趙振業(yè),材料科學(xué)家、超高強(qiáng)度鋼專家,中國工程院院士。1961年畢業(yè)于西工大金屬學(xué)及熱處理專業(yè),分配到航材院從事航空超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用基礎(chǔ)理論、合金設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)研究,F(xiàn)為研究員、博士生導(dǎo)師。他主持超高強(qiáng)度鋼300M應(yīng)用研究,提出“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念,建立應(yīng)用技術(shù)體系,用其制造的起落架疲勞壽命達(dá)到并超過國外5000飛行小時Z高規(guī)定壽命;率先將不銹鋼、齒輪軸承鋼提升到超高強(qiáng)度高韌性水平。2005年當(dāng)選中國工程院院士。
GX-8鋼——小試牛刀
1965年,我國決定在米格-21的基礎(chǔ)上自行設(shè)計新機(jī),設(shè)計過程中需要一種使用強(qiáng)度高的熱穩(wěn)定不銹鋼,抗拉強(qiáng)度高于120kgf/mm2,沖擊值大于7kgf·m/cm2,用于新設(shè)計的發(fā)動機(jī),即GX-8鋼,趙振業(yè)參加了該課題組。在課題組分工中,趙振業(yè)側(cè)重于成分試驗,從成分設(shè)計、熔煉、鍛造成材到熱處理和力學(xué)性能,他在每個環(huán)節(jié)上都親力親為,經(jīng)過一年多試驗研究,基本確定鋼的成分上下限和成分,并開始做實驗室合金全面性能研究。
趙振業(yè)循著工藝流程學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)、方法和知識。在GX-8鋼的試驗研究中,熱處理是以工藝單委托熱處理車間進(jìn)行的。每次熱處理趙振業(yè)都要帶上熱電偶-電子電位計到現(xiàn)場,并和工人一起裝爐,把熱電偶放在試樣中間測溫,以準(zhǔn)確實測溫度對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1964年,GX-8通過了實驗室階段的總結(jié)鑒定,趙振業(yè)從鋼廠煉鋼到零件試制全程跟產(chǎn),為GX-8的生產(chǎn)和應(yīng)用嘔心瀝血。
這種GX-8鋼綜合性能優(yōu)于國外同類合金,并先后在3個航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片、輪盤應(yīng)用成功。1985年,GX-8熱強(qiáng)不銹鋼獲得了國家發(fā)明四等獎。
GX-19鋼——初露鋒芒
1968年,冶金部和航空部聯(lián)合下文,要求研制一種可以在500℃下工作的中溫超高強(qiáng)度鋼,牌號為GC-19。1975年末,趙振業(yè)從不銹鋼組轉(zhuǎn)來主持新結(jié)構(gòu)鋼種的研究。趙振業(yè)著手后,將任務(wù)分為確定合金基本成分、重復(fù)試驗、合金全面性能測定三個階段。
趙振業(yè)從二次硬化和強(qiáng)韌化基本理論出發(fā),在對硬化特征、相變、淬透性、力學(xué)性能、工藝性能等方面系統(tǒng)探索的基礎(chǔ)上,巧妙利用鉬元素的強(qiáng)二次硬化效應(yīng),以及少量鉬即可引發(fā)高的峰值,來獲得超高強(qiáng)度和更高耐熱溫度,并用少量鉻元素與鉬配伍降低鉬的硬化峰值,減少其對基體韌性的傷害程度,從而調(diào)整鋼的韌性,少量鉻還可以提高鉬硬化峰前的硬度,調(diào)整鋼的回火曲線,拓寬回火溫度范圍等。
GC-19鋼不僅達(dá)到了超高強(qiáng)度,綜合力學(xué)性能良好,耐溫高達(dá)500℃,綜合力學(xué)性能優(yōu)于美國使用的H11鋼。GC-19新鋼種的研究成功,開拓了航空中溫超高強(qiáng)度鋼新領(lǐng)域,解決了我國高速飛機(jī)后機(jī)身超溫超重的選材難題。1988年,這項研究成功獲國家發(fā)明三等獎。如今,GC-19鋼用于殲擊機(jī)后機(jī)身主承力框,生產(chǎn)使用幾十年無一故障。
國產(chǎn)殲八戰(zhàn)機(jī)
300M鋼——一鳴驚人
世界上95%以上的飛機(jī)起落架都用超高強(qiáng)度鋼制造,這其中尤以美國的300M鋼Z為知名。為了研制中國的300M鋼,1979年末有關(guān)方面組成課題組,但3年時間過去了,研究工作并不順利,此時趙振業(yè)臨危受命。
