我们脖子上的卡是什么？ “不锈钢能不生锈？”
乌木
乌木
2018-07-10 11:05:10
核心技术有待克服
“不锈钢能不生锈？”这有点黑色幽默，几乎让中国航天科技集团第六发动机引擎专家，长征五号运载火箭副总设计师陈建华陷入心脏病发作。
在中国120吨液氧氧燃料补充燃烧发动机YF-100的开发中，陈建华注意到几种高强度不锈钢容易生锈。自2011年以来，他与他的老朋友，钢铁研究院特钢研究所副所长苏杰进行了沟通，双方的压力非常大。
今天，长征6号，7号和5号火箭已经首飞。陈建华还没有得到一个完全令人信服的答案。
强度和防锈性是矛盾的
用于火箭发动机的钢需要具有多种特性，其中高强度是必须满足的重要指标。据记者了解，过去我们的火箭发动机使用的奥氏体不锈钢的屈服强度约为300兆帕，是新一代运载火箭。使用的材料强2至4倍。
然而，不锈钢的强度和防锈性是鱼和熊掌之间的矛盾。
“有必要澄清不锈钢会生锈的概念，”苏杰说。 “简单来说，钢的耐腐蚀性主要取决于合金元素'铬'的含量，但如果元素添加量过高，强度就会上升。不要去。因此，高强度材料，防锈能力肯定会很差。“
北京科技大学材料科学与工程学院教授李景源补充说，提高不锈钢强度的常用方法是降水强化。在热处理过程中，一些颗粒沉淀在钢材料内部，并分散在基体中以引起硬化。 “然而，颗粒沉淀的位置存在缺陷，缺陷中的合金元素减少，结构不同，金属材料的均匀性被破坏，容易腐蚀，这通常被称为正如'生锈'，“她说。
陈建华说，火箭发动机材料只要稍微生锈就不是大问题，但如果它生锈严重，可能会产生很大的影响。
假设阀芯生锈，阀门在打开和关闭过程中会遇到阻力，导致反应速度出现问题。如果生锈不好，可能会发生泄漏。如果管道生锈，锈块可能会在燃料流动时造成堵塞。
世界的问题：外国发动机材料也生锈了
陈建华对生锈问题引起的困扰有着深刻的理解。 “为了防止生锈，我们规定发动机不能看水超过几个小时。发动机不可避免地潮湿。例如，进行液压试验。每次完成，你都可以快速拉动发动机回到工厂并放入烤箱晾干。“他说“长征五号火箭只能在海南文昌发射。暴露在潮湿环境中会生锈多久？我只关心这个。”
他有一个外国发动机材料已经在仓库里多年。
苏杰坦陈，中国在新材料研发方面与发达国家存在差距，目前处于模仿阶段。目前，中国的大部分航空航天材料都是在20世纪60年代和70年代在国外使用的。然而，今天的工艺技术更先进，生产的相同材料更好。
李景源对此非常担心：如果我们遇到高端产品，外国材料和工艺没有透露，我们将不可避免地被“扯到脖子上”。同时，她认为中国拥有一流的设备，但管理水平不同于国外。例如，发达国家将严格控制生产过程中的杂质含量。如果纯度达不到标准，它们将被送回炉子，但国内制造商往往缺乏这种严格的态度。
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鱼和熊掌不得不依靠外援
李景源认为，要实现鱼和熊掌，可以进行更科学的成分设计，如添加耐腐蚀元素，强化元素等，并科学地匹配每种元素的添加量。
但苏杰认为，这是一个理论方向，正确但不适用。 “对于高强度材料，如航空动力，我们尽可能地优化它们，同时考虑到耐腐蚀性。”他说，“有许多材料具有更好的耐腐蚀性，但我们的核心是不确保那里没有生锈。它在强度，韧性等方面与性能相匹配。“
事实上，航空航天材料的防锈并非不可能，但它需要依靠“外援”。苏杰说，通过材料和工艺的结合，一方面，利用材料自身的防锈能力，一方面采用表面涂层处理或注入干燥空气，氮气等辅助手段进入材料腔体，解决了生锈的问题。
陈建华说，第六研究所还对锈蚀试纸进行了研究，并对产品的适应性进行了充分的测试和验证。通过对储存5年的发动机的几次评估，发现工作条件良好。
但他仍然没有完全放心。陈建华说，对于中国正在开发的可重复使用的火箭发动机，它将持续更长时间，并且内部应该反复进行煤油浸泡，并且不能拆除。防锈能力测试将更加严峻。另一个例子是中国的新一代运载火箭，现在无人驾驶。将来，如果他们有人值守，安全性和可靠性要求会更高。生锈问题有什么影响吗？必须澄清这些问题。