设计在断裂力学基础上，提出了损伤容限设计、概率设计，对材料性能要求越来越多，越来越高，除基本性能外，还要求有统计性能、使用性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率等等。设计部门提出：涡轮叶片材料必须具有6种温度下的短时力学性能（σ0.1、σ0.2、σb、δ、ψ、σ－ε、σbH、τ0.3、τb）、4种温度下的持久曲线（L－M、σ－t）和蠕变曲线（ε－N、σ－ε）以及断裂韧性（KICDa／dN）等97项性能数据；低压压气机零件材料需要79项；转子叶片材料需要85项；燃烧室材料需要78项；涡轮盘材料需要76项性能数据。我们非常高兴地看到，《手册》二版中的关键材料多数具备了现代设计思想所要求的力学性能数据。

表1金属材料分类及其牌号



表2非金属材料分类及其牌号



表3现代飞机机体使用材料概况％



    （4）中国航空材料体系形成

　　回顾我国航空材料由仿制，到仿中有创新的发展历程，使航空材料从无到有，品种规格逐步齐全，质量达到产品要求，实现立足于国内的目标。通过改进工艺路线，提高材料质量；同时，结合国内资源创造我国自己的航空材料，扩大航空材料研究、生产的规模，增加品种，逐步形成了有中国特色的航空材料体系。

　　现仅就高温合金为例，讨论体系的形成过程和特点。我国早期为保证发动机的生产而开发所需高温合金。1956年在抚钢生产第一个高温合金板材ЭИ435（GH30）时，曾得到前苏联专家的帮助，而后几乎所有高温合金都是自主开发的，有的参考国外成分，有的是自行设计的，由研究、生产和使用部门共同开发，一直达到投产。由于每引进一种发动机就要仿制一批高温合金，所以我国高温合金牌号的数目在国际上都居前列。纳入《手册》二版的铁基变形高温合金有14个牌号；镍基变形高温合金有30个牌号；钴基变形高温合金有3个牌号；等轴晶铸造高温合金有26个牌号；定向凝固高温合金有9个牌号；单晶高温合金有5个牌号；金属间化合物基铸造高温合金有2个牌号。《手册》二版中的变形高温合金体现了中国20世纪90年代的技术水平。

　　我国变形高温合金中一个鲜明的特点是，铁基变形高温合金在变形高温合金中占30％。这是因为在开发高温合金的前期，我们强调了资源立足国内。用作燃烧室的铁基变形高温合金（GH140）最高使用温度可达900~950℃；用作涡轮盘的可使用的最高温度为750℃（GH761）。铸造高温合金列入《手册》二版的共42个，其开发年代及与国外同类合金的对比示如图1。可见在单晶合金方面还有很大发展空间。

　　我国铸造高温合金的特点是某些定向凝固的高温合金不含铪（DZ4、DZ17G、DZ38G、DZ125L）；单晶合金较国外同性能合金的铼含量低，因而价格低廉。

　　总的来看，中国高温合金继英、美、前苏联之后已形成了一个完整的体系，虽然还需要进一步调整，也还存在空白需进一步开发等等。

　　中国高温合金在生产工艺方面也有自己的特点，如中国是最早采用电渣重熔工艺，并发展为真空电渣重熔工艺，不但可以减少夹杂物，也可降低气体含量。早在1958年就采用包套挤压工艺使难变形合金锭变为棒材；而后发展为包套轧制，包套锻造。不但用于轧制棒材，而且用于生产饼材或盘材，解决了我国压力机能力不足的问题。

　　可以说，我国高温合金从20世纪50年代中期开始至70年代末，只用了20多年时间就基本形成了具有中国特色的体系。高温合金是这样，其它航空材料走过的道路与高温合金相似，也都有结合国情、结合国家资源创新的成就。因此，航空材料形成了有中国特色的体系。

　　《中国航空材料手册》二版面世以后，受到各方面的重视。这是全国10多万材料科技人员几十年劳动，顽强拚博的结晶；也是航空工业界、空军飞行员和试飞员共同努力的结果；这是自力更生，团结协作的丰硕果实。作为长期从事航空材料研究的老一代技术人员，有幸阅读《中国航空材料手册》（第二版），感到欣慰。我愿借此机会，向全国所有为发展航空材料作出贡献的人们表示崇高的敬意和深深的感谢！

