第1030章 我裂开来了

2002年8月这会,涡扇10已经完成定型,涡扇20还没正式立项,正好赶在两个重大型号之间的空档期。

对当前的航空动力集团来说,常浩南手头这个任务,就是第一优先级。

即便在整个科工委序列当中,重要性也是位居前列。

所以他的要求,自然很快得到了上级和兄弟单位的响应。

尤其是621所。

尽管在当年分家时,621所被保留在和航空工业集团的序列下,但还是在最短时间内组织起了一个研发团队赶赴镐京。

甚至比本地两所高校的教授来的更早……

而常浩南也不整太多虚的,直接就在项目组专用的档案室里接待了对方的一众技术人员。

果然,效果拔群。

当为首一人看到眼前满满当当一个档案柜的资料时,直接惊得连手里的公文包都掉了。

愣在门口瞅了好一会,才注意到坐在旁边不远处的常浩南。

一时间,周遭的气氛有些尴尬——

报道第一天就把领导晾一边去了怎么办?在线等,挺急的.jpg

最后还是常浩南站起身,半开玩笑地主动上前两步:

“之前就听说杭志斌杭研究员一看上研究资料能把老婆都给忘了,今天一见面,果然名不虚传呐……”

跟在杭志斌身后的几个人也非常配合地发出一阵善意的哄笑,总算是让场面重新活泛起来。

“常总,您好。”

杭志斌赶紧和常浩南握了握手,接着开口道:

“本来,前两天听到您这边的情况之后,恩师曹晓春曹院士准备亲自过来,但因为身体突感不适,所以才不得不临时改由我来带队,希望常总您能多加指点……”

曹晓春,621所专攻钛合金材料的大佬,主持了包括TC2、TC4、TC11在内,一系列钛铝合金材料极其加工工艺的研发。

由于这一卓越贡献,他在1997年就获评为华夏科学院院士。

在某种程度上,常浩南在1996年重生之后,之所以能迅速把自己的知识应用于航空设计领域,而没有在材料方面遭遇打破特别大的阻力,也是吃到了大量来自于曹晓春院士的科研红利。

而可以承受550℃,乃至更高工作温度的耐高温钛合金,正是其眼下的重点攻关方向。

当然,说是攻关,其实也才进入摸索阶段。

华夏过去确实开发过几种用在航空发动机上面的钛合金材料。

但那都是用于风扇和压气机,也就是冷端部件的。

跟罗罗这个直接上涡轮的完全不是一个概念。

现在常浩南突然拿到手了几千份资料,而且还是经过罗罗认证的资料。

621所方面自然希望能尽早看到。

“指点么……目前还谈不上。”

常浩南示意门口几人在一张小桌子周围落座:

“这次找你们来,主要是需要你们在钛合金材料方面的研发经验支持,毕竟镐发这边……其实也包括我自己,过去都没怎么系统性研究过钛合金材料,光靠着英国人给的这些东西,有些时候还是不太够……”

华夏毕竟不是直接引进了全套技术,所以罗尔斯罗伊斯自然也不可能真的给出完整资料——

想要在半成品胚料的基础上搞加工尚且有一定难度,更别说真要想逆向工程搞出同样,或者是同等技术的高温钛合金了。

至少不是照着资料做一遍就行。

“哪里哪里……常总之前提出来的计算材料学方向,我们课题组也一直在关注,还是有很多细节想要趁这个机会向您求证……”

