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陜西日報:為“深空、深海、深地、深藍”提供材料基礎︱西北有色院給力國家戰略服務創新發展

發布日期: 2016/10/25 訪問次數:1806 分享到:

今年8月,國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》面向2030年“深度”布局,一系列重大項目與國家科技重大專項遠近結合、梯次接續。不管是研制重型運載火箭、建立空間站,還是研制全海深潛水器、建立深海空間站,或者是深地資源探測以及智能制造和機器人的研發,都少不了一個重要的基礎保障——先進材料。

多年來,在我國科技創新“深度”發展中,西北有色金屬研究院憑借在稀有金屬材料領域的科研優勢,多次打破國際壟斷,創造了該領域多個國內“唯一”,為我國新型戰機、新型航空發動機、大飛機、神舟飛船、嫦娥工程、海洋工程等重點任務研發提供了材料基礎。今年以來,西北有色院緊抓“一院一所模式”復制推廣的機遇,加大布局新材料領域戰略前沿,搶占市場制高點。隨著國家面向2030年科技創新規劃“深度”布局的實施,西北有色院將進一步給力國家戰略、服務創新發展,為我國“深空、深海、深地、深藍”戰略提供材料基礎。

 

稀有金屬助力“深空”飛天夢

鈦及稀有金屬材料是航空航天產業不可或缺的結構材料,具有重要的戰略意義。鈦用量的高低決定了一個國家戰機的水平,也是衡量一個國家裝備制造業水平的重要指標。西北院是我國重要的鈦及鈦合金材料研發、加工、生產基地,承擔的鈦及鈦合金科研項目占我國有關鈦的項目總數的60%以上,研制的鈦合金涵蓋了高強、耐熱、低溫、耐蝕、高韌、損傷容限、阻燃、醫用等系列100多種,其中創新研制的鈦合金30多種,突破了多項關鍵技術,成功開發出一系列滿足重點型號飛機研制要求的關鍵鈦合金材料,生產的一系列鈦合金板材、鍛件已成功應用于神舟號飛船、大型火箭和先進導彈、飛機、艦船等高科技領域,為我國航空航天事業發展提供了有力支撐。

其中,具有自主知識產權的高強及中強損傷容限型鈦合金及棒材和鉚釘專用鈦合金絲材,打破了發達國家的壟斷和禁運,填補國內空白,已于2011年初在新型戰機上裝機首飛;針對新型戰機長壽命設計需求,研制出了新型戰機用鈦合金及大規格棒材等急需的關鍵鈦合金材料,保障了新型戰機的研制。針對我國大型發動機的研制需求,西北院研制出大型航空發動機用特種鈦合金棒材,保障了我國大型發動機的研制進度。同時,突破了高溫600℃鈦合金和阻燃鈦合金熔煉、棒材鍛造等方面技術瓶頸,打通工藝技術路線,開發出高溫鈦合金和阻燃鈦合金及其大規格棒材,為我國大推比航空發動機的研制奠定了材料基礎。

當前,金屬3D打印成為制造飛機機翼和各種航空零部件的重要趨勢,金屬材料是首先需要解決的問題。其中,由于稀有金屬的特殊特性,稀有金屬3D打印粉末制備與技術成為該領域的重要難點,世界各國都在加快研發積極突破。西北院是我國最早從事3D打印專用金屬粉末和電子束粉床3D打印技術研究的單位之一,也是我國球形鈦合金粉末制備技術與裝備的源頭單位,已成為國家增材制造創新中心的骨干單位。

早在上世紀八十年代,西北院就開發了我國第一臺等離子旋轉電極霧化制粉裝備,為我國激光送粉3D打印技術的發展提供了原料支撐。2007年,西北院與清華大學合作研制了我國第一臺鈦合金電子束粉床3D打印裝備,并在充分消化吸收國外裝備技術的基礎上,自主設計開發了第二代開源式電子束粉床3D打印裝備,主要性能參數達到國際先進水平,并成功實現產業化。近年來,圍繞3D打印技術對超細球形粉末的重大需求,不僅開發了新一代等離子旋轉電極霧化制粉裝備,還針對粉床3D打印技術發展需求,開展了氣霧化制粉技術的研究,形成了年產20噸超細球形鈦合金粉末的生產能力。突破了電子束粉床3D打印鈦合金關鍵工藝技術,制備的多種鈦合金力學性能達到鍛件水平,并針對航空航天工程應用需求,開發了熱等靜壓后處理工藝,大幅提升了材料的穩定性。

在各項技術及設備不斷取得突破的基礎上,西北院不斷完善稀有金屬3D打印領域的產業鏈,電子束粉床3D打印應用技術成功應用到國家戰略中的同時,也推廣到國民經濟各個領域。圍繞航空航天和生物醫療領域的需求,成功開發了上百種復雜鈦合金構件,并在3D打印多孔網格類金屬構件方面形成了特色。其中,研制的空間飛行器用軌控集合塊,首次參加系統試車便取得圓滿成功;研制的航空發動機用新型油氣分離器,通過了航空發動機設計單位的地面考核,表現出比傳統油氣分離器更佳的綜合性能;研制的新型戰機用隱身格柵和尾錐已經實現批量供貨。

在保障國家戰略需要的同時,西北院也積極拓展民用市場,服務國民經濟發展。鈦/鋼爆炸復合材料最早是為我國衛星及2348工程聚脂氧化塔配套的材料,它的研制成功對改善和提高部隊著裝條件作出了貢獻。近年來,西北院利用該項目技術成功開發出用于軍用、民用飛機外蒙皮的層狀復合材料,有效減輕了飛機的重量,提高了飛機外殼的耐蝕性能。

隨著國家“大飛機”計劃、新型戰機、嫦娥工程、空間站計劃的持續推進,我國航空航天事業發展對新型材料的研發制備提出了更加苛刻的要求。西北院積極參與國家重大工程和戰略任務,并通過國際合作加大高端產品研制力度。西北院與俄羅斯電機械公司合作,引進先進技術與裝備,解決高推重比發動機制造領域高溫合金球形粉末及粉末渦輪盤制備技術及其應用的技術難點,滿足我國近年來航空航天產業快速發展的需求。(來源:陜西日報)

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