　　我想必须提及的是：尽管我国航空材料研制取得了令人瞩目的进步，但我们的路还很长，任务还很艰巨。须知，当我们在发奋努力工作并取得成就的时候，一些发达国家在许多方面可能以比我们快得多的速度取得新的突破，例如飞机隐身材料、金属基和陶瓷基复合材料、纳米材料以及原有材料的改进，一材多用的技术等等。当我们正在研究推重比高的发动机和新一代飞机的时候，发达国家已经研究更高推重比的发动机和第五代、第六代的飞机了。我们不仅要在科学技术付诸很大努力，也要在体制上打破部门壁垒，充分调动有关科技人员和企业的积极性，全国一盘棋，向着一个共同目标———为实现我们的航空工业现代化而奋斗！

　　本文的形成主要参考了北京航空材料研究院航材中心提供的材料，特此表示感谢！

我们才刚刚起步了

是原创还是转载？

为了什么成为经验丰富或丰富经验的列兵，真是急撒人，终于算弄抻展了，文章出处
上不来图

当然是转载！本人痛苦的属于列兵，又深感知识广泛性的缺乏，激情之余，鼓起勇气，找出此文。咱没有连接的权利，所以，发不上连接的地址。在此得罪了。

材料也是短板啊

没有金刚钻，别去揽瓷器活！  CF人既然敢出J-20，而且在世界面前无遮无栏的光天化日之下让众民用高清拍照，得益于什么底气？？？当然有师老的贡献在此！！！

zqcc_53 发表于 2011-5-26 09:56


    师老的材料不只是缩小到战斗机范围，以后的大飞机等，既然J20都怎么好了SF那个在不好，也比毛子说实话 应该都有很大进步，毕竟师老这个材料学 应用后，辐射范围很广的。

航空材料  


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    航空材料泛指用于制造航空飞行器的材料。一架军用飞机包括机体、发动机、机载电子和火力控制四大部分，一架民用客机包括机体、发动机、机载电子和机舱四大部分。机体材料和发动机材料是航空材料中最重耍的结构材料，而电子信息材料是航空机载装置中最重要的功能性材料，但它一般不直接算作航空材料。出于航室飞行及其安全性的考虑，航空结构材料的特点是轻质、高强、高可靠。飞行器作为一个整体，还用到少量非结构性材料，如阻尼、减振、降噪、密封材料等。
　　高性能（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）、高功能及多功能（机载设备与隐身结构要求的高功能光、电、声、热、磁材料等）复合化（可明显减轻结构重量和提高结构效率的结构复合材料等）、智能化（具有智能材料和智能结构的机翼、蒙皮等）、低成本和高环境相容性则是未来航空材料的重要发展趋势。

　　在现代航空工业技术中，功能材料用于制造各种传感器、换能器和信息处理器，已成为航空器制导、测控、电子、电气、通信、武器火控系统以及生命保障系统中不可缺少的重要材料，是现代航空技术先进性的决定因素之一。微电子器件材料、光电子器件材料、传感器敏感元件材料、信息材料和智能结构材料等关键功能材料是发展的重点，将对未来的航空工业与其他国防工业及国民经济产生极其重要的作用。

　　航空材料技术（含热工艺技术）是材料科学领域中富有创造性和开拓性的一个重要分支，是航空工业关键技术之一，是航空现代化和科技发展的物质基础和先导。

《中国航空材料手册》二版面世以后，受到各方面的重视。这是全国10多万材料科技人员几十年劳动，顽强拚博的结晶；也是航空工业界、空军飞行员和试飞员共同努力的结果；这是自力更生，团结协作的丰硕果实。作为长期从事航空材料研究的老一代技术人员，有幸阅读《中国航空材料手册》（第二版），感到欣慰。

单晶合金较国外同性能合金的铼含量低，因而价格低廉。【工业铼每公斤100万人民币以上，行情随时在涨。】

早在1958年就采用包套挤压工艺使难变形合金锭变为棒材；而后发展为包套轧制，包套锻造。不但用于轧制棒材，而且用于生产饼材或盘材，解决了我国压力机能力不足的问题。【正是在压力机的问题上，又是师老作了贡献。向国家发改委上层强力建议制造中国的八万吨以上的压力机（煅压机），如今全国也有五台以上，正向十二点五万吨巨型压力机进军，或这时候已经告捷！！】