……

其实,在钛合金材料这块,还应该再分成两个方向。

一部分人负责开发激光加工工艺,另一部分人负责研究材料本身。

不过,在研究初期,这两边需要做的事情是完全一样的。

做表征。

虽然英方提供的资料中已经包含了微观形貌和金相组织等内容,但到了华夏自己手里之后,这个过程还是少不了。

因为表征对象不仅仅是待加工的半成品本身。

还有经过不同工艺处理,尤其是不同波长和脉宽的激光处理之后的材料。

从性能上来讲,它们都只能算是工艺开发过程中产生的废品。

但对于材料学,尤其是常浩南正在钻研的计算材料学来说,废品本身也有价值。

当然,测试肯定不需要常浩南亲自上手。

但材料型谱和相关数据库的构建,还有钛-铝-铬-铌-氧等粒子之间的作用关系,这些还是需要他做主才能搭建起来。

要说英国人这种钛合金的成分,倒也不算复杂。

Ti-47Al-2Cr-2Nb。

简称4722。

对于常浩南来说,算是一代经典产品了。

以至于在第一次看到结果的时候,他竟然丝毫都不感觉到意外。

因为即便是在上一世,它的改进型4822,也是全世界第一种投入到实际应用当中的耐高温钛合金。

只不过是由通用电气用在GEnx,也就是787的发动机上面。

至于材料本身被开发出来的时间则更早。

现在看来,之所以没有提前被应用,恐怕主要还是在加工方面遇到了极大的困难。

毕竟如果没有他的话,那遄达900大概率还是要把低压涡轮换回镍基合金。

因此,在初期准备阶段结束后,常浩南就已经做好了攻坚克难的准备。

但即便如此,后面的情况,还是有些超出了他的预期——

最早,常浩南的计划是,先用其它牌号的钛铝合金进行算法和工艺测试,像镍基合金那样先形成一个数据库,然后再尝试上手加工4722材料。

毕竟,英国人给的半成品叶片数量有限。

虽说合同中规定了,试生产过程中的正常使用不计入加工损耗当中,而且后面也可以再让罗罗提供新的样品。

但国际邮递耽误时间不说,更重要的是,条款中同样写明,所有加工废料不得随意处置,需要全部交还给英方。

表面上看,这倒是没什么奇怪的。

但却意味着,如果整个工艺开发流程全都使用罗罗提供的材料进行测试,那么对方就有可能从这些废品中推断出一些有用的信息。

不过,这种事情,主动权毕竟还是在华夏这边。

所以,常浩南才想着用能够自主生产的其它牌号钛合金做前期试验。

相当于最后只给对方一个答案,而过程则是一个大大的“略”。

这种杀伤力,任何上过学的人都应该懂得。

然而,按照这个过程拟合出的工艺参数,第一次下样测试,就出现了裂纹。

甚至都不是那种需要显微镜才能看清楚的微裂纹。

而是宏观裂纹……

“常总,根据检测结果,孔道内部形状基本达标,但是孔壁的外观形貌情况非常不乐观。”

同样是从606所被派过来的卢青松手里拿着一份检测报告以及一份样品,来到了常浩南的临时办公室:

“探头进去之后可以看到非常明显的可以看到比较明显的翘曲,还有毛刺这类缺陷,而从这些缺陷处扩散出去的裂纹,有些甚至能贯通相邻两个气膜孔之间的部分……”

“先放下吧……”

后者这会手中也正拿着样品的照片犯难,见到进来之后有些头疼地叹了口气,接着指了指办公桌上唯一一处还没被资料堆满的地方:

“还有,让试制组那边暂停一下,这里面明显还有一些咱们没注意到的地方,在进行计算的过程中被忽略掉了。”

“好。”

卢青松点了点头,不过却没有马上转身离开。

作为全程参与了超短激光加工工艺开发的工程师,他多少也有一些自己的想法:

“常总,那我们下一步,是准备先调整计算过程和拟合参数?”

但常浩南却摇了摇头:

“这次的加工结果偏差有点大,光靠调整工艺参数恐怕很难搞定,得调整工艺流程才行。”

说到这里,他整个人向后靠在椅背上,面色有些犹豫,显然是在纠结什么事情。

过了好一会之后,才又突然继续道:

“得调整一下策略……和杭研究员那边一起,先把材料成型机理和工艺给搞明白!”

(本章完)

第1031章 激光选区熔化成型

“集中力量先攻克材料本身?”

听到常浩南的思路之后,卢青松的第一反应是难以置信:

“单从研究角度这样确实更合理,但是常总,时间上会不会有些来不及……”

在已经拿到材料的基础上进行加工,和从头……从半路开始研发一种新材料相比,工作量总归还是要小得多。

包括按照最开始的打算,对4722合金的逆向工程,也是个相对长期的任务。

现在突然调整计划,对于整个项目来说都会产生不小的影响。

可是眼下,常浩南实在也没得选。

“没办法。”

他略显无奈地回答道:

“时间上确实会比较赶,但是既然利用其他钛合金基材进行测试,再把结果递推出去的尝试已经被证明行不通,那么要想在短时间内获得工艺参数,就只能直接拿足够的4722合金,单独建立面向这一个系列材料的数据库和拟合公式,这样的结果肯定能保证准确。”

“而现在要想获得足够的4722合金,最简单的办法肯定是根据合同找罗罗要,但是我又不太想把全部加工废品都还给他们,那样漏出去的东西就太多了……所以,只能搞两手准备。”

“一方面集中绝大部分力量攻关4722合金材料本身,虽然短时间内大概做不出跟罗罗完全一样的叶片,但最好是能拿出符合要求的基材来,这样我们的计算建模过程就可以用自己的材料完成,完全没有泄露出去的风险……”

“当然另一方面,遄达900的涡轮加工任务本身肯定还是最重要的,所以也不能把宝全都押在这上面,如果合金成型工艺到今年年底还是没有起色,那就只能选择管英国人要第二批后续样品了……”

听到这一番解释,卢青松神情凝重地点了点头。

技术封锁这东西,道理都是一样的。

主要目的是提高别人追赶的成本和时间。

只要后来者技术迭代的速度还没我快,那整个市场就仍然处在垄断状态。

所以,如果可以的话,谁都想把这个过程尽量延长一些。

稍作迟疑之后,他才又继续道:

“那如果西罗公司想知道进度的话……您知道,那边毕竟是甲方,咱们不可能连一点消息都不给透露……”

而常浩南的回答几乎不假思索:

“就说正在调整工艺参数……另外,这一轮测试加工出来的几组废品,也可以拆开之后分几次给他们交差,应付两三个月时间应该足够了……”

“……”

就在俩人已经做好了应对最坏情况的准备时。

一道人影恰到好处地出现在了办公室门口……

是杭志斌。

“常总,还有卢工。”

他手里拿着一个和常浩南面前几乎同样的文件夹,缓步走了进来:

“我们根据从资料中倒推出来的工艺,试生产了一批Ti-47Al-2Cr-2Nb出来。”

这一句话,着实把刚才还在讨论这件事的常浩南和卢青松给炸得不轻。

尤其是前者。

差点从椅子上弹起来:

“试生产出来了?棒材还是型材?”

