让理想在蓝天飞翔——走近曹春晓院士和他的钛合金人生

2011年02月16日 16:19 10419次浏览 来源:   分类: 钛资讯   作者:

  披荆棘圆航空报国梦
  “一代材料,一代飞行器,这是航空工业发展的生动写照,也是航空材料带动相关领域发展的真实描述。在现代材料科学与技术的发展历程中,航空材料一直扮演着先导和基础作用。”说起钛合金和航空事业,曹春晓院士眉飞色舞,一点也看不出这是一个年过古稀的老人。
  “中国的钛合金材料研究起步较晚,上世纪50年代,美国已开始将其使用在波音飞机上,并实现了工业化生产。”曹春晓回忆说。“此后,具有优异特性钛合金在各种航空制造材料中的使用比率不断上升,并逐步成为现代航空器不可或缺的材料。因此,尽快将钛合金应用到飞机制造业,也是我国航空发展史中必不可少的环节。”
  上个世纪七十年代末八十年代初,世界格局扔持续着“东—西争霸”的局面,冷战的阴霾持续笼罩着整个世界。经历了十年动荡后的中国,急需增强自己的国力。国家将研发高温钛合金TC11列入“六五”科技攻关项目。“TC11钛合金是一种重要的航空和宇航材料,具有屈服强度高、疲劳强度大等特点,可在500℃以下的环境中长期使用。当时,中国正在制造的两种新型歼击机必须要用到它。但考虑到时间紧、研发难度较大,当时国家计委已经批准用500万美元进口这种钛件。”
  但曹春晓觉得:不能就这样轻易放弃。外国人能干的事情,咱们中国人也能干!于是,他再一次发挥了“钛合金”坚韧的毅力,主动要求带队组成研发课题组,研究新一代钛合金材料。
  记不清在多少个寝食难安的日日夜夜之后,曹春晓创造性的提出了一种高低温交替的新型锻造工艺,显著改善了大锻件内部组织性能的均匀性和稳定性,使TC11钛合金材料和模盘锻件的组织性能,直接追平国外同类产品,其中的一些关键性能显著高于国外同类产品的水平。
  这一重大突破,为空军装备更新换代做出了重要贡献,还为国家节省了原已批准用于进口的500万美元外汇和用于新建一条钛锻件生产线的621万元投资,仅航空部内锻造厂的产值在1980-1984年就增加了3000万元,并推动了航空钛锻件向国外的出口。1987年,曹春晓因在TC11钛合金项目研究中的巨大贡献,获得了国家科学技术进步一等奖。目前,TCll已成为我国军用工业中用量最大的一种钛合金,而高低温交替热变形技术则已广泛应用于各种钛合金的生产。
  此后,曹春晓率领课题组,研究开发了Ti-55、Ti3Al(TD2)等一系列的钛合金,进一步提高了飞机发动机的推重比,也成功研制出了我国第一批Ti3Al合金航空发动机零件。近年来,他与课题组同志一起,又研究成功一种综合性能更优的新一代Ti3Al合金(TD3),并在生产条件下研制出我国迄今为止最大的Ti3Al合金锻件(重70千克,外径770毫米),在2000年年底的验收中被国防科工委专家组评为A级。
  2001年,鉴于他半个世纪来对我国航空材料领域的突出贡献,曹春晓又被授予了我国航空领域的最高奖项——航空报国金奖。

  愿望:看到自己的大飞机飞上蓝天
  目前,钛合金主要应用在飞机发动机的机匣、框架、机翼、起落架等一些地方。由于钛合金的密度比钢小得多,而强度又和钢接近,因此它可以大大减轻飞机的重量。“我们现在判断一驾飞机先进不先进,航空材料的结构重量是一个重要的考虑因素。”曹春晓说。此外,由于钛合金的耐腐蚀性很强,适应温度范围广(从零下269℃到零上600℃),也大大加固了飞机的安全性。
  时至今日,钛合金已不仅仅局限于制造飞机,在人造卫星、导弹、核潜艇、核电、石油化工、海洋开发、设备制造等尖端科技领域,都有广泛应用。在我们的日常生活中,钛合金自行车架、钛合金高尔夫球头、钛合金镜架等也随处可见。曹春晓说,“此外,一些汽车的关键部位也在使用钛合金;医院手术使用的心脏起搏器外壳,也是由钛合金制造的;有些患者进行接肢手术时,也需要用到钛合金钢针和钛合金人造骨;在各大牙科医院,钛合金烤瓷牙也受到很多牙病患者的青睐。”
  如今,年事已高的曹春晓始终站在钛合金研究的前沿。他告诉记者,自己希望能够给国家培养出钛合金等航空复合材料研究的后备人才。“只有这样,中国的航空材料研究才会在世界范围内立于不败之地。”
  曹春晓说,自己很想长寿,因为那样会拥有更多的时间,对中国的航空事业也会看得更远。他对记者透露了两个愿望:第一个是看到我国航空材料事业进一步发展,看到钛合金在飞机、发动机上的用量双双突破30%;第二个愿望是看到我国两种飞机飞上蓝天,一是我国自行研制的大飞机(包括军用运输机和民用客机),二是下一代更加先进的战斗机。
  “这次世界钛业大会在中国召开,对我们来说是一次机遇。”曹春晓说,“是让世界了解我们,也是我们了解世界钛工业发展的一次盛会,对促进我国钛工业的发展,提高我国钛工业的国际地位具有重要的作用。”
  “随着钛合金制造工艺的日益成熟,未来它一定会越来越普遍地应用于生活的各个领域。但居高不下的制造成本会滞缓这种步伐。现在,如何改进工艺,降低钛合金的制造成本已成为下一个重要的研究方向。”采访结束后,在送我们离开北京航空材料研究院的路上,曹春晓说出了他另外一个心愿。“目前世界各国都在努力,我相信,要不了多久,我们也会找到比较科学可行的办法。”
  这一天,北京的天气很冷,西北风刺骨的吹着。可是这一刻,我们却感觉有一股热流在心底涌动。

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责任编辑:lee

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