单晶合金较国外同性能合金的铼含量低，因而价格低廉。【工业铼每公斤100万人民币以上，行情随时在涨。】

早在1958年就采用包套挤压工艺使难变形合金锭变为棒材；而后发展为包套轧制，包套锻造。不但用于轧制棒材，而且用于生产饼材或盘材，解决了我国压力机能力不足的问题。【正是在压力机的问题上，又是师老作了贡献。向国家发改委上层强力建议制造中国的八万吨以上的压力机（煅压机），如今全国也有五台以上，正向十二点五万吨巨型压力机进军，或这时候已经告捷！！】

谨向为建设富强祖国奉献毕生精力的老一代科技工作者致敬！向致力于祖国强大的所有科技工作者致敬！
楼主辛苦

材料，特别是航空材料，最终转化为发动机就是飞机的心脏——航空发动机，说起来决不是只是光材料而材料的。那是一种人类精神的体现。特别是中国的航空事业，更加是一种愤发图强精神的持续性坚韧不拔的顽强体现。

光荣，伟大的中华民族！光荣，中国军工！！！

材料，特别是航空材料，最终转化为发动机就是飞机的心脏——航空发动机，说起来决不是只是光材料而材料的。那是一种人类精神的体现。特别是中国的航空事业，更加是一种愤发图强精神的持续性坚韧不拔的顽强体现。

光荣，伟大的中华民族！光荣，中国军工！！！

耐心的楼主贴全了再回帖，师老的文章真是有味道

认识师老,是看过专访师老的视频

【此事值得打上问号，但也不无道理。因为最近传出俄要大力开发四岛，其真实意义应该也包含此。】

    几天前，俄罗斯政府突然宣布，俄专家在南千叶群岛的伊图鲁普岛(日称为择捉岛)上发现了储量丰富的稀有战略金属铼矿，引起轰动，原因是铼的价值超过白金，没有它就无法生产现代化飞机。

    据了解，铼主要用于生产航空发动机叶片、制造类似陀螺仪的高精设备、合成高辛烷值汽油。美国和德国还获得了制造铼过滤器净化汽车尾气的专利技术。那么，世界上还有哪些战略金属，其军事用途又是怎样的呢？

    战略金属广泛用于军事

    稀有金属元素由于有优良的物理化学性能、电学性能等，在工业中用途极广，因其有“少、小、精、广”的特点，因而被称为现代“工业的维他命”。稀有金属与当代高新技术的发展关系密切，尤其在军事领域应用广泛。可以说如果缺了它们，即使技术再先进，也难以生产出先进的武器装备。

    在普通照明中用作电灯丝的钨，就是一种典型的战略金属，主要用于硬质合金、特种钢等产品，并被广泛用于国防工业、航空航天、信息产业，被称为“工业的牙齿”。钨能耐高温，所以钨合金被大量用于机械、武器工业。比如枪、炮的发射管中都会用到钨的合金。穿甲弹的弹丸，是用比坦克装甲硬得多的高密度合金钢、碳化钨等材料制成的。

    另外，钨合金的机械性能与贫铀相差无几,但没有放射性。钨的化学性能也非常稳定,甚至在1000℃以上的高温下也不会氧化,硬度也不会明显下降。这对防破甲弹的高温金属射流十分有利。

    另一种金属钛，也具有极高的战略价值。它比重小，强度高，耐蚀性好，在航天工业的用途很大。像美国的钛制品广泛用于飞机的机体和发动机，如最新研制的F-22战斗机总重的45%为钛制品。在发动机方面，圆盘、风机叶片和机体则多利用钛铸件。美国陆军军用车辆的装甲板上也已经开始采用钛板。

    此外，钽、锶、锑、镉、铱、铋、铑、镍、锆、铬、钴、铟等等,也都属于具有战略意义的稀有金属，对发展和巩固国防建设不可或缺。

    美日抢夺战略金属

    正是由于稀有金属具有战略意义大、储量少的特点，美日等国无不想尽办法抢夺。铼的主要生产国是智利、墨西哥、哈萨克斯坦，但大部分资源被美国以长期合同的形式抢占。尽管美国本国也拥有储量相当丰富的稀有金属资源，但它却在世界上第一个实行了矿产储备制度。