也实在不能怪常浩南一惊一乍。

主要是距离研究开始,总共才过去不到20天。

这么短的时间里,哪怕是依托现有经验开发出一套完整工艺都有点费劲。

更别说产出材料本身了。

就算有系统帮忙都不可能这么快的……

看着一脸震惊的二人,杭志斌也有那么一瞬间露出了茫然的表情。

随即意识到对方会错了意。

赶紧摇了摇头:

“怎么可能有型材和棒材……只是用我们所过去开发出的气雾化工艺,制成了一批金属粉末而已……”

听到他的解释,常浩南在稍稍松了口气,庆幸科学原理还存在的同时,也难免有些遗憾。

当然,即便是粉末,20天时间,也是非常不错的进度了。

因此,他肯定不能把自己的遗憾表现出来:

“没关系,我看过罗罗那边提供的资料,叶片胚料是用激光选区熔化成型技术生产出来的。”

“有了金属粉末,至少就有了后面进一步研究成型工艺的基础……另外,我和卢工正好也在考虑调整研发计划,和你们一起集中力量,攻关基材生产技术。”

这个激光选区熔化成型工艺,属于3D打印的一种。

算不得什么新技术,从90年代末就开始有少量应用了。

只不过在21世纪初这会,还做不到像后来那样,直接从粉末打出成品。

都是先差不多搞出一个毛坯,然后再由传统加工方式进行后续精密处理。

而杭志斌这会虽然还不知道具体发生了什么,但对于他来说,有这么两位大佬加入,肯定不会是什么坏事。

于是欣然点头。

然后,还颇为兴奋地报告了另外一项进度:

“其实,在粉末搞出来之后,我们也进行过两轮铺粉成型试验……只不过结果不算太好,所以就没写进这次的报告里面。”

“但是既然常总您接下来准备亲自负责这边……”

听到这里,常浩南的眼神重新亮了起来。

甚至不等对方说完,便匆忙道:

“具体说说!”

“嗯……试生产嘛,所以我们做的都是10mm的立方试样,但样品只有上下表面比较平整,侧壁,尤其是侧棱可以观察到明显的翘曲、毛刺还有未熔合缺陷,然后从这些缺陷上还……”

由于没带样品检测报告,杭志斌只能一边组织语言一边形容,所以难免有点卡壳。

不过,他说出来的内容,却让常浩南相当熟悉。

以至于在中途就打断了对方:

“你是想说,以这些侧棱位置的缺陷为源点,产生了很多宏观裂纹,肉眼都能明显观测到的那种?”

杭志斌当即点头:

“对……”

紧接着马上意识到了什么:

“等等……常总您怎么知道?”

“唉……”

常浩南叹了口气:

“因为我这边也遇到了几乎完全一样的问题.”

说着,把桌面上刚才卢青松带来的测试报告递给杭志斌:

“看一下吧,这上面有图,是不是跟你们……”

常浩南的声音,到一半便戛然而止。

因为就在这一瞬间,一个念头从他的脑海当中飞速划过,擦出了一连串灵感的火花。

激光选区熔化成型,是妥妥的利用激光热效应工作。

而他这边的超短激光加工,则是要尽可能减少热效应的作用。

可现在两边却产生了相同的问题……

众所周知,裂纹产生的直接原因,基本是因为残余应力大于材料本身的抗拉强度。

而目前的皮秒级激光实际上不足以规避全部热效应。

为了解决这一问题,在当初常浩南开发超短激光加工设备时,是把待加工工件浸泡在液体当中。

如果一定要说成型和加工两个过程中有哪里比较类似,那大概就只有这个过程。

不是说冷却方式一样——

粉末成型过程中当然不可能填充液体。

但本身更高的温差却使得其传热效率与液冷接近。

也就是冷却速率接近

换句话说,应力本身很可能是在材料冷却过程中产生的。

并且,未熔化的粉末与熔融粉末的边界会形成缺口,增大了表面自由度,因此,裂纹更容易在试样的侧面产生。相比之下,由于上表面是由最后熔化的熔池组成,表面质量较好,不易成为裂纹源。

这样就可以解释,为什么杭志斌那个立方试样的上表面相对光滑,而侧棱部分情况最差。

“杭研究员……”

许久之后,常浩南缓缓开口道:

“我好像……想到解决办法了。”

(本章完)

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