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王者归“铼”
发布日期:2018-01-01
分类:最新公告

 

看似单薄的零件迸发出惊人的动力,每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的SUV汽车。

 

在节目中,一款为无人机和商务机而设计的1000公斤推力航空发动机正在河北廊坊科技园进行150小时试车,考核发动机在各种状态下技术性能和可靠性及寿命等综合指标。中国科学院工程热物理所所长朱俊强表示称,当航空发动机完成150小时的试车后,首飞保证就没问题了,装备这款发动机的飞机就可以到不同高度进行试飞,而这也标志着一款航空发动机基本定型。

 

 

 

 

 

  而中国科学院工程热物理所轻型动力实验室实任徐纲则表示称,这一款涡扇发动机的耗油率、寿命指标都达到了国际先进水平,国内也是个空白,所有的零件都是自主设计、自主生产,尤其是像里面的高温单晶涡轮叶片,可以说是发动机里面加工的难点中的难点。

 

 

 

 

 

  这台发动机的核心部件就是内部的60片单晶叶片,单晶叶片处于航空发动机中温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位,是航空产品第一关键零件,它的铸造工艺直接决定了航空发动机的性能。当航空发动机工作时,会将空气进行压缩之后压入燃烧室,在有限的空间内和燃料发生剧烈燃烧,产生猛烈的燃气喷射流,推动这些叶片高速旋转,让看似单薄的零件迸发出惊人的动力,每一片叶片输出的马力都相当于一台2.0排量的SUV汽车,温度大概在1720多度。而普通金属是承受不住1700多度的高温的,因此,生产单晶叶片就离不开一种非常珍贵的稀有金属-铼(Re)。这是人类发现最晚的天然元素,它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,比钻石更难以获取。

 

 

 

 

 

  铼是人类发现最晚的天然元素,因为发现者是德国化学家,因此以莱茵河的名称命名为铼,它在地壳中的含量比所有的稀土元素都小,比钻石更难以获取。根据美国地质调查局的报告,全球探明的铼储量仅为2500吨左右。但全世界每年的铼产量仅仅只有40多吨,因此,铼的价格十分昂贵,与白金的价格相仿,一克大概需要两三百块钱,而它高昂的价格还与其重要用途有关——铼可以广泛应用于喷气式发动机和火箭发动机,全球约80%的铼都用于生产航空发动机,在航空和国防制造业中能发挥非常重要作用,具有战略性意义。作为最大的铼金属消费国的美国一直控制着铼在全球销售市场,处于垄断地位。为了维持在航空工业的优势地位,美国和其它一些西方国家常年针对中国进行相关材料和技术封锁。

 

 

 

  但如今,这种情况终于被逆转,据报道,中国成都航宇超合金技术有限公司的母公司不仅在其下属的矿山中勘探到了储量巨大的铼,还能够提炼出初度高达99.99%的铼,彻底打破了以美国为首的西方国家对中国实施的材料和技术垄断,为我国航空发动机的发展和进步做出了重大贡献。

 

据报道,2010年,中国成都航宇超合金技术有限公司的母公司在其下属的陕西省洛南县黄龙铺钼矿区矿山中斟探到铼,储量达到176吨,约占全球储量的7%,仅次于智利、美国、俄罗斯和哈萨克斯坦。而近年来,随着航空工业的发展,铼消费量的年均增长率为3%,虽然价格不菲,却一直处于供不应求的状态。对此,成都航宇超合金技术有限公司董事长张政表示称,原来最初的想法是把铼生产出来,交给国内的用户,这样就能每年增加公司的收益,对上市公司就是一个很好的帮助。

 

 

 

  对于以美国为首的西方国家对中国实施的材料和技术垄断,成都航宇超合金技术有限公司副总经理宋阳则表示称,它有一些区域是限制中国人进入的,他们不希望这样的一些技术机密,或者是技术信息被中国所了解和掌握。越是封锁,就越说明航空发动机的战略重要性,就越需要突破。当宋阳在上海立下这一志愿时,远在千里之外西安,矿业公司董事长张政也拍板做了一个重要的决定——自己生产用于航空发动机的单晶涡轮叶片,张政表示称,做这个决定主要是由于自己不想只作为一个元素供应商,把这样一种稀有的元素供应给海外企业,而对中国毫无帮助。

 

 

 

  然而,想自己生产单晶涡轮叶片并不容易,虽然2012年7月,国务院印发《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》,将航空装备产业列为高端装备制造产业中的第一个项目,明确提出要突破航空发动机核心关键技术,加快推进航空发动机产业化,但生产设备的采购却面临着巨大的困难——国外巨头再次相对中国进行技术封锁,特别是生产单晶涡轮叶片的关键环节所需的设备——热处理炉因为西方国家的封锁卡了壳。为了保证浇铸的叶片成分的均质化,生产时要求热处理炉在长达数小时的热护理过程中,炉内稳定保持1330度的高温,而且任何两点间的温差在正负三度以内。世界几大航空发动机生产公司所使用的,都是航空工业专用的一级热处理炉。但是因为西方国家的严密封锁,能够生产这类设备的厂商根本无法将设备销售给中国的企业,而国内的企业只能生产二级炉,但二级炉的温度差是正负5度,从正负3到正负5度,这一点点的差距,设备的结构热处理之后的效果差距就非常明显。

 

 

 

  时间不等人,专家组另辟蹊径,尝试用电子行业的一级热处理炉来替代传统的航空工业一级热处理炉。这种跨行业的混搭在航空发动机的生产领域是一个前所未有的大胆尝试,成功与否谁都没有把握,幸运的是这个炉子比原来想象的,正负3度的偏差更低,它正负只偏差了2.1度,这几乎是比一级炉还要精密。

 

 

 

  解决好了热处理炉的问题,但他们紧绷的神经依然没有丝毫放松。因为整条生产线依然还差一台单晶浇铸环节最重要的设备—单晶炉。几经辗转,他们又找到英国一家单晶炉的供应商,提出了定制化要求。据宋阳表示,刚开始的时候,这家英国供应商对于一个中国的厂商能够生产单晶叶片是持怀疑态度的,他们当时更多想到的是卖一台设备到中国来,但是并没有想帮助中国把这件事给做成。

 

 

 

  2015年7月22日,成都航宇第一批产品出炉,合格率一鸣惊人。这家专业的单晶炉制造商不由得对这位行业新入者另眼相看。据成都航宇超合金技术有限公司董事长张政称,这个成品率高到这个炉子的生产商都很高兴,生产商甚至专门飞过来庆祝了一次,因为他们做了几十年的这个专业设备,成都航宇实验性开炉的第一炉产品,是全球成品率最高的一炉。

 

至此,以美国为首的西方国家垄断单晶涡轮叶片生产技术、对中国实施技术封锁的状态被中国企业彻底打破。正如成都航宇超合金技术有限公司副总经理宋阳所说的:“我觉得中国这么多年的这个经验,凡是国外对中国进行封锁的,靠着我们自己的自力更生艰苦奋斗,我们都能够在这个领域取得突破。


 

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