經(jīng)過反復(fù)查閱大量有關(guān)300M鋼的資料,分析國內(nèi)起落架產(chǎn)生裂紋、斷裂的原因,趙振業(yè)發(fā)現(xiàn)國外先進(jìn)起落架技術(shù)有選材強(qiáng)度高、制造技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計技術(shù)先進(jìn)、壽命長等四大特點,并結(jié)合我國熔煉設(shè)備和技術(shù)現(xiàn)狀,提出了“提純原材料,降低硫含量”和“鐓-拔開坯”冶煉新工藝,使仿制300M鋼一舉達(dá)到美國實物標(biāo)準(zhǔn),使我國起落架制造有了新鋼種。國產(chǎn)300M鋼制造殲8Ⅱ飛機(jī)主起落架,疲勞壽命一舉達(dá)到6000飛行小時,不僅使國產(chǎn)鋼制作的起落架首次與飛機(jī)機(jī)體同壽命,而且超過美國F-15、F-16戰(zhàn)機(jī)起落架5000飛行小時的Z高規(guī)定壽命,達(dá)到世界先進(jìn)水平。
如今,300M鋼長壽命起落架已工程化生產(chǎn),應(yīng)用于殲8系列、殲10等多種先進(jìn)型號飛機(jī),至今Z長使用時間達(dá)20多年,無一例故障。這一項目獲國家科技進(jìn)步一等獎。
國產(chǎn)殲八戰(zhàn)機(jī)
抗疲勞制造——厚積薄發(fā)
抗疲勞制造是新一代先進(jìn)技術(shù)。它是控制表面完整性,以疲勞性能為主要判據(jù)來提高疲勞強(qiáng)度的制造技術(shù)。它與傳統(tǒng)制造技術(shù)的根本區(qū)別在于后者以成本、時間、空間為技術(shù)依據(jù),以滿足形位、表面粗糙度等設(shè)計圖紙規(guī)定要求為己任?蛊谥圃靹t除了滿足設(shè)計圖紙各項規(guī)定要求外,還要保證構(gòu)件性能與設(shè)計相一致。它適應(yīng)先進(jìn)設(shè)計,是實現(xiàn)設(shè)計的保障;它適應(yīng)高強(qiáng)度合金,抑制其疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感,是使用高強(qiáng)度合金的基礎(chǔ)和前提?蛊谥圃炜梢越鉀Q主承力構(gòu)件壽命短、可靠性差、結(jié)構(gòu)重的“三大問題”,實現(xiàn)構(gòu)件長壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)再減重,提高機(jī)械產(chǎn)品服役性能和經(jīng)濟(jì)可承受性。
上世紀(jì)80年代中期,趙振業(yè)就開始了創(chuàng)新應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究,即“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念與抗疲勞制造。趙振業(yè)研究的300M鋼長壽命飛機(jī)起落架,達(dá)到并超過國外同類起落架Z高規(guī)定壽命,其成功奧妙就在“無應(yīng)力集中”抗疲勞概念的應(yīng)用。
國產(chǎn)殲八戰(zhàn)機(jī)
高強(qiáng)度、高硬度合金疲勞強(qiáng)度應(yīng)力集中敏感特性的普通性和規(guī)律的一致性引起了趙振業(yè)的高度警覺和重視。 2009年,趙振業(yè)開始主持“面向高強(qiáng)度抗疲勞航空構(gòu)件表面完整性制造基礎(chǔ)研究”,至今進(jìn)展順利。該研究選擇了鋁合金7055、鈦合金Ti023、高溫合金GH4168、高強(qiáng)度軸承齒輪鋼M50NiL、超高強(qiáng)度鋼A-100等五種合金為載體進(jìn)行抗疲勞制造研究。其內(nèi)容包括這些高強(qiáng)度合金表面完整性制造方法與抗疲勞機(jī)理研究、表層超硬韌化工藝方法和機(jī)理研究等。
2009年初,趙振業(yè)與兩院院士師昌緒一起提出“發(fā)展抗疲勞制造,提升我國機(jī)械制造核心競爭能力”的建議,得到10位院士的認(rèn)同并共同發(fā)起倡議。這一建議得到了國務(wù)院總理溫家寶、國務(wù)院副總理張德江、國務(wù)委員劉延?xùn)|的重視和批示。
趙振業(yè)初擬的《抗疲勞制造與長壽命關(guān)鍵基礎(chǔ)構(gòu)件研究發(fā)展》已列為中國工程院咨詢研究項目。該項目定位是基礎(chǔ)制造技術(shù)——抗疲勞制造和關(guān)鍵基礎(chǔ)構(gòu)件及其產(chǎn)業(yè)化,其總目標(biāo)是實現(xiàn)抗疲勞制造、自主創(chuàng)新,解決關(guān)鍵基礎(chǔ)構(gòu)件依賴進(jìn)口,關(guān)鍵技術(shù)受制于人和建立機(jī)械制造新理念,推動高端產(chǎn)品發(fā)展,參與市場競爭,10~15年基本達(dá)到世界先進(jìn)水平。
如今,為了實現(xiàn)航空材料的跨越發(fā)展,趙振業(yè)院士帶領(lǐng)著他的科研團(tuán)隊,又踏上了新的征程……(中國航空新聞網(wǎng))