    为保护本国资源，美国封存了大量矿山，转而从国外进口矿产品。

    日本资源贫乏，其使用的稀有金属几乎全部依赖进口，但它也实行了战略金属储备制度，大量购买他国开发出的稀有金属，进行囤积。去年3月，日本政府专门就确保31种稀有矿产资源的稳定供应召开研讨会，并将研究结果作为政策纳入了国家能源资源战略规划中。（特约记者 章卓）

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顶呀，好文。材料是一切的基础，努力做好材料关，事半功倍。

呵呵，老爷子精神头不错，那天电视上看到他

那个神马磁场的东东，不就是cd发动机版有一个id吹的吗？

向师老致敬

中国航空工业一步步走过来，真的很不容易。

师老月底来西工大哦
不知道会不会又是传言而已……

似乎是转载吧！！

说的就是我国在材料领域多年以来的发展经历。

材料研制，应该是基础的基础了

发到kindle 慢慢看

一些发达国家在许多方面可能以比我们快得多的速度取得新的突破，例如飞机隐身材料、金属基和陶瓷基复合材料、纳米材料以及原有材料的改进，一材多用的技术等等。当我们正在研究推重比高的发动机和新一代飞机的时候，发达国家已经研究更高推重比的发动机和第五代、第六代的飞机了。

的确要清醒哟，材料也是土鳖老大难！而且比发动机更加基础，牵涉面更广。

我国应当制定相关法规，保护稀有资源，特别是要储备稀有资源。

民族的脊梁 ，让人肃然起敬。 航空方面应该多出几个师老！

汉中秦岭大巴山里的一些金属矿基本是出口的，据说可以赚钱和提升GDP

师老的航空材料贡献国家科技一等奖500万应该说明问题。说明中国在高温（1800度/摄氏，18000转/分钟）的新材料已经取得实效，进行了工业化批量生产！！！

那么，大推比的WS-15之类的应该指日可待！

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    你很威武，列兵就是猛，一张嘴，动动嘴皮儿就是1800度，18000转，

材料工业是一切工业的基础。

好文~~~

shishan 发表于 2011-5-27 16:20
回复 33# zqcc_53
师老的铌系合金可以达到2300度以上，这个1800°，18000转/每分钟只是推比10所要求的。师老的铌系材料依然有富余。

定向拉伸有机玻璃有机玻璃的定向拉伸
一、定向拉伸对有机玻璃性能影响
由于有机玻璃在双轴拉伸中发生了分子链段、链节的定向排列以及浇注聚合物原始结构破坏而转变成超分子结构和形成纤维状结构，使定向有机玻璃表现出了其特有的性能。
1. 韧性：定向有机玻璃最突出的性能是具有优良的韧性，它克服了浇注有机玻璃脆、容易爆裂的弱点，作为一种结构材料更能满足使用（特别是高空高速飞机适用）。以韧性因子（K值）表示韧性的大小、定向有机玻璃的K值最大可达一倍以上（不同规格的有机玻璃略有不同）。
2. 抗裂纹敏感性：定向有机玻璃具有较高的抗裂纹敏感性，它可以采用钻孔的方法固定到骨架上。
3. 抗冲击性：定向有机玻璃的冲击强度是不定向有机玻璃的两倍左右、且随拉伸度的增加而增加。定向有机玻璃受子弹等撞击后只被穿成园孔而不裂成许多块。
4. 抗银纹性：银纹是材料在应力、溶剂或其联合作用下产生的细小裂纹，它不仅影响板材的光学性能，还会发展成裂口，造成应力集中区，而使有机玻璃发生爆裂事故，拉伸度在60%的定向有机玻璃在40%乙醇中的应力---溶剂抗银纹性比非定向有机玻璃大一倍左右，从而延长了有机玻璃使用寿命。
5. 耐老化性：经过广州地区暴晒老化试验表明，非定向有机玻璃暴晒四年，板材表面已经发现局部细小银纹，性能下降幅度较大，暴晒五年，玻璃表面满板裂纹，性能大幅度下降，而定向有机玻璃经过五年大气暴晒玻璃表面没有出现银纹，性能下降速率比非定向有机玻璃慢，说明经定向老化性能明显提高。

向师老等老专家，老军工至敬

drakan 发表于 2011-5-26 09:32
是原创还是转载？
晕啊，师老来CD了